技术领域
[0001] 本
发明涉及高
电压电工技术领域，特别是一种轮转等离子体喷射触发装置和触发方法。
背景技术
[0002] 等离子体喷射触发装置由于其抖动低、工作系数低等优点，在高压
开关快速放电领域有着良好的应用前景。喷射等离子体触发技术中，在等离子体喷射过程中，腔体内部因发生沿面空气等击穿，产生大
电流放电，明显对喷射装置内部造成严重烧蚀，大大降低使用寿命，从而对装置的
稳定性和可靠性造成显著影响。
[0003] 在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的
现有技术的信息。
发明内容
[0004] 为了解决上述问题，本发明提供了轮转等离子体喷射触发装置和触发方法，在板
电极与绝缘件之间制备多个等离子体喷射装置，针对多个等离子体喷射装置，通过触发回路控制轮流触发，实现喷射装置的轮流导通，维持腔内高压开关的导通，减轻喷射装置内部的烧蚀，提高装置的稳定性。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。一种轮转等离子体喷射触发装置包括，
[0006] 多个前级触发装置，其配置成生成用于轮流击穿导通气隙开关的触发脉冲；
[0007] 多个触发回路，所述触发回路包括负极性高压直流源、储能电容、保护
电阻、放电电阻和气隙开关，其中，负极性高压直流源经保护电阻充电储能电容，气隙开关基于所述触发脉冲击穿导通后，储能电容经回路对放电电阻放电产生高压脉冲；
[0008] 气体开关，其包括，
[0009] 高压电极，其其与板电极相对独立成对，与运行线路高压端直接相连，[0010] 板电极，其相对所述高压电极间隔布置且与其保持共高压共地，所述板电极在其远离高压电极的一侧设有多个激励腔，
[0011] 绝缘件，其设在板电极远离高压电极的一侧，所述绝缘件设有多个对应于所述激励腔的通孔，
[0012] 多个针电极，设在所述通孔中的所述针电极连接所述触发回路以接收所述高压脉冲，所述针电极、带有激励腔的板电极和高压电极构成等离子体喷射装置，当所述针电极接收的高压脉冲施加到所述激励腔中，所述激励腔轮流喷射等离子体到气体开关中放电以击穿导通所述气体开关。
[0013] 所述的轮转等离子体喷射触发装置中，所述前级触发装置包括整流
电路、MOSFET开关KP及其控制电路、低感脉冲主电容、
放电管和脉冲
变压器，其中，低感脉冲主电容与放电管直接并联以控制放电管导通。
[0014] 所述的轮转等离子体喷射触发装置中，整流电路包括交流源、变压器、高压
二极管和充电电阻，所述变压器一端与交流源连接，另一端与高压二极管连接，交流源为0-250v可调，变压器和脉冲变压器变比为1∶10，充电电阻为200kΩ，所述低感脉冲主电容为120uF。
[0015] 所述的轮转等离子体喷射触发装置中，直流
电源电压为0-30kV可调，所述充电电容为130uF，所述放电电阻为0.35Ω，所述保护电阻为2MΩ，所述气隙开关为三电极场畸变气体火花开关。
[0016] 所述的轮转等离子体喷射触发装置中，所述激励腔包括直径30mm，深度10mm圆柱凹槽，所述圆柱凹槽的底部设有直径4mm，深度10mm圆锥凹槽，其圆锥尖端与板电极靠近高压电极的另一侧相通。
[0017] 所述的轮转等离子体喷射触发装置中，触发回路的低电位连接在板电极上，高电位经
电缆连在不同离子体喷射装置的针电极上。
[0018] 所述的轮转等离子体喷射触发装置中，负极性高压直流源与储能电容并联，经过气隙开关连接到气体开关的针电极，储能电容一端与充电电阻相接充电，另一端经气隙开关与放电电阻并联。
[0019] 所述的轮转等离子体喷射触发装置中，所述板电极为不锈
钢材料制成的圆柱形状结构，绝缘件的材料为聚酰亚胺，与所述通孔内表面紧密贴合的针电极为钨
铜材料，针电极与触发回路的高压相连，高压电极为
不锈钢圆板，所述高压电极的边缘具有
倒角。
[0020] 所述的轮转等离子体喷射触发装置中，所述板电极直径为200mm，厚度为20mm；绝缘件直径为200mm，厚度为20mm；高压电极直径为200mm，厚度为10m。
[0021] 根据本发明的另一方面，一种所述轮转等离子体喷射触发装置的触发方法包括以下步骤，
[0022] 第一步骤，多个前级触发装置生成用于轮流击穿导通气隙开关的触发脉冲；
