[發明專利]一種雙極性觸發型多棒極真空觸發開關

有效

• 申請號: 201310487622.7
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103560773A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 戴玲;林福昌;姚星辰;王延召;張弛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H03K17/54
• 分類號: H03K17/54
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于脈沖功率技術領域，更具體地，涉及一種雙極性觸發型多棒極真空觸發開關。

背景技術

真空觸發開關是利用真空作為主間隙絕緣與滅弧介質，通過外在的觸發電路提供觸發信號來控制導通的一種閉合開關。真空開關的觸發方式往往是單極性觸發，即觸發極與陰極安裝在一起，這是因為真空觸發開關主要應用于脈沖功率系統，開關主電極上所加電壓一般為單極性的，而電力系統工頻電壓存在正負兩個半波，所以真空觸發開關在電力系統中應用比較少。

目前，將傳統的單極性真空觸發開關（默認觸發極位于陰極中心）用于電力系統，主要存在以下問題：（1）當開關主間隙兩端為正半波時，開關能夠穩定觸發，而當開關主間隙兩端為負半波時，開關難以穩定觸發；（2）開關熄弧后，主電極兩端由于燒蝕，使工頻擊穿電壓降低，導致開關容易發生自擊穿；（3）由于只有一個觸發極參與工作，主間隙導通時金屬蒸汽的沉積會使沿面短路，以至于無法正常觸發，觸發極的壽命會縮短；（4）由于觸發極觸發時產生的初始等離子體的擴散過程受到開關內部電場的限制，而開關主電極的燒蝕往往集中在初始等離子體濃度最高的區域，所以開關的壽命會因為主電極的燒蝕變短。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種雙極性觸發型多棒極真空觸發開關，可以保證無論主間隙的電壓為何種極性，都能夠穩定觸發，產生初始等離子體的區域更加分散，主電極的燒蝕區域更加均勻，通流能力更高，壽命更長,棒極間電場更加均勻，從而在真空觸發開關熄弧后，棒極間的工頻耐壓水平較高，不會發生自擊穿。

為實現上述目的，本發明提供了一種觸發型多棒極真空觸發開關，其特征在于，包括密閉殼體；所述密閉殼體由絕緣外殼及設置在所述絕緣外殼兩端的陰極法蘭和陽極法蘭構成；所述密閉殼體的兩端分別設有陰極和陽極，所述陰極和所述陽極的結構相同，均包括電極底柱、電極平臺和設置于所述電極平臺上的多個棒狀電極，所述陰極的棒狀電極與所述陽極的棒狀電極相向延伸且相互交錯排列，相鄰棒狀電極的間隙寬度相等，且該間隙寬度與棒狀電極頂端到相對的電極平臺的間隙寬度相等，相鄰棒狀電極的間隙和棒狀電極頂端到相對的電極平臺的間隙構成主放電間隙；所述陰極和所述陽極中分別設有陰極觸發結構和陽極觸發結構。

優選地，所述電極平臺為中空的倒圓臺形，所述陰極的棒狀電極與所述陽極的棒狀電極分別在各自對應的電極平臺上沿圓周排列。

優選地，所述陰極觸發結構或所述陽極觸發結構由輔助電極、陶瓷管和觸發極構成；所述輔助電極為圓環狀，固定在所述電極平臺的中空部分上端凹口內，與所述電極平臺緊密連接，所述陶瓷管固定在所述電極平臺的中空部分，位于所述輔助電極的下方，與所述輔助電極和所述電極平臺緊密連接，所述陶瓷管的內壁靠近所述輔助電極的一段，其內徑沿所述輔助電極方向逐漸增大，構成所述陶瓷管的觸發沿面，所述觸發極的軸截面呈T型，頭部固定在所述陶瓷管內觸發沿面下方，與所述陶瓷管緊密連接，觸發極桿穿過所述電極底柱延伸至電極法蘭之外，與電極法蘭保持絕緣。

優選地，所述陶瓷管的觸發沿面長度為0.5～0.6mm。

優選地，所述陶瓷管的觸發沿面表面涂釉。

優選地，所述棒形電極頂部的所有邊緣都采用倒角處理。

優選地，所述倒角半徑為3～5mm。

優選地，所述主放電間隙的距離優選為10～15mm。

優選地，所述絕緣外殼的表面為波紋狀。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，具有以下有益效果：

1、采用雙極性的觸發極設置，可以保證無論主間隙的電壓為何種極性，都能夠穩定觸發，滿足電力系統工頻電壓下的應用要求。

2、在多次導通過程中，兩個觸發極都能參與觸發，產生初始等離子體的區域會更加分散，從而使主電極的燒蝕區域更加均勻，通流能力更高，壽命更長。

3、棒形電極頂部的所有邊緣都采用倒角處理，使棒極間電場更加均勻，從而在真空觸發開關熄弧后，棒極間的工頻耐壓水平更高，不易發生自擊穿。

4、能與電力系統中的斷路器并聯使用。當斷路器需要閉合時，真空觸發開關迅速被觸發導通，承載閉合回路的電流，同時斷路器開始閉合，此時回路中的電流由真空觸發開關承受，真空觸發開關熄弧以后，由斷路器承載回路電流，這種兩種開關配合使用的工況可以減少斷路器觸頭的燒蝕。

附圖說明

圖1是本發明實施例的雙極性觸發型多棒極真空觸發開關的結構示意圖；