一種基于激光觸發(fā)的空氣間隙的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于激光觸發(fā)的空氣間隙，包括高壓側(cè)法蘭、高壓電極、有機玻璃筒、低壓側(cè)法蘭、低壓電極和連接件；所述高壓側(cè)法蘭和低壓側(cè)法蘭固定在所述有機玻璃筒的兩端，所述高壓電極和低壓電極均通過連接件固定在所述高壓側(cè)法蘭和低壓側(cè)法蘭上。本發(fā)明提供的基于激光觸發(fā)的空氣間隙，有利于比較激光在不同方向射入后的觸發(fā)空氣間隙放電的效果，高壓電極和低壓電極之間距離可調(diào)節(jié)，可以根據(jù)不同的需求調(diào)節(jié)間隙距離；利用本發(fā)明提供的空氣間隙，除了可開展激光觸發(fā)空氣電離產(chǎn)生等離子體促使空氣間隙放電試驗外，還可以開展激光觸發(fā)金屬電極表面發(fā)射等離子體促使空氣間隙放電試驗。
【專利說明】一種基于激光觸發(fā)的空氣間隙
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空氣間隙，具體講涉及一種基于激光觸發(fā)的空氣間隙。
【背景技術(shù)】
[0002]激光觸發(fā)氣體間隙放電主要應(yīng)用于脈沖功率技術(shù)領(lǐng)率，用于降低開關(guān)抖動、減小觸發(fā)時延等。在電力系統(tǒng)中，放電間隙應(yīng)用較為廣泛，其中一個重要的應(yīng)用即交流輸電線路串聯(lián)補償裝置中的火花間隙?？刂朴|發(fā)型火花間隙在串補工程中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并已應(yīng)用到特高壓串補工程中。申請?zhí)枮?01210080656.X的發(fā)明專利公開了一種火花間隙，該火花間隙包括自放電型主間隙G和間隙觸發(fā)系統(tǒng)，自放電型主間隙G包括間隙外殼、閃絡(luò)間隙G1、G2和續(xù)流間隙GX，閃絡(luò)間隙G1、G2串聯(lián)后與續(xù)流間隙GX并聯(lián)；該火花間隙兩端分別與高壓端和低壓端連接，間隙觸發(fā)系統(tǒng)與連接在低壓端的閃絡(luò)間隙Gl并聯(lián)。
[0003]火花間隙是國內(nèi)外串補裝置中的主要保護設(shè)備，為串補電容器組和限壓器提供主保護，雖然不同公司提供的火花間隙工作原理有所不同，但是基本上都屬于控制觸發(fā)型火花間隙。把激光觸發(fā)氣體間隙放電應(yīng)用到串補火花間隙中，可以更好的控制間隙放電，并大幅提高串補間隙的工作可靠性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了進一步提升間隙的可靠性，本發(fā)明提供一種基于激光觸發(fā)的空氣間隙，有利于比較激光在不同方向射入后的觸發(fā)空氣間隙放電的效果，高壓電極和低壓電極之間距離可調(diào)節(jié)，可以根據(jù)不同的需求調(diào)節(jié)間隙距離；利用本發(fā)明提供的空氣間隙，除了可開展激光觸發(fā)空氣電離產(chǎn)生等離子體促使空氣間隙放電試驗外，還可以開展激光觸發(fā)金屬電極表面發(fā)射等離子體促使空氣間隙放電試驗。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供一種基于激光觸發(fā)的空氣間隙，所述空氣間隙包括高壓側(cè)法蘭、高壓電極、有機玻璃筒、低壓側(cè)法蘭、低壓電極和連接件；所述高壓側(cè)法蘭和低壓側(cè)法蘭固定在所述有機玻璃筒的兩端，所述高壓電極和低壓電極均通過連接件固定在所述高壓側(cè)法蘭和低壓側(cè)法蘭上。
[0007]所述有機玻璃筒外側(cè)設(shè)有絕緣桿，所述絕緣桿兩端分別固定在所述高壓側(cè)法蘭和低壓側(cè)法蘭上。
