一種隔離水線與油線的預脈衝開關的製作方法

2023-05-31 10:58:51

專利名稱：一種隔離水線與油線的預脈衝開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種油介質預脈衝開關，具體涉及一種主要應用於脈衝功率裝置中水介質傳輸線與油介質傳輸線的隔離與連接的隔離水線與油線的預脈衝開關。
背景技術：
脈衝功率技術是在時間尺度上對能量進行壓縮，以獲得高功率。在傳輸線型脈衝功率裝置的初級儲能對脈衝形成線的充電過程中，在主開關擊穿閉合形成主脈衝前，由於電容分壓作用，會先有預脈衝傳播到二極體上，導致二極體過早短路，不利於二極體穩定工作，影響電脈衝轉換為射線的效率。因此，需要採用預脈衝開關。目前預脈衝開關通常安裝在水介質線的內筒上，工作介質有去離子水、變壓器油或是高壓氣體。此外預脈衝的抑制也可通過預脈衝抑制電感等方式來實現。脈衝電壓下，去離子水和變壓器油具有良好的絕緣特性，因此被大量應用於脈衝功率裝置中。以感應電壓疊加器(簡稱IVA)為例，脈衝形成線、傳輸線、水電纜採用去離子水作為絕緣介質，主開關採用水介質或氣體介質，多數感應電壓疊加器的預脈衝油開關一般放置在水介質峰化開關之後，再通過長距離水介質傳輸線(稱為水電纜)將功率脈衝傳輸到平板傳輸線和感應腔，平板傳輸線與感應腔採用變壓器油作為絕緣介質。不同的絕緣介質之間通常用有機玻璃板來分隔。如果沒有相應的保護措施，一旦隔板因滑閃放電擊穿，水介質傳輸線中大量的去離子水就會混入感應腔的變壓器油中，不僅會導致變壓器的絕緣失敗，更嚴重的後果是造成感應腔內價格昂貴的大尺寸非晶夾膜磁芯和高壓絕緣堆的損壞，導致感應腔報廢。

發明內容
為了解決現有技術存在的不足，本發明解決的技術問題是提供一種既作為預脈衝開關又是油水隔離段，能夠抑制預脈衝，峰化高電壓脈衝，保護脈衝功率裝置油部件避免混入去離子水的一種隔離水線與油線的預脈衝開關。本發明的構思為，將預脈衝油開關段放置在IVA的水電纜與油介質平板傳輸線之間，開關間隙為油介質，採用兩塊絕緣隔板分別與水電纜的去離子水和感應腔的平板傳輸線油介質隔離，絕緣相對最薄弱的環節是預脈衝開關段與水電纜之間絕緣隔板的下表面， 一旦該位置絕緣出現故障，容易發現，即使隔板損壞，水電纜的水也不會進入平板傳輸線與感應腔。另外，一般水電纜與平板傳輸線之間剛性的內外筒電極都要電氣可靠連接，非常不方便，而預脈衝油開關段放置在水電纜末端和平板傳輸線之間，只需要連接外筒，內筒不連接，間隙形成開關，初級儲能對形成線充電過程起到減小預脈衝的作用，主脈衝到來時，油介質開關快速擊穿，峰化主脈衝，使脈衝傳輸到平板傳輸線和感應腔。本發明的技術方案為一種隔離水線與油線的預脈衝開關，主要包括上隔板1、外筒 2、下隔板3、高壓電極4、上電極屏蔽罩6、水介質段7、低壓電極9、下電極屏蔽罩11、油介質段12，上電極屏蔽罩6與高壓電極4用高壓電極壓環5固定在有機玻璃的上隔板1上；上電極屏蔽罩6與低壓電極9用低壓電極壓環10固定在有機玻璃的下隔板3上；固定好的上、 下隔板套入外筒2，預脈衝開關以及外筒2與水介質段7與油介質段12用上活套法蘭8、下活套法蘭13固定。預脈衝油開關段放置在水電纜與油介質平板傳輸線之間，高低壓電極、 開關外筒以及上下隔板構成油水隔離段，油水隔離段採用兩塊絕緣隔板將水電纜中的去離子水和感應腔中的變壓器油隔離。如果上隔板損壞，去離子水只會進入預脈衝開關內，不會進入後續的以變壓器油作為絕緣介質的部件；如果下隔板損壞，由於裝置的後續部件採用了與預脈衝開關相同的絕緣介質，均為變壓器油，因此也不會造成裝置的損壞。進一步，所述的預脈衝開關與水平傾斜成3°，有利於氣泡的排出。進一步，所述的外筒2下方最高點和最低點各有一個進油嘴。更進一步，在所述的進油嘴採用真空注油的方式，有效排除預脈衝開關內的氣泡， 利於隔板的絕緣安全。在本發明的優選方案中，在所述的外筒2上方最高點有一個排氣嘴。 在優選實施例中，所述的高壓電極4與低壓電極9之間的距離為1mm，可以隔絕數十kV的快前沿高電壓脈衝。預脈衝開關為上下結構。進一步優選，所述的高壓電極4為圓錐尖頭。進一步優選，所述的低壓電極9為平板電極。本發明的實施例中，所述的預脈衝開關的外形尺寸為Φ466 X 300mm。本發明的有益效果(1)預脈衝開關能夠抑制預脈衝，峰化高電壓脈衝，又是油水隔離段，保護脈衝功率裝置油部件避免混入去離子水；(2)預脈衝油開關內充變壓器油，開關高低壓電極間距約1mm，可以隔絕數十kV的快前沿高電壓脈衝；(3)預脈衝開關採用與水平傾斜成3°的結構，並採用真空注油，有效排除預脈衝開關內的氣泡，利於隔板的絕緣安全；(4)增加了碗狀電極，可以屏蔽電場並使間隙放電產生的雜質不會沉積到絕緣隔板表面，利於隔板的絕緣安全。


