[发明专利]基于微腔金属丝电爆炸的多通道等离子体喷射装置及方法

说明书

本公开揭示了一种基于微腔金属丝电爆炸的多通道等离子体喷射装置，包括：气体开关和触发回路；所述气体开关包括地电极，所述地电极内设置多个凹槽，每个凹槽内设置等离子喷射微腔；所述等离子喷射微腔包括开设于其顶端的喷射口，所述等离子喷射微腔还包括丝爆腔、金属丝、触发电极和绝缘固定件。本公开还揭示了一种基于微腔金属丝电爆炸的多通道等离子体喷射方法。本公开能更好的实现多通道同步喷射，实现对大通流间隙的分流效果，降低烧蚀，提高电极寿命，对开关装置有良好的保护效果。

技术领域

本公开属于高电压电工电器及脉冲功率技术领域，具体涉及一种基于微腔金属丝电爆炸的多通道等离子体喷射装置及方法。

背景技术

气体开关是高电压电工电器及脉冲功率技术领域中最常见的开关类型之一，具有极其广泛的应用。在气体开关工作系数很低的条件下，通过电场畸变触发、紫外预电离触发等常规触发方式难以保证开关可靠触发，而微腔金属丝电爆炸的方式，可以产生喷射高度较高且电导率较高的喷射等离子体，从而实现满足气体开关在极低工作系数下的可靠导通，因而，成为极具潜力的触发方式之一。

但是，当微腔金属丝电爆炸喷射等离子体的触发方式应用于大通流间隙时，不可避免地面临烧蚀的问题，在目前抗烧蚀材料短期难以有所突破的条件下，形成多通道同步喷射尤为重要，多通道同步喷射时，可在主间隙强制形成多个短路通道，实现电流分流，从而降低烧蚀，提高电极寿命。

有鉴于此，本专利提出基于微腔金属丝电爆炸的多通道等离子体喷射装置及其同步触发方法。具体地，在主电极中嵌入多个绝缘微腔模块，而针对每个绝缘微腔模块，分别同步施加脉冲电流进行触发，从而实现多个微腔同步进行金属丝电爆炸，且同步喷射等离子体的效果。

发明内容

针对上述问题，本公开的目的在于提供一种基于微腔金属丝电爆炸的多通道等离子体喷射装置及其同步触发方法，通过在主电极中嵌入多个绝缘微腔模块，并针对每个绝缘微腔模块分别同步施加脉冲电流进行触发，从而实现多个微腔同步进行金属丝电爆炸，且同步喷射等离子体的效果，从而实现抗烧蚀性能和寿命的同步提升。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种基于微腔金属丝电爆炸的多通道等离子体喷射装置，包括：气体开关和触发回路；

所述气体开关包括地电极，所述地电极内设置多个凹槽，每个凹槽内设置等离子喷射微腔；

所述等离子喷射微腔包括开设于其顶端的喷射口，所述等离子喷射微腔还包括丝爆腔、金属丝、触发电极和绝缘固定件；

所述丝爆腔的一侧与所述地电极的凹槽相贴合并与喷射口连通，另一侧与所述触发电极相贴合；

所述金属丝位于所述丝爆腔内并同时与所述地电极和触发电极相连；

所述绝缘固定件的上圆柱体与地电极的凹槽贴合，下圆柱体与地电极通过螺纹连接；

所述触发回路与所述触发电极相连，包括充电回路和同步触发放电回路，用于施加脉冲电流同步触发多个等离子喷射微腔内的金属丝电爆炸产生等离子体。

优选的，所述金属丝包括如下任一：铜、铝、银、箔。

优选的，所述丝爆腔由高分子材料制备。

优选的，所述地电极高为20-40mm，直径为100-120mm。

优选的，所述充电回路包括交流电源、变压器、高压二极管、多个充电电阻和多个无感电容，其中，所述多个充电电阻和多个无感电容的数目相同；

所述交流电源与所述变压器的原边相连，所述变压器的副边与所述高压二极管的一侧相连；

所述多个充电电阻中的每一个充电电阻与多个无感电容中的每一个无感电容并联后共同连接在所述高压二极管的另一侧。