[0008]所述有機玻璃筒上均勻設(shè)有四個孔洞，所述孔洞包括兩個圓孔洞和兩個橢圓孔洞；所述圓孔洞用于通過激光，所述橢圓孔洞用于觀察高壓電極的放電。
[0009]所述連接件包括第一連接件和第二連接件，所述高壓電極和低壓電極分別通過第一連接件和第二連接件固定在所述高壓側(cè)法蘭和低壓側(cè)法蘭上。
[0010]所述第二連接件采用不同長度的連接件，使得高壓電極和低壓電極之間的距離可調(diào)。
[0011]所述第一連接件和第二連接件分別通過螺栓固定在所述高壓側(cè)法蘭和低壓側(cè)法蘭上。
[0012]所述高壓側(cè)法蘭接高電壓，所述低壓側(cè)法蘭接地。
[0013]所述低壓側(cè)法蘭、第二連接件和低壓電極中均預(yù)留激光光路。
[0014]所述高壓側(cè)法蘭、低壓側(cè)法蘭、第一連接件和第二連接件均采用金屬材料制成，所述高壓電極和低壓電極采用銅質(zhì)材料制成。
[0015]所述金屬材料為鋁質(zhì)材料、銅質(zhì)材料或合金材料制成；所述合金材料為碳鋼或不銹鋼；
[0016]所述碳鋼采用碳含量為0.12~0.20%、硅含量為< 0.30%、錳含量為0.30~
0.70%、硫含量為≤0.045%、磷含量為≤0.045%、其余為鐵的合金制備，所述的百分數(shù)為重
量百分數(shù)；
[0017]所述不銹鋼采用碳含量為0.075%、硅含量為0.94%、錳含量為0.97%、磷含量為
0.035%、硫含量為0.025%、鉻含量為14.0%、余量為鐵的合金制備，所述的百分數(shù)為重量百分數(shù)。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0019]1.該空氣間隙用于可靠觸發(fā)間隙放電，并可以在同一套裝置上進行多項試驗；
[0020]2.有利于比較激光在不同方向射入后的觸發(fā)空氣間隙放電的效果；
[0021]3.高壓電極和低壓電極之間距離可調(diào)節(jié)，可以根據(jù)不同的需求調(diào)節(jié)間隙距離；
[0022]4.利用該間隙，除了可開展激光觸發(fā)空氣電離產(chǎn)生等離子體促使空氣間隙放電試驗外，還可以開展激光觸發(fā)金屬電極表面發(fā)射等離子體促使空氣間隙放電試驗；
[0023]5.為激光觸發(fā)間隙的研究以及工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是基于激光觸發(fā)的空氣間隙的結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖2是基于激光觸發(fā)的空氣間隙的三維圖；
[0026]其中，1-高壓側(cè)法蘭，2-絕緣桿，3-第一連接件，4-有機玻璃筒，5-低壓側(cè)法蘭，6-第二連接件，7-低壓電極，8-高壓電極。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0028]如圖1和圖2，本發(fā)明提供一種基于激光觸發(fā)的空氣間隙，所述空氣間隙包括高壓側(cè)法蘭1、高壓電極8、有機玻璃筒4、低壓側(cè)法蘭5、低壓電極7和連接件；所述高壓側(cè)法蘭I和低壓側(cè)法蘭5固定在所述有機玻璃筒4的兩端，空氣間隙中高壓電極和低壓電極之間的電場屬于稍不均勻場，所述高壓電極8和低壓電極7均通過連接件固定在所述高壓側(cè)法蘭I和低壓側(cè)法蘭5上。
[0029]所述有機玻璃筒4外側(cè)設(shè)有絕緣桿2和所述絕緣桿2兩端分別固定在所述高壓側(cè)法蘭I和低壓側(cè)法蘭5上。
[0030]為了保證不同方向的激光光路暢通以及便于對激光觸發(fā)空氣間隙放電過程的測試，所述有機玻璃筒4上均勻設(shè)有四個孔洞，所述孔洞包括兩個圓孔洞和兩個橢圓孔洞；所述圓孔洞用于通過激光，所述橢圓孔洞用于觀察高壓電極8的放電。有機玻璃筒保證間隙電極中心的一致性，確保間隙電極之間的電場與理論設(shè)計的電場保持一致。
