[发明专利]一种隔离水线与油线的预脉冲开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种油介质预脉冲开关，具体涉及一种主要应用于脉冲功率装置中水介质传输线与油介质传输线的隔离与连接的隔离水线与油线的预脉冲开关。

背景技术

脉冲功率技术是在时间尺度上对能量进行压缩，以获得高功率。在传输线型脉冲功率装置的初级储能对脉冲形成线的充电过程中，在主开关击穿闭合形成主脉冲前，由于电容分压作用，会先有预脉冲传播到二极管上，导致二极管过早短路，不利于二极管稳定工作，影响电脉冲转换为射线的效率。因此，需要采用预脉冲开关。目前预脉冲开关通常安装在水介质线的内筒上，工作介质有去离子水、变压器油或是高压气体。此外预脉冲的抑制也可通过预脉冲抑制电感等方式来实现。

脉冲电压下，去离子水和变压器油具有良好的绝缘特性，因此被大量应用于脉冲功率装置中。以感应电压叠加器(简称IVA)为例，脉冲形成线、传输线、水电缆采用去离子水作为绝缘介质，主开关采用水介质或气体介质，多数感应电压叠加器的预脉冲油开关一般放置在水介质峰化开关之后，再通过长距离水介质传输线(称为水电缆)将功率脉冲传输到平板传输线和感应腔，平板传输线与感应腔采用变压器油作为绝缘介质。不同的绝缘介质之间通常用有机玻璃板来分隔。如果没有相应的保护措施，一旦隔板因滑闪放电击穿，水介质传输线中大量的去离子水就会混入感应腔的变压器油中，不仅会导致变压器的绝缘失败，更严重的后果是造成感应腔内价格昂贵的大尺寸非晶夹膜磁芯和高压绝缘堆的损坏，导致感应腔报废。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明解决的技术问题是提供一种既作为预脉冲开关又是油水隔离段，能够抑制预脉冲，峰化高电压脉冲，保护脉冲功率装置油部件避免混入去离子水的一种隔离水线与油线的预脉冲开关。

本发明的构思为，将预脉冲油开关段放置在IVA的水电缆与油介质平板传输线之间，开关间隙为油介质，采用两块绝缘隔板分别与水电缆的去离子水和感应腔的平板传输线油介质隔离，绝缘相对最薄弱的环节是预脉冲开关段与水电缆之间绝缘隔板的下表面，一旦该位置绝缘出现故障，容易发现，即使隔板损坏，水电缆的水也不会进入平板传输线与感应腔。另外，一般水电缆与平板传输线之间刚性的内外筒电极都要电气可靠连接，非常不方便，而预脉冲油开关段放置在水电缆末端和平板传输线之间，只需要连接外筒，内筒不连接，间隙形成开关，初级储能对形成线充电过程起到减小预脉冲的作用，主脉冲到来时，油介质开关快速击穿，峰化主脉冲，使脉冲传输到平板传输线和感应腔。

本发明的技术方案为一种隔离水线与油线的预脉冲开关，主要包括上隔板1、外筒2、下隔板3、高压电极4、上电极屏蔽罩6、水介质段7、低压电极9、下电极屏蔽罩11、油介质段12，上电极屏蔽罩6与高压电极4用高压电极压环5固定在有机玻璃的上隔板1上；上电极屏蔽罩6与低压电极9用低压电极压环10固定在有机玻璃的下隔板3上；固定好的上、下隔板套入外筒2，预脉冲开关以及外筒2与水介质段7与油介质段12用上活套法兰8、下活套法兰13固定。预脉冲油开关段放置在水电缆与油介质平板传输线之间，高低压电极、开关外筒以及上下隔板构成油水隔离段，油水隔离段采用两块绝缘隔板将水电缆中的去离子水和感应腔中的变压器油隔离。如果上隔板损坏，去离子水只会进入预脉冲开关内，不会进入后续的以变压器油作为绝缘介质的部件；如果下隔板损坏，由于装置的后续部件采用了与预脉冲开关相同的绝缘介质，均为变压器油，因此也不会造成装置的损坏。

进一步，所述的预脉冲开关与水平倾斜成3°，有利于气泡的排出。

进一步，所述的外筒2下方最高点和最低点各有一个进油嘴。

更进一步，在所述的进油嘴采用真空注油的方式，有效排除预脉冲开关内的气泡，利于隔板的绝缘安全。

在本发明的优选方案中，在所述的外筒2上方最高点有一个排气嘴。

在优选实施例中，所述的高压电极4与低压电极9之间的距离为1mm，可以隔绝数十kV的快前沿高电压脉冲。

预脉冲开关为上下结构。

进一步优选，所述的高压电极4为圆锥尖头。

进一步优选，所述的低压电极9为平板电极。

本发明的实施例中，所述的预脉冲开关的外形尺寸为Ф466×300mm。

本发明的有益效果：

(1)预脉冲开关能够抑制预脉冲，峰化高电压脉冲，又是油水隔离段，保护脉冲功率装置油部件避免混入去离子水；

(2)预脉冲油开关内充变压器油，开关高低压电极间距约1mm，可以隔绝数十kV的快前沿高电压脉冲；