气体开关

摘要： 气体开关电弧的热侵蚀作用是电极损耗的主要成因。石墨电极在电弧作用下发生蒸发并在多次放电后有明显的质量损耗,改变了开关内的气体环境和电极间距,导致开关动作可靠性降低。为研究石墨电极在脉冲电弧冲击下的侵蚀特征,基于开关电弧瞬态扩散特征和石墨材料参数,在弧根区域建立了电弧-电极能量耦合模型,得到了等离子体-固体区域的传热特性。考虑石墨电极的相变特征,计算瞬态热作用下石墨电极的加热范围以及临界相变点,研究瞬态电弧热冲击作用下的石墨电极相变机制。研究结果表明,电弧-电极界面热流主要集中在电弧接触面中心,电弧沉积的能量密度最高可达109 W/m^(2),石墨在电流上升初期基本处于加热状态,在能量积聚作用下,石墨转变为升华状态,传热强度随半径急剧衰减,蒸发区域略小于电弧半径。通过实验记录了5种开关工况下石墨电极烧蚀形貌和质量损失情况,结果表明,电极质量损失与电弧沉积在电极表面的能量线性相关,近似为0.015 mg/J。研究了电弧关键参数对电极质量损失速率的影响,为延缓电极损耗提供数据支撑。

摘要： 研究了一种自触发紫外预电离开关击穿时延抖动特性的影响因素,结果表明:触发间隙电容放电阶段起预电离作用时,预电离注入时刻开关电场是开关时延抖动的决定性因素,提高工作系数和采用逸出功更低的电极材料对降低开关在脉冲峰值附近击穿时的时延抖动效果有限。提出的改进方法为:减小开关均压电阻阻值,显著延长触发间隙的有效燃弧时间,消除预电离注入时间及抖动的影响。采用改进方法时可以使开关在工作电压300~800 kV、前沿100 ns、180 ns的脉冲峰值附近击穿时的时延抖动分别小于1.3 ns、2.8 ns。

摘要： 为实现激光二极管对气体开关的触发,采用从主回路开关两侧取电的基于光导开关一体化激光二极管触发气体开关结构,并对基于光导开关一体化激光二极管触发三电极气体开关进行了初步实验,实现了激光二极管输出能量83μJ条件下40 kV/8 kA三电极气体开关的可靠触发,证明了技术可行性。但实验中的实测光导开关的工作寿命仅约数百次。

摘要： 针对单级快速直线型变压器驱动源(fast linear transformer driver,FLTD)模块中气体开关在充电过程中发生的自击穿问题,分析了FLTD模块内其他未放电支路对自击穿气体开关绝缘恢复特性的影响,基于等价性研究建立了改进双脉冲法的气体开关绝缘恢复特性研究平台,获得了不同气压和续流参数条件下气体开关的绝缘恢复特性。研究表明,续流延长了气体开关绝缘恢复所需时间,在较长时间续流作用下,气体开关绝缘恢复过程分为2个阶段,气体开关绝缘恢复时间由截止电流出现时间和之后的耐压恢复时间决定。绝缘恢复时间随气体压力升高迅速减小,但截止电流有所减小,续流持续时间变长。这一特性有助于指导开关气体压力和间距等关键参数的选择。

摘要： 基于50级模块串联的LTD单路样机,开展了开关自放电故障耦合影响实验,获得了开路和短路负载下、不同位置LTD模块内单只开关自放电对其余LTD模块的电压耦合影响规律。结果表明,两种负载条件下,LTD模块内单只开关自放电时在其余模块内耦合的电压幅度均较低,且LTD距离越远电压幅度越低。在±83 kV的单只开关自放电电压下其相邻模块内耦合的最大电压幅度约2.43 kV(对应电压波动约3%)。

