[發明專利]一種內嵌接地電感的高壓真空絕緣子

有效

• 申請號: 202210062003.2
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114420390B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 蘇建倉;趙亮;李銳;曾搏;徐秀棟;程杰
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: H01B17/46
• 分類號: H01B17/46;H01B17/40
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王智紅

1.一種內嵌接地電感的高壓真空絕緣子，其特征在于，所述高壓真空絕緣子為同軸結構的雙錐絕緣子(1)，包括開關側錐體(2)和負載側錐體(3)；

所述開關側錐體(2)，其表面刻繞線槽(5)，繞線槽(5)沿錐體表面非均勻分布，具體采取兩邊密、中間疏的分布方式，接地電感(4)以螺旋方式非均勻繞于繞線槽(5)內部，用于消除主脈沖之前的預脈沖；

所述接地電感(4)的電感值需滿足以下兩個原則：

第一，充電時，Tesla型脈沖源負載上的等效感抗盡可能的小，接地電感上分得電壓要小于Tesla變壓器充電電壓的5％；

第二，放電時，Tesla型脈沖源負載上的等效感抗盡可能的大，等效感抗要求是負載阻抗的50～100倍；

根據電感值以及Tesla型脈沖源輸出線內外徑的尺寸，確定接低電感(4)的總匝數N；根據電感總匝數N，確定繞線槽(5)的具體分布和刻槽參數；

所述接地電感(4)兩頭與Tesla型脈沖源輸出線單元可靠電連接；

所述負載側錐體3，起到絕緣和支撐的作用；在負載側錐體3表面刻槽，用以提升負載側錐面的真空沿面閃絡閾值，刻槽方向垂直于槽面、以同心環方式均勻展開；刻槽寬度D根據絕緣子材料及納秒真空沿面閃絡機理而定。

2.根據權利要求1所述的一種內嵌接地電感的高壓真空絕緣子，其特征在于，所述繞線槽(5)的刻槽步驟如下：

將總的線槽數等分為3份，前N/3的槽數分布于開關側錐體(2)的小徑段；后N/3的槽數布于開關側錐體(2)的大徑段；余下N/3的槽數分布于關側錐體(2)的中間段；

中間段槽寬必須大于大徑段和小徑段的槽寬，比例系數k取1.2～1.5；同時，各個線槽的占空比為1:1，即檔壁與槽寬相等；假設絕緣子開關側錐面長度為L，則槽寬d可以計算如下：

根據該式，求出槽寬d的取值：

不同寬度線槽的深度均設計為d。

3.根據權利要求2所述的一種內嵌接地電感的高壓真空絕緣子，其特征在于，所述繞線槽(5)在開關側錐體(2)表面的分布如下：

第一：第1匝～第N/3匝刻于開關側錐體(2)表面的小徑段，刻槽參數為：寬度為d，深度為d，檔壁為d；

第二：第(N/3+1)匝～第2N/3匝刻于開關側錐體(2)的中間段，刻槽參數為：寬度為kd，深度為d，當壁為kd；

第三：第(2N/3+1)匝～第N匝刻于開關側錐體(2)的大徑段，刻槽參數為：寬度為d，深度為d，檔壁為d。

4.根據權利要求1所述的一種內嵌接地電感的高壓真空絕緣子，其特征在于，所述負載側錐體(3)的刻槽寬度D槽和槽深H的設置條件如下：

二次電子產額δ小于1時，電子無法倍增、真空沿面閃絡將無法形成，則電子入射能量W_i滿足如下關系：

W_i＜W_1i或W_i＞W_2i (3)

其中W_1i和W_2i分別為二次電子產額第一和第二交叉點；

假設電場平行于絕緣子表面，則電子在絕緣錐體表面兩次碰撞間獲得的能量W_i可表示為W_i＝eED；

由此刻槽寬度D必須滿足：

槽深H須大于等于槽寬D，線槽占空比1:1，刻槽時，從負載側錐體斜面與豎直段的切點開始，截止于錐體斜面與水平表面的切點。

5.根據權利要求1-5任一所述的一種內嵌接地電感的高壓真空絕緣子，其特征在于，接地電感(4)選擇有絕緣包覆層的同軸電纜內芯，絕緣層的外徑須小于等于繞線槽(5)的槽寬d。