[实用新型]一种光纤引入的光脉冲触发气体开关

说明书

本实用新型提出一种光纤引入的光脉冲触发气体开关，解决了现有的电触发的气体开关和激光触发的气体开关因要求较高的脉冲幅值/激光束能量导致触发系统复杂、可靠性不足以及成本较高的问题。该光纤引入的光脉冲触发气体开关，包含至少一个触发间隙和一个自击穿间隙；每个触发间隙均并联光导开关，并相应配置光纤用于引入光脉冲触发。本实用新型充分利用光导开关触发要求低及气体开关高电压、大通流的优势，利用光纤引入的光脉冲触发光导开关，使得气体开关可在光纤传输的低能量光脉冲(可小于200μJ)作用下受控触发，大大简化触发系统规模及复杂度，促进脉冲功率源技术的发展与应用。

技术领域

本实用新型涉及一种高电压气体火花开关。

背景技术

开关是脉冲功率装置的核心器件之一，其性能直接影响装置的输出特性，气体开关是由多个电极之间构成一个或多个间隙，利用间隙中填充的气体实现高压通断的开关器件，其中在外部触发脉冲作用下直接导通的间隙为触发间隙，其余间隙为自击穿间隙。气体开关具有工作电压高、传导电流大、触发响应快、触发抖动低、造价低等优点，在脉冲功率技术领域和高压电工技术领域有广泛应用。

目前气体开关一般采用高幅值电脉冲触发。以FLTD(Fast Linear TransformerDriver)用的±100kV多间隙气体开关为例(姜晓峰，孙凤举，梁天学等.一种多间隙气体开关击穿特性的实验研究[J].高电压技术,2009(01):103-107)，该气体开关为6间距气体开关，为保证开关触发抖动小于5ns，要求触发脉冲幅值大于140kV。由于气体开关对电触发脉冲幅值要求较高，导致触发系统复杂庞大，触发电缆引入困难，已成为FLTD技术应用的主要制约因素。

高能量激光脉冲也可以用来触发气体开关。以激光触发的200kV多间隙开关为例(李洪涛，王玉娟，夏明鹤等.激光触发多级开关触发延迟及其抖动的研究[J].高电压技术,2006(02):48-50)，该气体开关由10mm激光触发间隙及9级1mm过压自击穿间隙组成，采用激光束直接触发，所需触发激光能量大于15mJ，激光波长为266nm。但由于激光束触发的光路极其复杂，对环境要求高，光路系统运行成本高，目前200kV等级气体开关较少使用高能量激光束直接触发。

现有气体开关对电触发脉冲幅值/激光触发脉冲能量要求较高，限制了气体开关在脉冲功率装置中的应用。

实用新型内容

为了解决现有的电触发的气体开关和激光触发的气体开关因要求较高的脉冲幅值/激光束能量导致触发系统复杂、可靠性不足以及成本较高的问题，本实用新型提出一种光纤引入的光脉冲触发气体开关。

本实用新型的核心思想是将光导开关与气体开关触发间隙并联，利用光纤引入的低能量光脉冲触发光导开关，使得开关触发间隙导通，最终实现气体开关的受控导通。

本实用新型的解决方案如下：

该光纤引入的光脉冲触发气体开关，包含至少一个触发间隙和一个自击穿间隙；其特殊之处在于：每个触发间隙均并联光导开关，并相应配置光纤用于引入光脉冲触发。

进一步的，可在每个触发间隙对应的光导开关所在并联支路上均串联限流电阻，用于限制流经光导开关电流，防止光导开关过流损坏。

进一步的，每个气体间隙均并联有相同阻值的电阻，记为均压电阻，可使各气体间隙电压均压分配。

构成触发间隙和自击穿间隙的所有开关电极整体安装于绝缘外壳内，为了更简洁、方便地安装以上各元器件，在绝缘外壳的侧面分别对应于每个中间电极的位置处开孔、并放置有高压引出针；高压引出针一端与对应中间电极接触，另一端位于绝缘外壳外，用于连接均压电阻、限流电阻及光导开关。

进一步的，均压电阻和限流电阻均优选玻璃釉电阻。

进一步的，光导开关采用固态透明胶体封装，所述光纤的输出端面与光导开关的封装端面紧贴并固定。