摘要： 氧气是石墨电极气体开关中必不可少的组分,用于氧化石墨电极在高温电弧冲击下形成的石墨蒸汽,防止熄弧后石墨蒸汽凝华成固体粉末给开关带来绝缘危害.为提高石墨蒸汽的氧化比例,研究了背景气体组分和氧气浓度对石墨氧化反应的影响,选取3种气体N2,Ar,He作为背景气体,研究不同气氛电弧的氧化反应特征;在传统的类空气气体(80％的N2+20％的O2)的基础上,提高氧气浓度至40％和60％,研究氧气浓度对碳质氧化比例的改善作用.基于不同气体组分的热力学参数和输运系数,通过电弧磁流体动力学计算模型得到开关温度特征,将电弧与电极界面的热流强度作为石墨电极质量损失速率的评估依据.实验结果表明,随着氧气浓度的升高,石墨蒸汽的氧化比例逐步提高,但当氧气浓度高于40％时,存在电弧引燃石墨电极的风险.当氧气浓度恒定20％时,以Ar作为背景气体时石墨电极质量损失速率较小,且碳蒸汽在电弧中氧化更加充分.因此,相比于传统的开关气体介质,将背景气体替换为Ar或将氧气浓度提高至约40％均能提升碳氧反应效率,降低开关中的杂质残余量.

摘要： 气体开关为脉冲功率系统中的关键元器件之一,其寿命特性是业界关心的主要性能之一。文中进行了场畸变气体开关的寿命实验,通过分析实验条件下开关约10 000次放电后的绝缘内壁附着物成分,得出了在开关导通电流相对不大的情况下(10 kA)开关失效的主要原因为绝缘劣化,而造成绝缘劣化的主要原因为电弧烧蚀电极导致物质扩散溅射污染绝缘的结论。利用模拟电荷法对开关内电极间隙的电场进行了计算,并使用微粒群(PSO)算法对电极形状进行了优化分析,可以作为使电极尽量均匀烧蚀,提高开关寿命的优化设计算法。

摘要： 提出了一种新型喷射等离子体触发技术,可在工作系数低于50％时,开关仍能以较低的抖动可靠放电.为了掌握喷射等离子体触发机制,本文利用光电同步诊断的方法,研究了喷射等离子体的时空演变及其触发气体开关放电过程.研究表明,喷射等离子体是一种非贯穿性地诱导放电触发技术.通过向间隙喷射等离子体,不但等效缩短了间隙距离,而且增强了放电通道头部的电场,促进放电从电子崩向流注的转化,可实现开关的快速导通.

摘要： 气体开关恢复曲线中存在的"平台现象",大大延长了开关的绝缘恢复时间,但其存在原因尚未取得共识.本文结合Tesla型脉冲源,研究了不同气压的N2、H2、SF6三种气体开关的恢复特性及稳定性.发现对于N2、H2开关,随着气压的升高,开关恢复曲线中的"平台现象"逐渐减弱,当气压超过一定阈值后,开关"平台现象"消失.而对于SF6开关,则不存在"平台现象".可见对于N2、H2、SF6三种气体"平台现象"产生的原因是不同的,同时Tesla型脉冲源对开关的"平台现象"也具有复杂的影响.

摘要： 为了减小脉冲功率源装置的体积,对场畸变三电极气体开关和两电极轨道气体开关的结构进行小型化设计,采用电磁场仿真软件对局部结构进行优化,对初步设计的触发开关和自击穿开关在不同气压(0～0.3MPa)和不同气体介质(N2、SF6、二者混合)条件下的击穿电压及导通电感等进行了实验研究.实验结果表明:设计的触发开关和自击穿开关在0～0.3MPa气压范围内自击穿电压随气压具有很好的线性关系;相同气压下SF6气体的自击穿电压约为N2气体的两倍;N2与SF6压力按3∶2混合的自击穿电压约为纯SF6气体的0.8～0.9倍;内部充入0.25MPa气压的SF6气体时,触发开关和自击穿开关均可在190kV左右正常工作.通过短路放电测试,触发开关电感约22nH,自击穿开关电感约20nH.在开关外充入0.28MPa气压的SF6气体,充电电压±92kV时,自击穿开关外表面发生了沿面击穿,实验中将开关外气压增大到0.35MPa后,未出现沿面击穿现象.实验后对开关进行了改进设计,增大了沿面绝缘距离,改进后在开关外气压为0.28MPa,自击穿电压达到190kV以上,未出现沿面击穿现象.

