[发明专利]一种新型高压大电流旋弧开关

说明书

本发明公开了一种新型高压大电流放电旋弧开关，属于脉冲功率和电气工程领域，本发明采用带有横断切口的环形电极设计，将高压电极、地电极设计为同轴型Bruce剖面结构，高压电极设计了延长护翼，设计了双触发极，目的在于解决旋弧开关寿命短、自击穿电压稳定性差、触发延迟时间抖动大的问题；带有横断切口的环形电极设计极大地减小放电电弧滞留时间，降低放电通道电流密度，从而提高高压电极、地电极使用寿命，降低了放电弧光造成的绝缘材料分解和性能退化，减少了绝缘材料分解产生的气体产物，延长开关绝缘壳体使用寿命并提高开关自击穿电压的稳定性；双触发极设计使该开关在放电电路应用中均能获得较低的触发延迟时间抖动。

技术领域

本发明属于电气工程及脉冲功率技术领域，尤其是一种高压大电流放电旋弧开关结构。

背景技术

高压大电流放电开关是高功率脉冲功率源或装置的核心部件，其性能对脉冲功率源或装置的性能指标起决定性作用。长期以来，高压大电流放电开关技术是电气工程及脉冲功率技术研究领域的重要研究方向，大转移电荷量、耐反向电压、长寿命高功率开关是开关技术研究领域的难点。目前，晶闸管、引燃管虽然可以耐受较大的转移电荷量、较长的使用寿命，但是由于其工作机制和结构设计限制，均不能耐受较高幅值的反向电压。火花隙开关、场畸变开关虽然具备较好的耐反向电压能力，但由于其依赖于电极之间绝缘击穿产生的电弧形成放电通道，而较长时间的电弧烧蚀会导致电极表面状态的改变甚至电极损坏，因此，其转移电荷量和使用寿命均较低。本发明通过对开关结构进行特殊设计，解决放电开关的高功率、大转移电荷量、耐反向电压、长寿命的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种高压大电流放电旋弧开关结构设计方法，即将主放电电极（包括高压电极和地电极两部分）设计为带横断切口的同轴型Bruce剖面环形结构，触发电极设计为安装在主放电电极之间的同轴环刃式电极、或在地电极开孔安装的针式电极。其中高压电极的横断切口与地电极的横断切口应以开关轴线为对称轴分别在轴线两侧。连接高压电极的导流板和连接地电极的导流板分别安装在横断切口与开关轴线形成的横断面的两侧。用于解决放电开关的高功率、大转移电荷量、耐反向电压、长寿命的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种新型高压大电流旋弧开关结构，该开关由高压电极、地电极、触发电极、导流板、引出端头、外绝缘筒、绝缘盖板、气嘴及紧固件组成，以干燥气体或真空作为工作介质。

所述高压电极、地电极是主放电电极，为同轴型圆筒结构,所述高压电极为带有横断切口的环形电极，电极主体部分横截面为Bruce剖面,环形电极带有向轴心方向延伸的尾翼。

所述地电极为带有横断切口的环形电极，环形电极主体部分横截面为Bruce剖面。

所述触发电极包括针式触发电极和环刃式触发电极，所述针式触发电极固定在地电极侧引入的触发电极支杆上，针式触发电极穿入地电极上的触发电极耦合孔，触发电极端面与地电极工作间隙侧表面平齐或略低不超过3mm，所述环刃式触发电极为横向带翼边的环形刀口电极，刀口直径与工作间隙的二分之一等电位线直径相同，环刃式触发电极的引出端头设置在地电极侧。

所述导流板用于将高压电极、地电极连接到引出端头， 所述引出端头用于将高压电极、地电极、触发电极引出到开关腔体外。

在上述技术方案中，所述高压电极的横断切口与地电极的横断切口在以开关轴线为对称轴的轴线两侧，连接高压电极的导流板和连接地电极的导流板各自安装在横断切口与开关轴线形成的横断面的两侧。

在上述技术方案中，所述触发电极在采用针式触发电极触发时，需在高压电极和地电极之间接入高阻型1/2分压器并将环刃式触发电极与1/2分压器中间抽头连接，或将环刃式触发电极取下；在采用环刃式触发电极触发时，需将针式触发电极通过一个电阻与开关地电极连接，或将针式触发电极取下。