[0031]在有機玻璃筒的長度一定的條件下，通過調(diào)整電極與法蘭之間的連接件的尺寸，可以調(diào)整間隙的距離，從而開展不同間隙距離下的激光觸發(fā)空氣間隙放電試驗。間隙高壓側(cè)電極與高壓側(cè)法蘭組成間隙的高壓端，高電壓施加在該端。間隙低壓側(cè)電極通過連接件與低壓側(cè)固定法蘭組成間隙的低壓端，該端接地。
[0032]所述連接件包括第一連接件3和第二連接件6，所述高壓電極8和低壓電極7分別通過第一連接件3和第 二連接件6固定在所述高壓側(cè)法蘭I和低壓側(cè)法蘭5上。
[0033]所述第二連接件6采用不同長度的連接件，使得高壓電極8和低壓電極7之間的
距離可調(diào)。
[0034]所述第一連 接件3和第二連接件6分別通過螺栓固定在所述高壓側(cè)法蘭I和低壓側(cè)法蘭5上。
[0035]所述高壓側(cè)法蘭I接高電壓，所述低壓側(cè)法蘭5接地。
[0036]所述低壓側(cè)法蘭5、第二連接件6和低壓電極7中均預(yù)留激光光路。
[0037]本放電間隙可以進行多種基于激光觸發(fā)的空氣放電試驗:
[0038]I)激光從側(cè)面進入沿兩電極徑向觸發(fā)
[0039]在進行試驗前，沿電極徑向調(diào)整激光聚焦點并確認聚焦點在間隙兩電極中心連線的某處。調(diào)整好激光聚焦點位置后，在間隙電極上施加規(guī)定的高電壓，觸發(fā)激光對其聚焦點處的空氣電離產(chǎn)生等離子體，該等離子體畸化兩電極之間的電場，從而導(dǎo)致間隙放電。
[0040]2)激光從低壓端電極中心孔進入沿兩電極軸向觸發(fā)；
[0041]在進行試驗前，調(diào)整激光從低壓端電極的中心孔進入兩電極之間并在某處聚焦。調(diào)整好激光聚焦點位置后，在間隙電極上施加規(guī)定的高電壓，觸發(fā)激光對其聚焦點處的空氣電離產(chǎn)生等離子體，該等離子體畸化兩電極之間的電場，從而導(dǎo)致間隙放電。
[0042]3)激光沿低壓端電極中心孔直接聚焦到高壓端電極表面觸發(fā)。
[0043]在進行試驗前，調(diào)整激光從低壓端電極的中心孔進入兩電極之間并在高壓端電極表面聚焦。調(diào)整好激光聚焦點位置后，在間隙電極上施加規(guī)定的高電壓，觸發(fā)激光對其聚焦點處的金屬電離產(chǎn)生等離子體，該等離子體畸化兩電極之間的電場，從而導(dǎo)致間隙放電。
[0044]4 )改變空氣的狀態(tài)進行激光觸發(fā)間隙放電試驗。
[0045]改變空氣的狀態(tài)如空氣濕度、溫度等，研究激光觸發(fā)空氣間隙的放電情況。
[0046]所述高壓側(cè)法蘭1、低壓側(cè)法蘭5、第一連接件3和第二連接件6均采用金屬材料制成，所述高壓電極8和低壓電極7采用銅質(zhì)材料制成。
[0047]所述金屬材料為鋁質(zhì)材料、銅質(zhì)材料或合金材料制成；所述合金材料為碳鋼或不銹鋼；
[0048]所述碳鋼采用碳含量為0.12~0.20%、硅含量為≤0.30%、錳含量為0.30~
0.70%、硫含量為≤0.045%、磷含量為≤0.045%、其余為鐵的合金制備，所述的百分數(shù)為重
量百分數(shù)；
[0049]所述不銹鋼采用碳含量為0.075%、硅含量為0.94%、錳含量為0.97%、磷含量為
0.035%、硫含量為0.025%、鉻含量為14.0%、余量為鐵的合金制備，所述的百分數(shù)為重量百分數(shù)。
[0050]本發(fā)明提供的空氣間隙中，激光可從徑向進入電極之間的間隙使空氣電離產(chǎn)生等離子體從而觸發(fā)空氣間隙放電；激光可從低壓電極中心孔沿電極軸向進入電極之間的間隙使空氣電離產(chǎn)生等離子體從而觸發(fā)空氣間隙放電；激光可從低壓電極中心孔進入聚焦到高壓電極表面產(chǎn)生等離子體觸發(fā)空氣間隙放電；采用激光觸發(fā)后，該空氣間隙的可靠觸發(fā)電壓低于50%的間隙自放電電壓。