摘要： 次级感应电压触发快脉冲直线变压器驱动源(Fast linear transformer driver,FLTD)是一种正在探索的新型FLTD触发方式,该触发方式可显著简化FLTD触发系统,降低触发系统的造价和复杂性.模块内气体开关在直流充电电压和次级感应电压共同作用下的击穿时延及分散性,是决定该触发方式能否实现的关键.本文分析了直流叠加脉冲电压(定义为复合电压)下气体开关击穿延时过程,给出了击穿延时的估算公式.初步实验研究了开关在复合电压下的击穿特性,结果为:在±70kV直流叠加300kV/30ns快脉冲电压的共同作用下,开关工作系数为55％时,延时抖动小于5ns;气体开关在复合电压下的击穿延时小于相同工作系数下常规触发方式的击穿延时,采用SF6气体绝缘时,击穿延时较常规触发方式减小了约17％～30％;采用N2绝缘时,约减小了50％.理论估算的击穿延时与实测结果基本吻合.

摘要： 针对设计的一种堆栈式结构多间隙气体开关，分析了绝缘子污染对开关寿命的影响机理。对绝缘子表面电场分布进行了模拟计算。实验研究了绝缘子污染对开关自击穿电压的影响。得到了开关自击穿电压和绝缘子表面绝缘电阻的变化规律。开关在放电电流32 kA实验条件下工作13 000次后,自击穿电压平均值由171．5 kV降低至130．8 kV，绝缘子表面绝缘电阻由200GΩ下降至22．6 GΩ，绝缘子已无法正常使用。同时提出了提高绝缘子抗污染能力、延长绝缘子寿命的措施和方法。

摘要： 为了寻求可用于快前沿直线型变压器驱动源最理想的多间隙气体开关结构，利用有限元分析软件模拟计算了几种不同电极结构气体开关内各间隙在开关触发前后的电场分布，并利用新型开关电路模型研究了气体开关触发导通前均压措施对开关内部各间隙电场分布均匀性的影响，以及触发后各中间电极对主电极杂散电容与气体开关内电场分布规律之间的关系。结果表明：圆形环状结构电极有利于形成稳定的多通道放电，降低开关的电感及抖动;在开关各个间隙之间并联相同阻值的电阻可以有效地改善开关直流耐压特性;在开关触发导通时，各间隙的电压分布主要与触发电压的上升时间、各个电阻及杂散电容值有关;触发电压的上升时间越短，杂散电容值对间隙电压分布的影响越明显。

摘要： 基于多级薄膜介质脉冲形成叠加实验,介绍了气体火花间隙开关对多级脉冲形成线输出波形的影响.从开关抖动、开关电感、开关电阻三个方面分析了对多级脉冲形成线输出特性的影响.并且从实验上研究了开关的导通特性对脉冲形成线输出波形的影响.

摘要： 在脉冲功率系统中,开关是关键元件之一,其性能的好坏直接影响到输出脉冲的技术参数,但这种开关工作在高功率重复频率状态时,由于因燃弧等离子体通过弧根对电极表面快速加热而引起的.电极烧蚀影响了开关性能,限制了开关的寿命.为此,选用铜作为电极,在30kA的电流下研究电极表面的烧蚀情况,采用精度为0.1mg的电子天平对烧蚀量进行了精确的测量,得出烧蚀量和放电次数之间的关系曲线.这些数据对今后研究电弧对电极烧蚀的过程有重要意义.

摘要： 本文分析了三电极开关的电极结构和电场分布对开关的触发击穿过程进行了分析,给出了开关触发击穿的三种火花通道形状,从开关间隙击穿电压的角度对开关快击穿过程和慢击穿过程进行了分析,给出了判断三电极开关快击穿过程和慢击穿过程的依据.在假设触发电极的直径为2mm条件下,给出了不同气压下,要开关实现快击穿过程,触发电极与邻近电极绝缘孔R与开关间隙距离d的R-d的关系曲线,为开关的设计提供了借鉴和参考.

