[发明专利]一种大容量四电极紫外预电离气体开关

说明书

本发明公开了一种大容量四电极紫外预电离气体开关，筒体设置在绝缘法兰上，筒体与绝缘法兰之间形成密闭腔体，开关电极设置在密闭腔体内，开关电极包括触发电极，触发电极水平设置在上电极和下电极之间，触发电极距离上电极的距离大于等于触发电极距离下电极的距离，筒体的一侧设置有穿墙端子，另一侧对应设置有预电离针，预电离针与一侧的触发电极连接，预电离针的一端引出至开关外部用于触发电压输入。本发明满足大电流、高转移库伦量的通流要求，同时兼具宽工作系数条件下短时延、低抖动的触发特性，耐烧蚀和触发特性稳定性，在多路气体开关并联放电的紧凑型脉冲功率装置中具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于高压气体开关技术领域，具体涉及一种大容量四电极紫外预电离气体开关。

背景技术

基于低电感电容器组、传输线、负载发展的多路汇流的紧凑型脉冲功率装置，工作电压通常在百千伏及以下，放电电流数兆安培，直接驱动负载产生脉冲大电流，在高能量密度物理、材料科学、动高压物理等领域广泛应用。

装置的运行需要多组并联气体开关同步导通，在负载上产生亚微秒至微秒，具有最高峰值的负载电流，实现预期的研究目标。实际工作中，多个气体开关导通时间会存在差异，如果开关导通时延抖动大，由负载带来开关工作系数的降低，较慢的气体开关可能会被抑制导通，使输出电流波形畸变以及峰值电流降低。另外，在大电流、高转移库伦量条件下，数十次的工作次数即可导致开关结构可靠性下降、开关触发特性劣化严重，无法满足装置正常运行的要求。

因此，通流能力达到几百kA，电荷转移量几十库伦，宽工作系数系数下导通特性稳定的耐烧蚀气体开关成为装置可靠运行的关键。

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，提供一种大容量四电极紫外预电离气体开关，实现宽工作系数下开关短时延、低抖动导通；解决大电流、高转移库伦量条件下开关结构可靠性，触发特性稳定性以及耐烧蚀的难题，满足工程技术要求。

本发明采用以下技术方案：

一种大容量四电极紫外预电离气体开关，气体开关整体为圆柱体结构，包括筒体，筒体设置在绝缘法兰上，筒体与绝缘法兰之间形成密闭腔体，开关电极设置在密闭腔体内，开关电极包括触发电极，触发电极水平设置在上电极和下电极之间，触发电极距离上电极的距离大于等于触发电极距离下电极的距离，筒体的一侧设置有穿墙端子，另一侧对应设置有预电离针，预电离针与一侧的触发电极连接，预电离针的一端引出至开关外部用于触发电压输入。

具体的，触发电极为带中心孔的圆盘形电极，触发电极的外壁间隔设置有矩形切面，触发电极的外壁沿径向开有孔并与中心孔连通，孔心位于侧面长方形切面的中心，预电离针设置在孔内。

进一步的，中心孔与预电离针的外绝缘直径为过盈配合。

进一步的，矩形切面间隔60°、90°或120°设置。

进一步的，触发电极距上电极的距离与距下电极的距离之比为1:1、3:2或2:1。

具体的，筒体整体呈U型结构，下电极固定于U型结构内的U型底部中心，上电极设置在下电极的下方，通过电极座与绝缘法兰固定连接，触发电极通过绝缘支柱与筒体固定连接。

进一步的，绝缘支柱为圆柱形结构，沿筒体的圆周对应触发电极的固定支撑点设置，绝缘支柱的轴线与筒体的筒壁轴线倾斜设置，绝缘支柱的侧面设置有伞裙结构。

更进一步的，绝缘支柱的一端设置有用于固定触发电极的卡槽，另一端与筒体的内壁面贴合连接。

进一步的，绝缘支柱上对应预电离针开有通孔。

进一步的，绝缘法兰与筒体和电极座之间分别设置有密封圈。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：