一种适用于触发间隙的装置的制作方法

本发明涉及一种触发间隙的装置，具体涉及一种中高压等级下大容量SF₆触发间隙的装置。

背景技术：

在脉冲功率领域中，随着大功率触发间隙技术的发展，触发导通时间可以缩短到数十纳秒级，通流容量可以达到上千库伦，并且具有很高的耐压水平。触发间隙动作时间远低于常规开关，可控性强，技术性能高，容易构成快速闭合开关，可作为核心器件形成特殊应用，解决电网众多久难解决的技术问题。大功率触发间隙分为真空和SF₆触发间隙两种，其中SF₆触发间隙可应用较高电压等级。

SF₆触发间隙主要依靠电弧实现通流，电弧的产生势必烧损电极，在高电压和大电流下更为严重。为了保证间隙具有稳定的动作特性和长的电气寿命，必须设法使电极间形成的电弧快速离开发生地且保持不断运动，直到熄灭。电极的结构及其通流感生磁场，是影响电弧运动特性的关键因素，在SF₆触发间隙研制过程中，多直接套用真空断路器螺旋槽触头结构，容易导致喷射腔内压力不足，等离子体射流喷射高度不够，主间隙不易导通，起弧后电弧停滞时间长，会导致电极中心平台处烧蚀严重，当电弧运动至电极边缘会再次停滞，电极边缘亦会出现明显熔痕，上述现象无疑会影响SF₆触发间隙电气性能的提升。

技术实现要素：

为克服上述缺陷，本发明提供了一种适用于触发间隙的装置，包括：火山口式地电极圆台结构；平滑过渡的高压电极凸台结构；边缘搭接的旋臂结构；电极附不锈钢背板；可以保护喷射腔小孔免受烧蚀，保证间隙的触发性能；可以减轻电弧对高压电极中心圆台烧蚀，提升电极通流能力；可以保证电极机械强度。

为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种适用于触发间隙的装置，所述装置包括：触发间隙本体(101)、触发器(102)和控制单元(103)；所述触发间隙本体(101)包括：高压套管(3)和放电罐(4)；所述放电罐(4)的顶部与高压套管(3)相连，底部与触发器(102)相连；所述放电罐(4)的外部设置有气阀(5)和防爆片(6)，内部设置有高压电极(1)和与高压电极(1)对应设置的地电极(2)。

所述高压电极(1)纵剖面中心区域为上部大下部小上下部之间平缓过渡的倒梯形。

所述地电极(2)纵剖面中心区域为火山口式圆台结构，其中心圆台内部中空，与其内部的绝缘环(221)构成顶部开孔的喷射腔(22)；其圆台外部形态呈火山口状，喷射腔(22)的喷射腔小孔(211)位于火山口式圆台底部中心位置；其顶部边沿与旋臂之间平缓过渡。

所述绝缘环(221)内部设有触发针电极(222)。

高压电极(1)和地电极(2)的表面设有开槽(14)，形成旋臂；所述旋臂的旋转角度为45度，其外部边沿相互连接。

高压电极(1)与地电极(2)的材质均为铜钨合金，且尺寸相同。

高压电极(1)与地电极(2)的背部均设有不锈钢背板(12)。

高压电极(1)的旋臂与地电极(2)的旋臂的旋转方向相同。

所述控制单元(103)接收到外部发送的控制信号，并将控制信号转换成光信号，通过光纤传输出给触发器(102)的前级触发器。

所述触发器(102)包括隔离变压器、前级触发器和与前级触发器相连的后级触发器；所述隔离变压器分别与前级触发器和后级触发器相连；所述后级触发器与触发间隙本体(101)的触发针电极(222)相连。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

(1)火山口式地电极圆台结构，可以保护喷射腔小孔免受烧蚀，保证间隙的触发性能；

(2)平滑的高压电极凸台结构，可以减轻电弧对高压电极中心圆台烧蚀，提升电极通流能力；

(3)边缘搭接的旋臂结构，可以减轻电极边缘烧蚀，提升电极通流性能和整体机械强度；

(4)地电极及高压电极均附不锈钢背板，可以进一步提升电极机械强度。

附图说明

图1为适用于触发间隙的装置的结构示意图。

图2为地电极正视图。

图3为地电极仰视图。

图4为高压电极正视图。

图5为高压电极仰视图。

其中：101-触发间隙本体；102-触发器；103-控制单元；1-高压电极；2-地电极；3-高压套管；4-放电罐；5-气阀；6-防爆片；11-凸台；12-不锈钢背板；13-边缘搭接的旋臂；14-开槽；21-火山口式圆台；22-喷射腔；211-喷射腔小孔；212- 顶部边沿；213-平缓过渡区；221绝缘环；222-触发针电极。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细描述：

根据图1所示，喷射触发间隙整体装置包括：触发间隙本体101、触发器102和控制单元103。

控制单元103接收到外部发送的控制信号，并将控制信号转换成光信号，通过光纤传输，输出给触发器102，并控制触发器102触发导通触发间隙本体101。

触发器102包括隔离变压器、前级触发器和后级触发器。隔离变压器分别为前级触发器和后级触发器供电，当前级触发器接收到控制单元101发送的触发信号后，输出脉冲信号使后级触发器放电，产生高压脉冲信号并施加到触发间隙本体101的触发针电极上222。

触发间隙本体101设有一对主电极，为高压电极1和地电极2，地电极2内部嵌入一个喷射腔22。当触发针电极222接收到触发器102输出的触发脉冲信号时，喷射腔22内发生放电，产生大量等离子体并注入由高压电极1和地电极2构成的主间隙中，引发主间隙导通。

根据图2所示，地电极2采用火山口式地电极圆台结构21，其中，地电极2材质为铜钨合金，中心圆台内部中空，与绝缘环221构成顶部开孔的喷射腔22；圆台外部形态呈火山口状，喷射腔小孔211位于火山口式圆台21底部中心位置，火山口式地电极圆台的喷射腔小孔211与高压电极1间的绝缘距离更大，保证了主间隙绝缘性能，小孔喷射等离子体触通主间隙后，电弧易于圆台顶部边沿与上电极间产生；圆台顶部边沿与电极旋臂之间进行平缓过渡处理，易于 电弧向旋臂方向运动。

根据图4所示，高压电极1采用平滑的高压电极凸台11结构，其中，高压电极1与地电极2材质、尺寸相同，工作过程中与地电极2对称安装；高压电极1中心设计成平滑的凸台11结构，保证电场均匀，绝缘性能优良，喷流触发主间隙后电弧在凸台表面随机产生，与此同时，还可诱导电弧由凸台迅速向旋臂13运动，从而减轻对中心平台的烧蚀。

根据图3、图5所示，高压电极1和地电极2表面均做开槽13处理，形成8只旋臂13，每只旋臂13旋转角度为45度，高压电极1和地电极2安装后，旋臂13的旋转方向相同，以确保在导通电流时形成旋转电弧。高压电极1和地电极2均采用边缘搭接的旋臂13结构，一方面引导电弧在电极边缘高速旋转，减轻电极烧蚀，另一方面将8只旋臂13形成整体，提升电极机械强度。

高压电极和地电极的背面均附装不锈钢背板12，在不影响电极导流性能的同时，进一步提升电极机械强度，抵抗燃弧过程中电动扭力，避免出现旋臂扭断现象。

需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的权利要求的保护范围之内。