摘要： 近年来,随着快脉冲直线变压器驱动源(LTD)技术的快速发展，装置中气体开关数目成倍增长，多路开关同步触发技术已经成为制约LTD技术发展的瓶颈之一。分别从电脉冲触发、激光触发及基于光导开关(PCSS)的同步触发3个方面，概述了近年来国际上LTD的发展现状，以及各国为实现多路开关同步触发所做的研究工作，阐述了每种触发方案的优缺点，对多级多通道开关的结构及触发特点与要求进行了调查。结合LTD装置同步触发的现状，对未来相关关键技术进行了探讨和展望。

摘要： 本公开涉及一种气体绝缘负载断路开关(1)和一种包括气体绝缘负载断路开关(1)的气体绝缘开关设备(100)。气体绝缘负载断路开关(1)具有：壳体(2)，限定用于将绝缘气体保持处于环境压力的壳体体积；第一主触头(80)和第二主触头(90)，能够在负载断路开关(1)的轴向方向(A)上相对于彼此移动；第一灭弧触头(10)和第二灭弧触头(20)，能够在负载断路开关(1)的轴向方向(A)上相对于彼此移动，并且限定在断流操作期间电弧在其中形成的灭弧区域，其中灭弧区域至少部分地被定位成从第一主触头径向向内；加压系统(40)，具有用于在断流操作期间对淬灭气体进行加压的加压室(42)；以及喷嘴系统(30)，被布置和配置为在断流操作期间将加压的淬灭气体吹到在淬灭区域中形成的电弧上，喷嘴系统(30)具有用于向至少一个喷嘴(33)供应加压的淬灭气体的喷嘴供应通道。第一主触头(80)包括至少一个压力释放开口(85)，该至少一个压力释放开口(85)被形成为使得允许基本上在径向向外方向上的气体的流动，其中至少一个压力释放开口(85)的总面积被配置成使得在加压的淬灭气体的供应期间，从压力释放开口(85)流出的气体的减少被抑制。

摘要： 本发明涉及一种用于开关设备(1)的气体容器(10)，其中，气体容器(10)设计用于在气体容器(10)内部相对于气体容器(10)外部的环境压力加载过压，并且气体容器(10)具有两个或更多个导电的套管(20、22、24、26)，其中，至少两个导电的套管(20、22、24、26)彼此电绝缘地布置在气体容器(10)上，并且至少两个导电的套管(20、22、24、26)的至少一个套管(20、22、24)布置在气体容器(10)的盖部段(12)上。

摘要： 本发明涉及一种用于开关设备(1)的气体容器(10)，其中，气体容器(10)设计用于在气体容器(10)内部相对于气体容器(10)外部的环境压力加载过压，并且气体容器(10)具有两个或更多个导电的套管(20、22、24、26)，其中，至少两个导电的套管(20、22、24、26)彼此电绝缘地布置在气体容器(10)上，并且至少两个导电的套管(20、22、24、26)的至少一个套管(20、22、24)布置在气体容器(10)的盖部段(12)上。

摘要： 本公开涉及一种气体绝缘负载断路开关(1)和一种包括气体绝缘负载断路开关(1)的气体绝缘开关设备(100)。气体绝缘负载断路开关(1)具有：壳体(2)，限定用于将绝缘气体保持处于环境压力的壳体体积；第一主触头(80)和第二主触头(90)，能够在负载断路开关(1)的轴向方向(A)上相对于彼此移动；第一灭弧触头(10)和第二灭弧触头(20)，能够在负载断路开关(1)的轴向方向(A)上相对于彼此移动，并且限定在断流操作期间电弧在其中形成的灭弧区域，其中灭弧区域至少部分地被定位成从第一主触头径向向内；加压系统(40)，具有用于在断流操作期间对淬灭气体进行加压的加压室(42)；以及喷嘴系统(30)，被布置和配置为在断流操作期间将加压的淬灭气体吹到在淬灭区域中形成的电弧上，喷嘴系统(30)具有用于向至少一个喷嘴(33)供应加压的淬灭气体的喷嘴供应通道。第一主触头(80)包括至少一个压力释放开口(85)，该至少一个压力释放开口(85)被形成为使得允许基本上在径向向外方向上的气体的流动，其中至少一个压力释放开口(85)的总面积被配置成使得在加压的淬灭气体的供应期间，从压力释放开口(85)流出的气体的减少被抑制。