[0051]最后應(yīng)當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于激光觸發(fā)的空氣間隙，其特征在于:所述空氣間隙包括高壓側(cè)法蘭、高壓電極、有機玻璃筒、低壓側(cè)法蘭、低壓電極和連接件；所述高壓側(cè)法蘭和低壓側(cè)法蘭固定在所述有機玻璃筒的兩端，所述高壓電極和低壓電極均通過連接件固定在所述高壓側(cè)法蘭和低壓側(cè)法蘭上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光觸發(fā)的空氣間隙，其特征在于:所述有機玻璃筒外側(cè)設(shè)有絕緣桿，所述絕緣桿兩端分別固定在所述高壓側(cè)法蘭和低壓側(cè)法蘭上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光觸發(fā)的空氣間隙，其特征在于:所述有機玻璃筒上均勻設(shè)有四個孔洞，所述孔洞包括兩個圓孔洞和兩個橢圓孔洞；所述圓孔洞用于通過激光，所述橢圓孔洞用于觀察高壓電極的放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光觸發(fā)的空氣間隙，其特征在于:所述連接件包括第一連接件和第二連接件，所述高壓電極和低壓電極分別通過第一連接件和第二連接件固定在所述高壓側(cè)法蘭和低壓側(cè)法蘭上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于激光觸發(fā)的空氣間隙，其特征在于:所述第二連接件采用不同長度的連接件，使得高壓電極和低壓電極之間的距離可調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于激光觸發(fā)的空氣間隙，其特征在于:所述第一連接件和第二連接件分別通過螺栓固定在所述高壓側(cè)法蘭和低壓側(cè)法蘭上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光觸發(fā)的空氣間隙，其特征在于:所述高壓側(cè)法蘭接高電壓，所述低壓側(cè)法蘭接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于激光觸發(fā)的空氣間隙，其特征在于:所述低壓側(cè)法蘭、第二連接件和低壓電極中均預(yù)留激光光路。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于激光觸發(fā)的空氣間隙，其特征在于:所述高壓側(cè)法蘭、低壓側(cè)法蘭、第一連接件和第二連接件均采用金屬材料制成，所述高壓電極和低壓電極采用銅質(zhì)材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于激光觸發(fā)的空氣間隙，其特征在于:所述金屬材料為鋁質(zhì)材料、銅質(zhì)材料或合金材料制成；所述合金材料為碳鋼或不銹鋼； 所述碳鋼采用碳含量為0.12?0.20%、硅含量為< 0.30%、錳含量為0.30?0.70%、硫含量為< 0.045%、磷含量為< 0.045%、其余為鐵的合金制備，所述的百分數(shù)為重量百分數(shù)； 所述不銹鋼采用碳含量為0.075%、硅含量為0.94%、錳含量為0.97%、磷含量為0.035%、硫含量為0.025%、鉻含量為14.0%、余量為鐵的合金制備，所述的百分數(shù)為重量百分數(shù)。
【文檔編號】H01T14/00GK103682987SQ201310695999
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】董勤曉, 劉之方, 李會兵, 周瑋, 李志遠, 李永亮, 陳沒, 李國富 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院