[實用新型]一種用于交直流高壓的高速機械開關

有效

• 申請號: 201721689934.6
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN208256560U
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 孫玄;霍昆;王彬
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01H31/02
• 分類號: H01H31/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

本實用新型公開了一種用于交直流高壓的高速機械開關，包括雙頭氣缸組件、動電極組件、靜電極組件、固定件、導線和平面校準板；雙頭氣缸組件、靜電極組件通過固定件固定于平面校準板上，并且雙頭氣缸組件、動電極組件、靜電極組件的中心對稱軸是共線的。本實用新型采用結構緊湊的模塊化設計，方便拆卸維修和組裝調試，在復雜磁場環境下可以實現0～20KV交直流電路的毫秒量級電氣連接和隔離；易于加工的快速插接件電極放置在導向管內部，有效對電極進行防塵防水；雙頭氣缸組件一個周期內既可以實現兩個獨立開關的開閉，有效利用了能源，也可以完成單刀雙擲開關功能；本實用新型在高電壓技術領域，特別是加速器領域應用前景廣泛。

技術領域

本實用新型涉及一種用于交直流高壓的高速機械開關，并且具有隔離和單刀雙擲的功能，屬于高壓電氣領域的交直流高速機械開關。

背景技術

高電壓技術的發展始于20世紀初期，至今已成為電工學科的一個重要分支。而我國也已成為世界上交、直流輸電電壓最高，輸電容量最大、送電距離最遠的輸電大國，國內還有多個完善的高壓研究基地。

等離子體研究領域和高能物理研究領域都需要運用到高電壓技術，特別是超級電容的充放電控制以及靜電加速器中倍壓電路的初級電源供電控制需要高速開關，高速開關既可以滿足實驗的需要，也能有效保護前級充電電路。目前，主要使用的開關是干簧管繼電器和各種晶體管，干簧管繼電器在高壓直流控制方面效果很好，但是在高壓交流方面并不能正常工作，因為交流電自帶的交變磁場會干擾干簧管的關閉，并且干簧管關斷時，因為磁場控制線圈存在剩磁，所以關斷速度較慢。而在晶體管方面，為了導通交流電需要采用昂貴的雙向晶閘管，晶閘管自身需要復雜的保護電路和控制電路，成本較高，另外晶閘管主要是通過大電流，在功率恒定的情況下，工作電壓一般在10KV以內。另外干簧管繼電器和晶體管結構復雜、價格昂貴，如果損壞將沒有維修價值，所以成本升高。

目前市面上可用于交直流0～20KV的高速機械開關幾乎是空白的，關于交直流高壓高速機械開關方面的專利：

(1)公告號為CN103219170B的中國專利中性束注入高壓電源輸出機械保護開關，該發明可以在100KV電氣隔離保障下使用，但是因為使用的是推力電機控制開關的開閉，這會存在開關無法在毫秒量級高速開閉的問題，并且使用繼電器控制推力電機，導致在強磁場環境下，繼電器將無法正常工作，繼而開關無法正常工作。在100KV高壓環境下工作時，電極表面也忽略了防塵功能，塵埃在電極表面的附著會導致污閃和沿面擊穿。

(2)公告號為CN105529207B的中國專利一種電磁式高壓隔離開關，該發明可以實現遠程控制和高壓隔離，但是這種結構會導致電場畸形，不適合較高電壓下使用，特別是強磁場環境下使用，并且該開關功能較為簡單，不能實現復雜電路中單刀雙擲的需要。

(3)公告號為CN106449250A的中國專利單刀雙擲開關的手動控制機構及其手動單，該發明公開了一種在低壓環境下使用的手工單刀雙擲開關，該開關設計原理簡單，但是存在嚴重的機械磨損問題。

綜上所述，能夠在0～20KV交直流環境下高速開閉、體積較小、可模塊化拆卸并且在 20KV交直流電壓下實現防塵和適合復雜電路需要的的機械開關目前基本還是空白。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題為：為了克服現有技術存在的不足，本實用新型提供一種用于交直流高壓的高速機械開關。

本實用新型采用的技術方案為：一種用于交直流高壓的高速機械開關，包括雙頭氣缸組件、動電極組件、靜電極組件、固定件、導線和平面校準板；所述的雙頭氣缸組件、靜電極組件通過固定件固定于平面校準板上，并且雙頭氣缸組件、動電極組件、靜電極組件的中心對稱軸是共線的；

所述的雙頭氣缸組件包括導氣管和伸縮方向相反的第一活塞桿和第二活塞桿；