[发明专利]一种基于气体放电与机械触头联合动作的快速高压开关

说明书

本发明公开了一种基于气体放电与机械触头联合动作的快速高压开关，所述快速高压开关包括高压侧球形电极，高压侧球形电极通过高压侧连杆、紧固件与高压侧支撑板连接，在高压侧球形电极的一侧设有与高压侧球形电极位置相对应且相隔设定距离的低压侧球形电极，低压侧球形电极通过低压侧连杆、低压侧内壁法兰盘、低压侧外壁法兰盘与低压侧支撑板连接，高压侧支撑板与低压侧支撑板分别与底座连接，在与高压侧球形电极、低压侧球形电极相距水平距离处设有可动衔铁，高压侧支撑板、低压侧支撑板、侧壁支撑板分别与底座连接。

技术领域

本发明涉及高电压应用新技术领域，具体涉及一种基于气体放电与机械触头联合动作的快速高压开关。

背景技术

在诸多高电压试验以及电力系统的运行中，经常要求备用交流电源的快速投运，针对这一应用场景，现有的开关技术多为电磁型机械开关和半导体器件开关。

电磁型机械开关的不足在于动作时间较长，电磁型的开关动作时间普遍在ms级别，难以做到备用电源的快速切入，而且普通的电磁式机械开关，投切大容量、高电压等级的电源时，必须搭配SF₆等灭弧介质。

半导体器件的开关特性主要受正常温度下电荷载流子的迁移速率和密度的限制，以晶闸管和IGBT为代表的可控器件，其导通只能先在门极附近形成局部导通区，然后经过几微妙到几十微妙的时间扩展到整个阴极从而导通，其导通时间相对较长，且现有器件的di/dt容量限制了其承受电流上升率的能力。一般应用在投切小容量电源和电压等级较低的场合。

在现有技术中高电压应用技术领域所需要的快速高压开关灵敏度不高，且已有的机械开关设计结构电弧熄灭延时，造成电弧长时间作用对电极的烧蚀，特别需要一种精确度更高的气体放电与机械触头联合动作开关设备，为此本申请人经过研究特别提出一种基于气体放电与机械触头联合动作的快速高压开关，以此来满足使用的需要，保证处于临界击穿场强下的气隙，从触发到气隙击穿所用的时间最短可达到ns级别，在不使用灭弧介质的前提下，利用机械装置快速将气隙短路，进而代替气隙使快速开关持续可靠的导通，从而也避免了电弧长时间作用对开关电极的烧蚀。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种在不破坏电极的条件下，通过高频激光可以精准同步触发时间，通过基于螺旋测微器原理设计的移动电极结构可以精准的调节电极间距，从而控制触发电压，以适配不同电压等级交流电源的投运。通过反光镜的组合对高频激光进行扩束，高频激光光路的增多使得高压球隙间更多的气体分子处于激发态，进而产生的初始电子的数量也随之倍增，所以气隙击穿的发展时间就会大大减少，从而实现由电极间气体击穿导致的快速导通。气隙通过电弧导通后，电流互感器上瞬时获得一个很大的二次电流，驱动可动衔铁接通电路，从而使气隙被短路，电弧迅速熄灭，避免了电弧长时间烧蚀电极。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于气体放电与机械触头联合动作的快速高压开关，所述快速高压开关包括高压侧球形电极，高压侧球形电极通过高压侧连杆、紧固件与高压侧支撑板连接，在高压侧球形电极的一侧设有与高压侧球形电极位置相对应且相隔设定距离的低压侧球形电极，低压侧球形电极通过低压侧连杆、低压侧内壁法兰盘、低压侧外壁法兰盘与低压侧支撑板连接，高压侧支撑板与低压侧支撑板分别与底座连接，在与高压侧球形电极、低压侧球形电极相距水平距离处设有可动衔铁；

在高压侧球形电极与低压侧球形电极之间设有位置相对应的至少一对第一扩束反光镜和第二扩束反光镜，在第一扩束反光镜或第二扩束反光镜的一侧倾斜设置有反光镜，与反光镜发光位置相对应的一侧设有激光准直镜，激光准直镜通过准直镜法兰与高压侧支撑板或低压侧支撑板连接，激光准直镜通过准直镜光缆接口、光缆与高频激光发射器连接；

在高压侧连杆和低压侧连杆上分别安装有高压侧接触杆、低压侧接触杆，在高压侧球形电极一侧，位于可动衔铁的正下方装有电磁铁，低压侧出线端呈圆柱状且均布固定于低压侧外壁法兰盘外端面上，低压侧出线端上的引出线穿过电流互感器一次侧，电流互感器二次侧引出线为电磁铁提供电流；