圖1是本發明隔離水線與油線的預脈衝開關的縱剖面構造圖。
具體實施例方式下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細地說明。參照圖1本發明隔離水線與油線的預脈衝開關的裝配過程為(1)利用高壓電極壓環5將上電極屏蔽罩6與高壓電極4固定在有機玻璃的上隔板1上；(2)利用低壓電極壓環10將上電極屏蔽罩11與低壓電極9固定在有機玻璃的下隔板3上；(3)將固定好的上、 下隔板等部件套入外筒2上，利用上活套法蘭8、下活套法蘭13將預脈衝開關以及外筒與水介質段7與油介質段12固定好。本發明安裝完成。本發明的外形尺寸為Φ466Χ300πιπι，總體與水平面構成3°的夾角，有利於氣泡的排出。外筒2上方最高點有一個排氣嘴，外筒2下方最高點與最低點各有一個進油嘴，通過真空注油減少吸附在隔板上的氣泡。高壓電極 4為圓錐尖頭，低壓電極9為平板電極，間隙距離為1mm，並可微調。然後將預脈衝油開關段放置在水電纜與油介質平板傳輸線之間，高低壓電極、開關外筒2以及上下隔板構成油水隔離段，油水隔離段採用兩塊絕緣隔板將水電纜中的去離子水和感應腔中的變壓器油隔離。如果上隔板損壞，去離子水只會進入預脈衝開關內，不會進入後續的以變壓器油作為絕緣介質的部件；如果下隔板損壞，由於裝置的後續部件採用了與預脈衝開關相同的絕緣介質，均為變壓器油，因此也不會造成裝置的損壞。
權利要求
1.一種隔離水線與油線的預脈衝開關，其特徵在於，主要包括上隔板(1)、外筒(2)、 下隔板(3)、高壓電極(4)、上電極屏蔽罩(6)、水介質段(7)、低壓電極(9)、下電極屏蔽罩 (11)、油介質段(12)，上電極屏蔽罩(6)與高壓電極⑷用高壓電極壓環(5)固定在有機玻璃的上隔板⑴上；上電極屏蔽罩(6)與低壓電極(9)用低壓電極壓環(10)固定在有機玻璃的下隔板(3)上；固定好的上、下隔板套入外筒(2)，預脈衝開關以及外筒(2)與水介質段(7)與油介質段(12)用上活套法蘭(8)、下活套法蘭(13)固定。
2.根據權利要求1所述的隔離水線與油線的預脈衝開關，其特徵在於，所述的預脈衝開關與水平傾斜成3°。
3.根據權利要求2所述的隔離水線與油線的預脈衝開關，其特徵在於，在所述的外筒 (2)下方最高點和最低點各有一個進油嘴。
4.根據權利要求3所述的隔離水線與油線的預脈衝開關，其特徵在於，在所述的進油嘴採用真空注油的方式。
5.根據權利要求4所述的隔離水線與油線的預脈衝開關，其特徵在於，在所述的外筒 (2)上方最高點有一個排氣嘴。
6.根據權利要求5所述的隔離水線與油線的預脈衝開關，其特徵在於，所述的高壓電極⑷為圓錐尖頭。
7.根據權利要求6所述的隔離水線與油線的預脈衝開關，其特徵在於，低壓電極(9)為平板電極。
全文摘要
本發明公開了一種隔離水線與油線的預脈衝開關，包括上隔板、外筒、下隔板、高壓電極、上電極屏蔽罩、水介質段、低壓電極、下電極屏蔽罩、油介質段，上電極屏蔽罩與高壓電極用高壓電極壓環固定在有機玻璃的上隔板上；上電極屏蔽罩與低壓電極用低壓電極壓環固定在有機玻璃的下隔板上；固定好的上、下隔板套入外筒，預脈衝開關以及外筒與水介質段與油介質段用上活套法蘭、下活套法蘭固定。其主要應用於脈衝功率裝置中水介質傳輸線與油介質傳輸線的隔離與連接，既作為預脈衝開關又是油水隔離段，能夠抑制預脈衝，峰化高電壓脈衝，保護脈衝功率裝置油部件避免混入去離子水，同時充分考慮了隔板的絕緣安全。
文檔編號H01H33/53GK102324333SQ20111014783
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月3日 優先權日2011年6月3日
發明者劉志剛, 周立新, 姜曉峰, 孫鳳舉, 尹佳輝, 曾江濤, 梁天學, 邱愛慈 申請人:西北核技術研究所