摘要： 本发明涉及气体绝缘开关的三工位开关，包括隔离动触头、接地动触头和联动杆。隔离动触头沿第一方向在合闸位置、隔离位置和隔离联动位置间移动，隔离动触头具有隔离接触部和隔离联动部。接地动触头沿第二方向在接地位置、接地分闸位置和接地联动位置间移动，接地动触头具有接地接触部和接地联动部。联动杆两端分别铰接于隔离联动部和接地联动部。隔离动触头在隔离位置，接地动触头在分闸位置。当隔离动触头从隔离位置移动至隔离联动位置，联动杆带动接地动触头从分闸位置移动至接地位置。当接地动触头从分闸位置移动至接地联动位置，联动杆带动隔离动触头从隔离位置移动至合闸位置。本发明还涉及具有上述三工位开关的气体绝缘开关。

摘要： 本实用新型涉及一种用于气体绝缘开关的电流互感器及气体绝缘开关。该电流互感器包括：支撑套筒(101)，套设于一次导体(105)的外部，并且具有支撑端板部，该支撑端板部轴向地限定线圈组件的第一端；线圈组件(102)，套设于支撑套筒的外部；端环(103)，设置于线圈组件的第二端；环状的绝缘板(104)，同轴地安装于端环上；以及至少两个拉杆(110)，将端环(103)与支撑端板部在径向外侧紧固在一起，并实现端环(103)与支撑套筒之间的通流；其中，绝缘板与端环之间形成固定密封，并且绝缘板与支撑套筒的圆柱面之间形成滑动密封。本实用新型的电流互感器采用了新的绝缘连接及密封设计，新的设计降低了生产工艺难度和装配成本。

摘要： 气体绝缘开关设备的电缆连接装置，包括一个壳体(10)、两个第一盆式绝缘子(52)、一个第一连接导体(20)以及一个第二连接导体(30)。壳体上形成有第一通口(12)、第二通口(14)以及第三通口，电缆终端能够伸入第一通口。第一连接导体能够固定于电缆终端。第一连接导体具有两个间隔设置且具有表带触指(23)的连接部(22)。第二连接导体能够分别在一个固定连接于第二通口处的第三连接导体的第一安装位置和一个固定连接于第三通口处的第三连接导体的第二安装位置时与两个表带触指接触连接。该电缆连接装置结构简单，在对电缆终端进行现场耐压试验时操作方便。本实用新型还提供了具有上述电缆连接装置的气体绝缘开关设备。

摘要： 本实用新型涉及用于气体绝缘开关柜的散热装置及气体绝缘开关柜。其中气体绝缘开关柜包括柜体和连接至该柜体的后侧的气箱，该散热装置包括：竖向风道板，其连接至该气箱的后表面，以与该气箱的后表面配合形成进风风道；横向风道板，其连接至该气箱的上表面且其后端连接至该竖向风道板的上端，以与该气箱的上表面配合形成与进风风道连通的横向风道；抽吸装置，其被构造成与该竖向风道板或该横向风道板连通，以形成从该进风风道流入并由该横向风道流出的空气对流。

摘要： 本实用新型提供一种用于气体绝缘开关设备的支撑架及气体绝缘开关系统。GIS设备的外壳包括圆管形的管状部(81)和同轴地设置于管状部的一端的法兰盘(82)。支撑架包括一个连接件(20)、一个支撑杆(40)和一个脚轮(60)。连接件能够固定于管状部或者能够固定于法兰盘。在连接件能够固定于法兰盘的情况下，连接件设置为在连接件固定于法兰盘的情况下位于法兰盘的轴向(B)上的一侧并在管状部的周向上绕管状部延伸。在连接件能够固定于管状部的情况下，连接件设置为能够沿管状部的周向环抱管状部的抱箍。支撑杆的一端连接连接件。脚轮连接支撑杆的另一端。该支撑架利于释放GIS设备受温度变化的影响产生的热膨胀力。

摘要： 本实用新型提供一种通过简化设备来提高开关器的可靠性并且进一步延长开关器的寿命的高电压用开关器的断路部、气体开关器和气体绝缘开关器。上述高电压用的电容器开关用气体开关器的断路部至少具备可动侧电弧触头、固定侧电弧触头以及空心圆筒状的绝缘喷嘴，气体通过该绝缘喷嘴向在电弧触头之间所产生的电弧吹喷，上述绝缘喷嘴从上述可动侧电弧触头的上述固定侧电弧触头侧端起向上述固定侧电弧触头侧具有5cm以下的长度。