[发明专利]一种激光触发气体开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光触发气体开关，属于电力开关技术领域。

技术背景

开关是脉冲功率装置的关键部件之一，开关性能的好坏直接影响着脉冲功率装置的性能，对这类开关的要求是：大电流、高电压、延时短、动作频繁、寿命长等。当激光聚焦于触发间隙时，焦点及其附近的绝缘气体立即电离成局部等离子体，在外电场作用下迅速发展成等离子体通道使开关闭合。激光触发气体开关具有触发延时及抖动小、预击穿概率低、结构简单、运行稳定可靠、可远程控制、适合重复运行和多间隙多通道运行等优点。并且激光触发开关触发精确，在所有气体触发开关中抖动性最小，是今后开关技术发展的重要方向。

激光触发气体开关与电脉冲触发气体开关相比不需要复杂的陡脉冲高电压触发源，触发回路和主回路之间没有电路联系，避免了彼此之间的影响。随着激光技术的成熟，激光触发气体开关将逐步在工程中得到应用，如串补电容的保护间隙。

然而，无论从实验研究还是工程应用角度，激光触发气体开关的设计都面临着三个问题：第一，间隙距离很难精确调整，导致火花间隙的自击穿电压和触发击穿电压存在误差。第二，火花间隙的动密封很难做到，在调整间隙距离时，火花间隙的密封性被破坏。第三，在高电压作用下，火花间隙局部会出现局部电晕，尤其在外绝缘部分。因此，亟待设计一种激光触发气体开关来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种激光触发气体开关，改变已有气体开关的结构，使上电极与下电极之间的间隙距离精确调整与间隙密封性有效结合，并解决了外绝缘的电晕问题。

本发明提出的激光触发气体开关，包括手轮、读数指针、指针固定杆、上电极座、上电极、下电极、密封套筒、连杆、金属顶板、金属底板、支撑杆、透光玻璃板和电极；所述的金属顶板和金属底板通过支撑杆支撑，金属顶板、金属底板与支撑杆之间分别安装屏蔽环；所述的密封套筒置于金属顶板和金属底板之间，并通过密封套筒上、下端部的密封圈使密封套筒内形成密封空腔；所述的上电极座固定在所述的金属顶板的中央，上电极座的下部伸入密封空腔内，上电极座的上、下部设有U形缺口，上电极座的上端部设有挤压螺帽；所述的连杆与上电极座同轴安装，连杆的中心设有通气孔，连杆的上端部依次伸出上电极座和挤压螺帽，连杆的上顶部安装有手轮，手轮的中心设有仪表接口，所述的读数指针置于手轮上部，读数指针通过指针固定杆固定在金属顶板上；所述的上电极同轴安装在上电极座的下部，上电极的上部伸入连杆与上电极座之间的空隙中，上电极上设有侧孔；所述的下电极同轴安装在上电极的下部，下电极固定在金属底板上，金属底板的中心开有激光入射孔，下电极的中央开有倒喇叭形空腔，倒喇叭形空腔的上端部为激光通孔；所述的透光玻璃板置于倒喇叭形空腔的下端部，透光玻璃板与金属底板之间设有压圈。

本发明提出的激光触发气体开关，其优点是：

1、与现有的气体开关相比，本发明的气体开关将火花间隙的动密封限制为转动密封，保证了火花间隙良好的密封性。同时，通过一个连杆将手轮的转动转换为下电极的上、下移动以调整上电极与下电极之间的间隙，上电极上及手轮上标有的刻度，可以用于精确显示间隙的距离，因此气体开关触发性能稳定，自击穿电压和触发击穿电压更加准确。

2、本发明的气体开关在金属底板与连杆连接的位置处安装了屏蔽环，并在屏蔽环与连杆之间涂抹硅胶，用于消除外绝缘中金属底板与由绝缘材料制成的连杆的接触位置处产生的电晕。

3、本发明的气体开关，上电极为靶电极，上电极的主体材料采用不锈钢，激光聚焦的位置采用铜钨合金，含铜量10％-30％，从而延长了开关的使用寿命。此外，上电极、激光通孔以及石英玻璃照射窗在同一个轴线上，保证在各种外界条件下激光稳定地照射到靶电极，光路校准十分方便。

4、本发明的气体开关，上电极的一侧设有通气孔，通气孔连接到火花间隙外，火花间隙外接气压表，用于显示间隙密封壳体内气体的压强，气压表的另一端接气阀，方便充气及抽真空操作。

综上所述，本发明提出的激光触发气体开关，结构简单，触发性能稳定，使用寿命长，电气特性好，而且方便加工。

附图说明