[0023] 第二步骤，多个接收所述触发脉冲的触发回路中，负极性高压直流源经保护电阻充电储能电容，气隙开关基于所述触发脉冲击穿导通后，储能电容经回路对放电电阻放电产生高压脉冲；
[0024] 第三步骤，针电极接收的高压脉冲施加到等离子体喷射装置中，所述等离子体喷射装置的激励腔喷射等离子体到气体开关中放电以引导所述气体开关击穿导通，[0025] 第四步骤，不同的前级触发装置重复第一步骤至第三步骤以轮流喷射等离子体到气体开关中放电以以引导所述气体开关轮流击穿导通。
[0026] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0027] 本发明中的气体开关内，设置两套或多套等离子体喷射触发装置，共地共高压，电极独立成对。在触发时，等离子体喷射装置轮流触发，轮流喷射的时间间隔从数us到数ms可调。第一，喷射装置轮流启动，可以降低单只装置的烧损程度，延长使用寿命；第二，受烧蚀程度的影响，轮流喷射装置抗高压直流能
力与耐烧蚀能力提高，装置的稳定性和可靠性显著提高；第三，当传导电流较小的时候，触发装置可轮流停歇，喷射腔得到恢复，可以在短时间内猝发若干次轮转触发，进而保证在小电流情况下，间隙仍然保持导通状态。
[0028] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照
说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
[0029] 通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些
实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
[0030] 在附图中：
[0031] 图1是本发明一种轮转等离子体喷射触发装置的示意图；
[0032] 图2是本发明前级触发装置的示意图；
[0033] 图3是本发明触发方法的步骤示意图。
[0034] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
[0035] 下面将参照附图1至图3更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0036] 需要说明的是，在说明书及
权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0037] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
[0038] 为了更好地理解，如图1所示，一种轮转等离子体喷射触发装置包括，[0039] 多个前级触发装置6，其配置成生成用于轮流击穿导通气隙开关S的触发脉冲；
[0040] 多个触发回路7，所述触发回路7包括负极性高压直流源Ur、储能电容C、保护电阻r、放电电阻R和气隙开关S，其中，负极性高压直流源Ur经保护电阻r充电储能电容C，气隙开关S基于所述触发脉冲击穿导通后，储能电容C经回路对放电电阻R放电产生高压脉冲；
[0041] 气体开关8，其包括，
[0042] 高压电极4，其其与板电极相对独立成对，与运行线路高压端直接相连。
[0043] 板电极1，其相对所述高压电极4间隔布置且与其保持共高压共地，所述板电极1在其远离高压电极4的一侧设有多个激励腔，
[0044] 绝缘件2，其设在板电极1远离高压电极4的一侧，所述绝缘件2设有多个对应于所述激励腔的通孔，
[0045] 多个针电极3，设在所述通孔中的所述针电极3连接所述触发回路7以接收所述高压脉冲，所述针电极3、带有激励腔的板电极1和高压电极4构成等离子体喷射装置5，当所述针电极3接收的高压脉冲施加到所述激励腔中，所述激励腔轮流喷射等离子体到气体开关8中放电以击穿导通所述气体开关8。
[0046] 本发明的所述装置触发间隙受触发回路7影响可随时间交替导通喷射等离子体，从数us到数ms时间间隔可调，实现高效轮转式等离子体喷射方式导通触发间隙，维持腔内高压开关的导通，有效地延长喷射装置的使用寿命，提高装置的可靠性。
[0047] 为了进一步理解本发明，下面以两个喷射装置交替喷射为例介绍该高可靠的轮转等离子体喷射触发装置。
[0048] 该装置通过输入不同的触发
信号使等离子体喷射装置5轮流触发。
