[实用新型]一种基于紫外预电离技术的多通道气体火花开关

说明书

技术领域

本实用新型涉及高电压气体火花开关制造领域，特别涉及一种基于紫外预电离技术的多通道气体火花开关。

背景技术

气体火花开关是脉冲功率装置的核心部件。其性能直接影响到脉冲功率源的输出特性。随着脉冲功率装置向更高功率、高重复频率方向发展，要求气体火花开关具有承受电压高、电感和抖动低、寿命长等特性。当气体开关间隙形成多个并联的放电通道时，不仅显著降低了每个放电通道的电流密度，减小了开关电弧对电极的烧蚀，延长了开关寿命，而且降低了开关电感和导通电阻。所以，多通道气体火花开关开始大量使用在脉冲功率装置中。

目前，多通道气体开关的结构主要两种，一种是在绝缘盘或金属盘嵌入多个金属球，在小球的表面产生多通道。另外一种是单纯采用环形电极，在相邻电极之间会产生多通道放电。但是这两种开关结构形成的多通道放电，数目不稳定且分布比较紧密，很难达到预期效果，放电通道的轴向不连续会产生额外的位移电感。

实用新型内容

针对现有的多通道气体火花开关在承受高电压、大电流时放电通道单一，电极烧蚀严重及开关电感大等问题，本实用新型提供一种基于紫外预电离技术的多通道气体火花开关。该气体火花开关在触发工作条件下，针电极与相邻的主电极放电产生了丰富的等离子体，有助于在主间隙中形成多通道放电，从而减小电极烧蚀，延长开关寿命，并且减小了开关电感。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

一种基于紫外预电离技术的多通道气体火花开关，本实用新型包括对应设置的圆形法兰盘形状的主电极Ⅰ及其电极头、主电极Ⅱ和对应的电极头以及通过固定螺栓连接的圆形筒体开关外壳；在主电极Ⅰ上设置有主电极连接杆；主电极Ⅱ设置有中通孔，在中通孔内套有尼龙套筒，在尼龙套筒内固定有陶瓷套管，在陶瓷套管内设置有针电极；针电极的下端通过螺纹固定在触发电极连接杆上。

本实用新型针电极采用纯钨制成，其尖端是夹角为90o的圆锥体；针电极的低端段为螺纹结构，于触发电极连接杆配合，在针电极外侧有陶瓷管包裹，并固定在尼龙套筒的中心。

本实用新型开关外壳采用有机玻璃制成，其内、外表面设有深度为8~15mm的波纹结构为了增加沿面距离，两端各采用固定螺栓固定，并在主电极Ⅰ、主电极Ⅱ与开关外壳之间设有O型密封圈和密封胶进行密封。

正常工作时，主电极两端可施加不同的直流电压，针电极均可接入触发脉冲电压，极性与相邻的主电极Ⅱ极性相反；当触发脉冲到来时，针电极与主电极Ⅱ放电产生的等离子体，所以在主间隙中具有丰富的初始电子，有助于多通道放电的形成，并且缩短了整个间隙的击穿延时，达到峰化的作用。

所述的开关内部的工作气体介质为纯净的空气、N₂和SF₆-N₂混合气体，气压范围在0.5MPa-1MPa，主电极间距在6mm。

所述开关的外绝缘适用于变压器油环境，在空气中也能耐受较高的电压。开关腔体的内表面经过仔细的设计，包括多种圆弧配合形成的波纹结构，增加从主电极到触发电极的沿面距离，从而能够保证沿面闪络电压高于放电间隙的击穿电压。

本实用新型的优点是：

1、触发电极的结构设计，可在触发条件下产生UV电离，使其在主间隙中分布较为丰富的初始电子，缩短火花间隙的击穿延时，诱发圆环电极产生多通道并联放电达到了降低开关电感，减小电极烧蚀，延长开关寿命的作用； 

2、开关整体呈现紧凑的同轴结构，且主电极间距极小，增加开关内部的气压，有效地降低了间隙的击穿延时，同时减少火花电感，这将简化触发脉冲发生器的结构。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的基于紫外预电离技术的多通道气体火花开关的整体装配图。

图1中：1.主电极Ⅰ底盘，2. 主电极Ⅱ底盘，3.开关的外壳（有机玻璃），4.针电极，5.陶瓷套管极，6.尼龙套筒，7.触发电极连接杆，8.球头螺母， 9. 固定螺栓（内六角），10.开关外壳密封槽，11.主电极连接杆，12.主电极Ⅰ的电极头，13.主电极Ⅱ的电极头，14.中通孔。

具体实施方式

以下，结合附图详细说明本实用新型基于紫外预电离技术的多通道气体开关的实现。