[發(fā)明專利]一種多級串聯(lián)空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710283860.4
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107104364B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊蘭均;黃東;劉思炎;黃易之
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H01T4/10
• 分類號: H01T4/10;H01T4/16;H01T4/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

本發(fā)明公開了一種多級串聯(lián)空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)，包括高壓進(jìn)線端、低壓進(jìn)線端、觸發(fā)器、第一分壓電容、可控放電開關(guān)、第一分壓電阻及K級空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)，各級空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)均包括第二分壓電容、第二分壓電阻、高壓脈沖變壓器及放電間隙，該開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)較低工作系數(shù)下的可靠觸發(fā)導(dǎo)通。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于直流高電壓空氣間隙觸發(fā)放電開關(guān)領(lǐng)域，涉及一種多級串聯(lián)空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)。

背景技術(shù)

在大氣條件下，空氣間隙可控觸發(fā)放電開關(guān)因其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠性和經(jīng)濟(jì)性好而被應(yīng)用于電力系統(tǒng)和高壓大容量合成試驗(yàn)回路中作為過電壓保護(hù)器件或主放電開關(guān)使用。在一些特定工況中，需要空氣間隙開關(guān)工作電壓低于其自擊穿電壓的50％，即空氣間隙可控觸發(fā)放電開關(guān)在較低的工作系數(shù)下(工作系數(shù)是指放電開關(guān)工作電壓占其自擊穿電壓的百分比)仍能可靠導(dǎo)通。此外，當(dāng)空氣間隙開關(guān)應(yīng)用于電力系統(tǒng)時，多需要將空氣間隙開關(guān)置于戶外環(huán)境中。戶外環(huán)境氣候多變，為保證空氣間隙開關(guān)在雨、雪、沙塵暴等惡劣天氣條件下正常運(yùn)行，同時能夠耐受強(qiáng)鹽密、強(qiáng)污穢和凝露等造成的工作特性的不可靠和不穩(wěn)定，需要進(jìn)一步降低空氣間隙放電開關(guān)的工作電壓，即其工作系數(shù)需要低于30％才可以保證戶外空氣間隙的安全、可靠運(yùn)行。

當(dāng)開關(guān)工作電壓等級較高時，多將空氣間隙開關(guān)設(shè)計為多級間隙串聯(lián)結(jié)構(gòu)，一方面是考慮到多級間隙串聯(lián)時可以通過多個短空氣間隙串聯(lián)實(shí)現(xiàn)高耐壓，使得間隙內(nèi)電場分布更加均勻，同時通過電容和電阻對多級間隙進(jìn)行均壓可以實(shí)現(xiàn)間隙電極對地電位分布的優(yōu)化，以改善多間隙開關(guān)的沿面絕緣特性；其次，相比多間隙串聯(lián)，使用單空氣間隙時對于觸發(fā)提出了極高的要求。當(dāng)電壓達(dá)到百kV等級且間隙工作系數(shù)較低時，間隙長度一般在十幾、幾十厘米以上，而現(xiàn)有的開關(guān)觸發(fā)技術(shù)，包括三電極Trigatron觸發(fā)、等離子體射流噴射觸發(fā)、紫外照射等，多只能用于放電開關(guān)在較高工作系數(shù)下的觸發(fā)，一般工作系數(shù)需大于50％；其次，使用單空氣間隙時，為了滿足間隙電場均勻分布，對間隙電極尺寸也提出了很高的要求，相應(yīng)地為滿足間隙開關(guān)整體絕緣設(shè)計，間隙開關(guān)整體尺寸將難以滿足小型化。

現(xiàn)有的多間隙開關(guān)觸發(fā)技術(shù)，無論是GE、Nokia、Siemens在串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置用火花間隙的觸發(fā)，亦或是高壓大容量合成試驗(yàn)回路中高壓放電開關(guān)的觸發(fā)，多通過短接第一級或部分空氣間隙，從而使得系統(tǒng)電壓施加于剩余空氣間隙，使其在過電壓的作用下?lián)舸?dǎo)通。然而，基于此施加于剩余間隙的過電壓一般最高只有其在正常工作電壓時的2倍，即可以實(shí)現(xiàn)的可靠工作系數(shù)最低只能達(dá)到50％，遠(yuǎn)不能滿足嚴(yán)苛、惡劣復(fù)雜工況下的實(shí)際應(yīng)用需求，因此需要開發(fā)出一種空氣間隙高壓放電開關(guān)，該開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)較低工作系數(shù)下的可靠觸發(fā)導(dǎo)通。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種多級串聯(lián)空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)，該開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)較低工作系數(shù)下的可靠觸發(fā)導(dǎo)通。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的多級串聯(lián)空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)包括高壓進(jìn)線端、低壓進(jìn)線端、觸發(fā)器、第一分壓電容、可控放電開關(guān)、第一分壓電阻及K級空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)；

各級空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)均包括第二分壓電容、第二分壓電阻、高壓脈沖變壓器及放電間隙，放電間隙的高壓電極與第二分壓電阻的一端及第二分壓電容的正極相連接，第二分壓電阻的另一端及第二分壓電容的負(fù)極與高壓脈沖變壓器中副邊的一端相連接，高壓脈沖變壓器中副邊的另一端與高壓脈沖變壓器中原邊的一端相連接，高壓脈沖變壓器中原邊的另一端與放電間隙的低壓電極相連接；

高壓進(jìn)線端與最后一級空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)中放電間隙的高壓電極相連接，前一級空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)中放電間隙的高壓電極與后一級空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)中放電間隙的低壓電極相連接，其中，1至K-1級空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)中放電間隙的高壓電極通過電容與各級空氣間隙高壓可控觸發(fā)放電開關(guān)中的第二分壓電阻及第二分壓電容的正極相連接；