[發(fā)明專利]一種內(nèi)嵌接地電感的高壓真空絕緣子

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210062003.2
• 申請(qǐng)日: 2022-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN114420390B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇建倉(cāng);趙亮;李銳;曾搏;徐秀棟;程杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北核技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H01B17/46
• 分類號(hào): H01B17/46;H01B17/40
• 代理公司: 中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 王智紅

本發(fā)明涉及脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，提供一種內(nèi)嵌接地電感的高壓真空絕緣子。高壓真空絕緣子為同軸結(jié)構(gòu)的雙錐絕緣子，包括開關(guān)側(cè)錐體和負(fù)載側(cè)錐體；在開關(guān)側(cè)錐體表面刻繞線槽，繞線槽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，接地電感以螺旋方式非均勻繞于繞線槽內(nèi)部，用于消除主脈沖之前的預(yù)脈沖；根據(jù)電感值以及Tesla型脈沖源輸出線內(nèi)外徑的尺寸，確定接地電感的總匝數(shù)N；根據(jù)電感總匝數(shù)N，確定繞線槽的具體分布和刻槽參數(shù)；接地電感兩頭與Tesla型脈沖源輸出線單元可靠電連接；負(fù)載側(cè)錐體用于絕緣和支撐的作用，并在表面刻槽以提升負(fù)載側(cè)錐面的真空沿面閃絡(luò)閾值。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了真空絕緣子和接地電感的“二合為一”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)源的緊湊化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種內(nèi)嵌接地電感的高可靠性長(zhǎng)壽命高壓真空絕緣子。

背景技術(shù)

高壓真空絕緣子安裝于脈沖功率裝置中，用于隔離傳輸線單元的絕緣介質(zhì)(變壓器油、去離子水、SF₆及N₂等)，為負(fù)載提供真空環(huán)境；同時(shí)還起到絕緣和支撐輸出線單元高、低壓導(dǎo)體的作用。

高壓真空絕緣子從外形上分同軸絕緣子和徑向絕緣子，從結(jié)構(gòu)上分單體絕緣子和堆棧型絕緣子。對(duì)于Tesla型脈沖源，其高壓真空絕緣子為同軸單體結(jié)構(gòu)。發(fā)明專利“一種帶接地外屏蔽的高電壓錐形絕緣結(jié)構(gòu)”(授權(quán)號(hào)：201212246311.7)對(duì)這一類型絕緣子的設(shè)計(jì)和外形進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。發(fā)明專利“一種高壓脈沖輸出裝置”(授權(quán)號(hào)：2019105064394)提出了一種雙錐型同軸單體絕緣結(jié)構(gòu)，用于提高絕緣子的穩(wěn)定性和同軸度。事實(shí)上，雙錐型同軸型真空絕緣子在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)發(fā)生真空沿面閃絡(luò)，該問(wèn)題嚴(yán)重影響了此類型絕緣子的可靠性和壽命。

同時(shí)，在脈沖功率裝置中的傳輸線單元還安裝有接地電感，用于起到消除預(yù)脈沖的作用。但由于接地電感的存在，傳輸線線單元較長(zhǎng)而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這影響了驅(qū)動(dòng)源整體的緊湊性和小型化，見(jiàn)圖1(a)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)嵌接地電感的高壓真空絕緣子，解決了Tesla型驅(qū)動(dòng)源整體的緊湊性和小型化的技術(shù)問(wèn)題，見(jiàn)圖1(b)。同時(shí)本發(fā)明在高壓真空絕緣子的真空表面刻槽，解決同軸型真空絕緣子實(shí)際應(yīng)用中容易發(fā)生真空沿面閃絡(luò)的技術(shù)問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下；

一種內(nèi)嵌接地電感的高壓真空絕緣子，高壓真空絕緣子為同軸結(jié)構(gòu)的雙錐絕緣子1，包括開關(guān)側(cè)錐體2和負(fù)載側(cè)錐體3；

在開關(guān)側(cè)錐體2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(nèi)部，用于消除主脈沖之前的預(yù)脈沖；

接地電感4的電感值需滿足以下兩個(gè)原則：

第一，充電時(shí)，Tesla型脈沖源負(fù)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(shí)，Tesla型脈沖源負(fù)載上的等效感抗盡可能的大，等效感抗要求是負(fù)載阻抗的50～100倍；

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

接地電感4兩頭與Tesla型脈沖源輸出線單元可靠電連接；

負(fù)載側(cè)錐體3，起到絕緣和支撐的作用；在負(fù)載側(cè)錐體3表面刻槽，用以提升負(fù)載側(cè)錐面的真空沿面閃絡(luò)閾值，刻槽方向垂直于槽面、以同心環(huán)方式均勻展開；刻槽寬度D根據(jù)絕緣子材料及納秒真空沿面閃絡(luò)機(jī)理而定。

進(jìn)一步的，繞線槽5的刻槽步驟如下：

將總的線槽數(shù)等分為3份，前N/3的槽數(shù)分布于開關(guān)側(cè)錐體2的小徑段；后N/3的槽數(shù)布于開關(guān)側(cè)錐體2的大徑段；余下N/3的槽數(shù)分布于關(guān)側(cè)錐體(2)的中間段；