[发明专利]一种采用等离子体射流触发的封闭式放电间隙及其应用

说明书

本发明公开了一种采用等离子体射流触发的封闭式放电间隙及其应用，包括等离子体喷射单元，等离子体喷射单元包括喷射装置和等离子体触发器T，喷射装置设置在触头单元内，通过脉冲电压和电流产生等离子体、烧蚀熔蚀材料，并利用细长腔体的毛细管效应产生等离子体射流，喷射装置通过高压导线LA与等离子体触发器T连接，触头单元设置在腔体单元内用于耐受电弧烧蚀，腔体单元用于提供封闭的高气压气体介质环境。本发明保证放电间隙在较低的工作系数下可靠动作，提高放电间隙的控制性能，增大放电间隙的工作范围和寿命。解决因间隙电流过小，导致电弧熄灭的问题，防止间隙断流，替代复杂和高成本的储能续流装置。

技术领域

本发明属于可控避雷器技术领域，具体涉及一种采用等离子体射流触发的封闭式放电间隙及其应用。

背景技术

避雷器常应用于直流输变电设备的过电压保护，用来限制雷电过电压和操作过电压。对避雷器而言，荷电率和残压是两种重要的技术参数，但二者存在着固有的矛盾。避雷器的荷电率越低，意味着正常带电工作时，避雷器流经的电流越小，相应的避雷器能耗低、发热量小、老化速度慢；为了实现低荷电率，需要接入更多的避雷器阀片。避雷器的残压低，意味着冲击电流到来时避雷器两端过电压低，相应的避雷器的保护性能好；为了实现低残压，需要尽量少接入避雷器阀片。

可控避雷器技术，即是为了兼顾低荷电率和低残压，其关键的控制部件为放电间隙。正常电压负荷下，放电间隙断开，全部避雷器阀片接入母线，实现泄露电流小、荷电率低；冲击电流到来时，放电间隙闭合，短接掉一部分避雷器阀片，只有部分阀片接入被保护母线，实现低残压。

现有的放电间隙，本质上是一组自击穿的气体间隙，当过电压来临时，间隙发生自击穿而导通，由此实现对部分避雷器阀片的短接。自击穿气体间隙结构简单，但导通过程无法人为控制，无法在较低的工作系数下可靠触发。同时，自击穿电压的分散性影响了放电间隙和避雷器配合工作的一致性。由于间隙本身需要直接承担电弧电流的烧蚀，烧蚀又加剧了自击穿电压的分散性，进一步导致性能劣化。由于上述这些原因，现有放电间隙的工作范围小、控制性能弱、工作寿命短。此外，放电间隙在导通过程中可能存在电弧熄灭的现象，这是由于冲击电压存在着高频振荡，当震荡至电压低值时，避雷器本身的伏安特性使得电阻值迅速升高，续流电流迅速下降，当续流电流下降至几安培时，间隙有可能发生息弧。这个问题在强电负性、高气压气体工作介质中尤为突出。一旦电弧熄灭，全部避雷器阀片被接入母线，意味着可控避雷器动作失败。为了解决电弧熄灭的问题，现有放电间隙一般并联有储能续流装置，大大增加了放电间隙的成本和复杂性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种采用等离子体射流触发的封闭式放电间隙及其应用，利用喷射出的等离子体射流，保证放电间隙在较低的工作系数下可靠动作，提高放电间隙的控制性能，增大放电间隙的工作范围和寿命。还可以按照先后次序多次喷射等离子体射流，解决因间隙电流过小，导致电弧熄灭的问题，防止间隙断流，替代复杂和高成本的储能续流装置。

本发明采用以下技术方案：

一种采用等离子体射流触发的封闭式放电间隙，包括等离子体喷射单元，等离子体喷射单元包括喷射装置和等离子体触发器T，喷射装置设置在触头单元内，通过脉冲电压和电流产生等离子体、烧蚀熔蚀材料，并利用细长腔体的毛细管效应产生等离子体射流，喷射装置通过高压导线LA与等离子体触发器T连接，触头单元设置在腔体单元内用于耐受电弧烧蚀，腔体单元用于提供封闭的高气压气体介质环境。

具体的，触头单元包括高压触头CA和低压触头CB，高压触头CA和低压触头CB内分别安装独立的1至2套喷射装置或者低压触头CB内安装独立的1至4套喷射装置，高压触头CA和低压触头CB内部相对应的喷射装置的喷嘴开口方向相对设置。

进一步的，喷射装置包括熔蚀材料B、脉冲电极DC和喷嘴N，熔蚀材料B内设置有一个熔蚀腔Q，熔蚀腔Q的两端分别连接高压电极DA和低压电极DB，脉冲电极DC穿过熔蚀材料B与熔蚀腔Q侧面相连，喷嘴N通过高压电极DA与熔蚀腔Q连接。