[發明專利]一種耦合型多棒-平板電極電暈穩定開關及其工作方法

有效

• 申請號: 202110701219.4
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113394662B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 茹鋒;李隴杰;徐先峰;許桂敏;馮宇;李論之;盧勇;代杰
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: H01T1/22
• 分類號: H01T1/22;H01T19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明屬于電暈穩定開關技術領域，公開了一種耦合型多棒?平板電極電暈穩定開關，包括開關腔體、腔體下蓋、棒電極固定盤和平板地電極；棒電極固定盤設置在開關腔體的頂部，棒電極固定盤下表面設有多個高壓棒狀高壓電極，平板地電極設置在腔體下蓋的內壁，棒電極固定盤和平板地電極相對設置；在開關腔體的側壁上開有氣孔。還公開了其工作方法，建立擊穿過程中多個棒電極電暈放電活動的耦合關聯，作用效果相當于在棒電極群前方空間更大范圍內產生電暈層及穩定化效應，大范圍穩定電暈層的作用相當于增大了高壓電極的曲率半徑，削弱了空間電場分布的不均勻程度，使得開關重復頻率擊穿過程中擊穿電壓遠高于電暈起始電壓，電暈穩定化效應得以增強。

技術領域

本發明屬于電暈穩定開關技術領域，特別涉及一種耦合型多棒-平板電極電暈穩定開關及其工作方法。

背景技術

電暈穩定開關是利用強電負性氣體SF₆中，極不均勻電場間隙擊穿過程中的電暈放電活動，將高壓電極周圍區域(電暈層)的空間電場強度鉗制在電暈起始場強水平，同時在電暈層和平板電極之間產生一個低場強區域。低場強區域的電場強度發展到足以引發間隙擊穿的水平仍然需要一定的時間，這一發展過程延長了放電間隙中氣體介質強度的恢復時間，遲滯了開關在其絕緣強度尚未充分恢復前的過早擊穿，從而改善開關重復頻率擊穿過程中的絕緣恢復性能，提升開關的重復工作頻率上限。

現有的電暈穩定開關通常采用單針-平板這一典型電極結構配置以獲得電極間隙中的極不均勻空間電場分布，進而獲得擊穿的電暈穩定化效果。單針-平板電極開關在高重復頻率工況下長時間運行存在針狀高壓電極電暈放電活動范圍小，電暈穩定化作用弱的缺點，對改善開關重復工作頻率上限的效果非常有限。此外，由于高壓針電極放電端部通常采用極高曲率的結構設計，使得其在重復頻率工作過程中擊穿位置過度集中，高壓針電極燒蝕嚴重，開關壽命較短，嚴重制約了開關在長期連續工作場合中的應用。

綜上，現有的電暈穩定開關技術方案未從電暈放電耦合的角度探索多棒結構對于增強電暈穩定化效應以及改善開關重復頻率工作過程中絕緣恢復性能的作用和意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耦合型多棒-平板電極電暈穩定開關及其工作方法，解決了現有的單針-平板電暈穩定開關重復頻率工作過程中電暈穩定化作用較弱以及燒蝕嚴重的問題。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種耦合型多棒-平板電極電暈穩定開關，包括開關腔體、腔體下蓋、棒電極固定盤和平板地電極；

腔體下蓋蓋設在開關腔體下部，形成中空的密封腔體；棒電極固定盤設置在開關腔體的頂部，棒電極固定盤下表面裝設多個棒狀高壓電極，平板地電極設置在腔體下蓋的內壁，棒電極固定盤和平板地電極相對設置；

在開關腔體的側壁上開有用于充入或排放工作氣體的氣孔，氣孔內裝有密封裝置。

進一步，開關腔體為中空的圓筒，腔體下蓋為圓盤。

進一步，開關腔體和腔體下蓋為透明有機玻璃材質，棒狀高壓電極、棒電極固定盤和平板地電極為黃銅材質。

進一步，在開關腔體頂壁上加工有用于固定安裝棒電極固定盤的凹槽，凹槽中心位置處加工有圓形通孔；在腔體下蓋上加工有用于固定平板地電極的凹槽，凹槽中心位置處加工有圓形通孔。

進一步，棒電極固定盤的下表面加工有若干個用于固定安裝棒狀高壓電極的螺紋孔。

進一步，螺紋孔總數量為個，包括一個中心螺紋孔及分層排列在中心螺紋孔外圍N個正六邊形上的個螺紋孔，N為總層數；

第n(n＝1，2，……N)層的螺紋孔數量為6×n，螺紋孔均勻布設在正六邊形的邊線上。