[0049] 如图1所示，气体开关8通过等离子体喷射装置5产生等离子体，该等离子体经其上段的小缝隙喷射到开关腔体内部，高压电极4与板电极1之间的气体受等离子体的影响产生击穿，开关导通。气体开关8内部气体优选为SF6气体。气体开关8中的等离子体喷射装置5的高压电极4与板电极1保持共高压共地，两个或多个等离子喷射腔装置均匀的分布在板电极1上，不同的针电极3与不同回路的触发回路7相连接。
[0050] 如图1所示，触发回路7首先由负极性高压直流源Ur1、Ur2经充电电阻r1、r2对电容C1、C2充电储能，前级触发装置6给予触发脉冲促使气隙开关S1、S2击穿，气隙开关S采用三电极场畸变气体火花开关，前级触发装置6产生的高压脉冲与中间电极相连接。气隙开关导通后，电容C1、C2经回路对电阻R1、R2放电产生高压脉冲，该脉冲加到等离子体喷射装置5的激励腔中，促使激励腔喷射等离子体喷射到气体开关8中产生放电，开关击穿。回路中电容C1、C2优选为130uF，电阻R1、R2优选为0.35Ω，保护电阻r优选为2MΩ，直流电源电压Ur1、Ur2优选为18kV。
[0051] 图2表示前级触发装置6的分解示意图，其表示一个输入到气隙开关S触发脉冲的电路图。
[0052] 如图2所示，前级触发装置6首先由整流电路将交流信号转化为直流信号，转换电路如图所示，由交流源AC，变压器M1，高压二极管D1，充电电阻R3组成。整流后的电压经电阻R3、R4分压，主电容C起承担电压的作用；此时MOSFET管Kp导通，分担电压忽略不计，主电容C所承受的电压不足以导致放电管NL击穿；控制电路
输出信号使Kp断开，电压升高，放电管NL击穿，此时在脉冲变压器M2原边产生高压脉冲，经副边放大产生一高幅值电压脉冲作用于气隙开关S。触发回路7为15V的IGBT方波驱动信号，其与MOSFET管相接控制其关断。击穿后经M2放大的信号输出幅值优选40kV、上升时间约数十ns、脉宽约10us的正极性脉冲电压。
[0053] 与原先单级触发相比较，本发明所提出的高可靠的轮转等离子体喷射触发装置，能更好的延缓电极的烧蚀程度，对放电开关装置有良好的保护效果。
[0054] 所述的轮转等离子体喷射触发装置的优选实施例中，所述前级触发装置6包括整流电路、MOSFET开关KP及其控制电路、低感脉冲主电容C、放电管NL和脉冲变压器M2，其中，低感脉冲主电容C与放电管直接并联以控制放电管导通。
[0055] 所述的轮转等离子体喷射触发装置的优选实施例中，整流电路包括交流源AC、变压器M1、高压二极管D1和充电电阻R3，所述变压器M1一端与交流源AC连接，另一端与高压二极管D1连接，交流源AC为0-250v可调，变压器M1和脉冲变压器M3变比为1∶10，充电电阻R3为200kΩ，所述低感脉冲主电容C为120uF。
[0056] 所述的轮转等离子体喷射触发装置的优选实施例中，直流电源电压为0-30kV可调，所述充电电容为130uF，所述放电电阻为0.35Ω，所述保护电阻为2MΩ，所述气隙开关为三电极场畸变气体火花开关。
[0057] 所述的轮转等离子体喷射触发装置的优选实施例中，所述激励腔包括直径30mm，深度10mm圆柱凹槽，所述圆柱凹槽的底部设有直径4mm，深度10mm圆锥凹槽，其圆锥尖端与板电极1靠近高压电极4的另一侧相通。
[0058] 所述的轮转等离子体喷射触发装置的优选实施例中，触发回路7的低电位连接在板电极1上，高电位经电缆连在不同离子体喷射装置的针电极3上。
[0059] 所述的轮转等离子体喷射触发装置的优选实施例中，负极性高压直流源与储能电容并联，经过气隙开关S连接到气体开关8的针电极3，储能电容一端与充电电阻相接充电，另一端经气隙开关与放电电阻并联。
[0060] 所述的轮转等离子体喷射触发装置的优选实施例中，所述板电极1为不锈钢材料制成的圆柱形状结构，绝缘件2的材料为聚酰亚胺，与所述通孔内表面紧密贴合的针电极3为钨铜材料，针电极3与触发回路7的高压相连，高压电极4为不锈钢圆板，所述高压电极4的边缘具有倒角。
[0061] 所述的轮转等离子体喷射触发装置的优选实施例中，所述板电极1直径为200mm，厚度为20mm；绝缘件2直径为200mm，厚度为20mm；高压电极4直径为200mm，厚度为10m。
[0062] 在一个实施例中，所述的轮转等离子体喷射触发装置可选用两套或多套等离子体喷射触发装置，所述喷射触发装置通过电路与基于MOSFET触发装置连接，通过输入不同触发信号控制等离子体喷射装置5轮流喷射。
