[发明专利]一种双极性触发型多棒极真空触发开关

说明书

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，更具体地，涉及一种双极性触发型多棒极真空触发开关。

背景技术

真空触发开关是利用真空作为主间隙绝缘与灭弧介质，通过外在的触发电路提供触发信号来控制导通的一种闭合开关。真空开关的触发方式往往是单极性触发，即触发极与阴极安装在一起，这是因为真空触发开关主要应用于脉冲功率系统，开关主电极上所加电压一般为单极性的，而电力系统工频电压存在正负两个半波，所以真空触发开关在电力系统中应用比较少。

目前，将传统的单极性真空触发开关（默认触发极位于阴极中心）用于电力系统，主要存在以下问题：（1）当开关主间隙两端为正半波时，开关能够稳定触发，而当开关主间隙两端为负半波时，开关难以稳定触发；（2）开关熄弧后，主电极两端由于烧蚀，使工频击穿电压降低，导致开关容易发生自击穿；（3）由于只有一个触发极参与工作，主间隙导通时金属蒸汽的沉积会使沿面短路，以至于无法正常触发，触发极的寿命会缩短；（4）由于触发极触发时产生的初始等离子体的扩散过程受到开关内部电场的限制，而开关主电极的烧蚀往往集中在初始等离子体浓度最高的区域，所以开关的寿命会因为主电极的烧蚀变短。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种双极性触发型多棒极真空触发开关，可以保证无论主间隙的电压为何种极性，都能够稳定触发，产生初始等离子体的区域更加分散，主电极的烧蚀区域更加均匀，通流能力更高，寿命更长,棒极间电场更加均匀，从而在真空触发开关熄弧后，棒极间的工频耐压水平较高，不会发生自击穿。

为实现上述目的，本发明提供了一种触发型多棒极真空触发开关，其特征在于，包括密闭壳体；所述密闭壳体由绝缘外壳及设置在所述绝缘外壳两端的阴极法兰和阳极法兰构成；所述密闭壳体的两端分别设有阴极和阳极，所述阴极和所述阳极的结构相同，均包括电极底柱、电极平台和设置于所述电极平台上的多个棒状电极，所述阴极的棒状电极与所述阳极的棒状电极相向延伸且相互交错排列，相邻棒状电极的间隙宽度相等，且该间隙宽度与棒状电极顶端到相对的电极平台的间隙宽度相等，相邻棒状电极的间隙和棒状电极顶端到相对的电极平台的间隙构成主放电间隙；所述阴极和所述阳极中分别设有阴极触发结构和阳极触发结构。

优选地，所述电极平台为中空的倒圆台形，所述阴极的棒状电极与所述阳极的棒状电极分别在各自对应的电极平台上沿圆周排列。

优选地，所述阴极触发结构或所述阳极触发结构由辅助电极、陶瓷管和触发极构成；所述辅助电极为圆环状，固定在所述电极平台的中空部分上端凹口内，与所述电极平台紧密连接，所述陶瓷管固定在所述电极平台的中空部分，位于所述辅助电极的下方，与所述辅助电极和所述电极平台紧密连接，所述陶瓷管的内壁靠近所述辅助电极的一段，其内径沿所述辅助电极方向逐渐增大，构成所述陶瓷管的触发沿面，所述触发极的轴截面呈T型，头部固定在所述陶瓷管内触发沿面下方，与所述陶瓷管紧密连接，触发极杆穿过所述电极底柱延伸至电极法兰之外，与电极法兰保持绝缘。

优选地，所述陶瓷管的触发沿面长度为0.5～0.6mm。

优选地，所述陶瓷管的触发沿面表面涂釉。

优选地，所述棒形电极顶部的所有边缘都采用倒角处理。

优选地，所述倒角半径为3～5mm。

优选地，所述主放电间隙的距离优选为10～15mm。

优选地，所述绝缘外壳的表面为波纹状。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、采用双极性的触发极设置，可以保证无论主间隙的电压为何种极性，都能够稳定触发，满足电力系统工频电压下的应用要求。

2、在多次导通过程中，两个触发极都能参与触发，产生初始等离子体的区域会更加分散，从而使主电极的烧蚀区域更加均匀，通流能力更高，寿命更长。

3、棒形电极顶部的所有边缘都采用倒角处理，使棒极间电场更加均匀，从而在真空触发开关熄弧后，棒极间的工频耐压水平更高，不易发生自击穿。

4、能与电力系统中的断路器并联使用。当断路器需要闭合时，真空触发开关迅速被触发导通，承载闭合回路的电流，同时断路器开始闭合，此时回路中的电流由真空触发开关承受，真空触发开关熄弧以后，由断路器承载回路电流，这种两种开关配合使用的工况可以减少断路器触头的烧蚀。

附图说明

图1是本发明实施例的双极性触发型多棒极真空触发开关的结构示意图；