[0063] 在一个实施例中，所述的轮转等离子体喷射触发装置包括前级触发装置6，触发回路7，气体开关8。通过控制不同
输入信号控制前级触发装置6触发不同回路使等离子体喷射装置5轮流运转。
[0064] 在一个实施例中，所述前级触发装置6有相同的成套回路组成，分别包括整流电路、MOSFET开关KP及其控制电路、低感脉冲主电容C、放电管NL、脉冲变压器M2。
[0065] 在一个实施例中，所述整流电路包含交流源AC，变压器M1，高压二极管D1，充电电阻R3。所述变压器M1一端与交流源AC连接，另一端与高压二极管D1连接达到整流效果。交流源AC优选为0～250v可调。变压器M1变比优选为1∶10，充电电阻R3优选为200kΩ。
[0066] 在一个实施例中，所述低感脉冲主电容C，起到储存
电能作用，与放电管直接并联，控制放电管导通，为无感高压脉冲电容器，电阻极小。所述低感脉冲主电容C优选为120uF。
[0067] 在一个实施例中，所述脉冲变压器M2起到抬升脉冲电压作用，变比为1∶10。
[0068] 在一个实施例中，所述多路触发回路包括负极性高压直流源Ur、储能电容C、保护电阻r、放电电阻R、气隙开关S。所述回路低电位连接在相同的板电极上，高电位经电缆连在不同离子体喷射装置的针电极3上。
[0069] 在一个实施例中，所述负极性高压直流源Ur与储能电容C1，C2并联，经过气隙开关S连接到气体开关的3-针电极上。所述直流电源Ur电压U优选为0～30kV可调。
[0070] 在一个实施例中，所述电容C1，C2起到储能的作用，一端与充电电阻r相接充电，另一端经气隙开关S与电阻(R1，R2)并联，所述充电电容C1，C2优选为130uF，所述电阻R优选为0.35Ω。所述保护电阻r优选为2MΩ，所述气隙开关S使用三电极场畸变气体火花开关。
[0071] 在一个实施例中，所述气体开关包含板电极1，绝缘件2，针电极3和高压电极4。绝缘件2，针电极3，高压电极4及部分板电极1共同构成等离子体喷射装置。
[0072] 在一个实施例中，所述板电极1
基础形状为圆柱，材料优选为不锈钢材料，所述板电极1直径为200mm，厚度为20mm。在等离子体喷射装置范围内有直径30mm，深度10mm圆柱凹槽，凹槽内部存在底部直径4mm，深度10mm圆锥凹槽。圆锥尖端与板电极1另一面相通，使等离子体通过此喷出。所述板电极1与地电极相连。
[0073] 在一个实施例中，所述绝缘件2为含有通孔的类圆柱，材料优选为聚酰亚胺。所述绝缘件2直径为200mm，厚度为20mm。所述装置存在直径30mm，高度10mm圆柱，可与板电极1凹面贴合。圆柱中心存在直径4mm通孔作为等离子体产生腔。
[0074] 所述针电极3材料为钨铜，与绝缘件2通孔内表面紧密贴合。针电极与触发回路的高压相连。
[0075] 所述高压电极4为圆板，材料优选为不锈钢。所述高压电极4直径为200mm，厚度为10m，边缘有倒角。与气体开关的高压相连接。
[0076] 本发明装置触发间隙可随时间交替导通喷射等离子体，从数us到数ms时间间隔可调，实现高效轮转式等离子体喷射方式导通触发间隙，有效地延长喷射装置的使用寿命，提高装置的可靠性。
[0077] 如图3所示，一种所述轮转等离子体喷射触发装置的触发方法包括以下步骤，[0078] 第一步骤，多个前级触发装置生成用于轮流击穿导通气隙开关S的触发脉冲；
[0079] 第二步骤，多个触发回路中接收所述触发脉冲的触发回路中，负极性高压直流源Ur经保护电阻r充电储能电容C，气隙开关S基于所述触发脉冲击穿导通后，储能电容C经回路对放电电阻R放电产生高压脉冲；
[0080] 第三步骤，针电极接收的高压脉冲施加到等离子体喷射装置中，所述等离子体喷射装置的激励腔喷射等离子体到气体开关中放电以引导所述气体开关轮流击穿导通，[0081] 第四步骤，不同的前级触发装置重复第一步骤至第三步骤以轮流喷射等离子体到气体开关中放电以引导所述气体开关轮流击穿导通。
[0083] 本发明所述的轮转等离子体喷射触发装置轮转等离子体喷射触发装置和触发方法可以在高电压电加工领域制造并使用。
[0084] 以上结合具体实施例描述了本
申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
[0085] 为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、
修改、改变、添加和子组合。
