CN105792497A - 一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极 - Google Patents

一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极 Download PDF

Info

Publication number
CN105792497A
CN105792497A CN201610056247.4A CN201610056247A CN105792497A CN 105792497 A CN105792497 A CN 105792497A CN 201610056247 A CN201610056247 A CN 201610056247A CN 105792497 A CN105792497 A CN 105792497A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
arc
spout
ablation
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610056247.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105792497B (zh
Inventor
刘轩东
冯磊
沈曦
李志兵
颜湘莲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201610056247.4A priority Critical patent/CN105792497B/zh
Publication of CN105792497A publication Critical patent/CN105792497A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105792497B publication Critical patent/CN105792497B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本公开涉及一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极，所述电极利用构成电极的旋弧臂和旋弧面有效减少了放电大电流电弧对电极的烧蚀，利用凹台、凸台或者凹台和凸台的结合在不同程度上减少了放电大电流电弧对激励腔和喷口的烧蚀。本公开具有电极设计简单，电极更换方便的特点，所述电极的设计有效延长了电极、等离子激励腔的使用寿命，提高其经济性。

Description

一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极
技术领域
本公开涉及高压开关领域，特别涉及一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极。
背景技术
等离子体喷射触发气体开关由于其工作系数较低、抖动较低等优点在高压开关领域有十分巨大的应用潜力。但等离子体喷射时，由于放电通道同时产生，产生的大电流电弧会明显烧蚀等离子体的激励腔和电极，使气体开关的寿命大大降低，从而降低等离子体喷射触发气体开关的应用潜力。
发明内容
针对上述部分问题，本公开提供了一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极，所述电极具有电极设计简单，电极更换方便的特点，所述电极的设计有效延长了电极、等离子激励腔的使用寿命，提高其经济性。
一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极，所述电极上有一喷口，生成的等离子体经喷口从电极上表面喷射出；所述电极包括旋弧臂和旋弧面；所述旋弧面为闭合曲面，由电极上表面平滑边缘构成；所述旋弧臂分布在喷口和旋弧面之间，相邻的旋弧臂之间存在间隔缝隙。
优选的，所述喷口位于一凹台底面上；所述凹台底面与所述凹台内侧壁之间有凹槽。
优选的，所述凹台位于一凸台上。
优选的，所述凸台外侧面与电极上表面垂直。
优选的，所述凹槽的侧面与电极上表面垂直。
优选的，所述旋弧臂均匀对称分布。
优选的，所述喷口呈圆台状。
附图说明
图1等离子体喷射用转弧电极主视图；
图2等离子体喷射用转弧电极俯视图。
具体实施方式
在一个基础的实施例中，提供了一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极，所述电极上有一喷口，生成的等离子体经喷口从电极上表面喷射出；所述电极包括旋弧臂和旋弧面；所述旋弧面为闭合曲面，由电极上表面平滑边缘构成；所述旋弧臂分布在喷口和旋弧面之间，相邻的旋弧臂之间存在间隔缝隙。
在这个实施例中，当等离子体喷射后，电弧直接在喷口附近起始，向喷口边缘发展，沿着转弧电极的旋弧臂之间的间隔缝隙做定向运动，在闭合旋弧面形成回路，从而减小了大电流电弧对电极的烧蚀。对于电极的形状没有限制，优选为圆饼状，还可以是椭圆形。
优选的，所述喷口位于一凹台底面上；当激励腔产生的等离子体喷射至主间隙时，使放电的大电流电弧更易在凹台附近起始，从而减小放电大电流电弧对激励腔和喷口的烧蚀。
采用这样设计的电极，当等离子体喷射后，电弧在发展的初期，将在凹台附近起始，然后沿着凹台边缘发展，向凸台过渡，最终沿着转弧电极的旋弧臂之间的间隔缝隙做定向运动，在闭合旋弧面形成回路。通过对凹台和凸台的设计，可以减小放电大电流电弧对等离子体的激励腔的烧蚀。对于凹台底面的形状没有限制，但是优选为圆形，还可以是椭圆形，或者多边形。
优选的，所述凹台位于一凸台上。所述凸台处电场较为集中，对电弧向电极边缘的发展有导向作用。对于凸台外侧面横截面的形状没有限制，但是优选为圆形，还可以是椭圆形，或者多边形。
优选的，所述凸台外侧面与电极上表面垂直。垂直的凸台可以使电场更为集中，使大电流电弧快速向旋弧臂扩散。
更优的，所述凹槽的侧面与凹槽底面垂直，优选凹槽的两个侧面均与电极上表面或凹槽的底面垂直。具有该设计的凹台结合凸台的侧面的直角结构，可以使凸台附近的电场集中程度最大化，便于使大电流电弧向旋弧臂发展，减少对喷口和激励腔的烧蚀，从而延长开关的寿命。
优选的，所述旋弧臂均匀对称分布。
优选的，所述喷口呈圆台状。圆台状喷口有利于产生的等离子体喷射出后运动轨迹集中。所述凹台底面与所述凹台内侧壁垂直，此处由于直角结构，电场较为集中，当激励腔产生的等离子体喷射至主间隙时，使放电的大电流电弧更易在凹台附近起始，从而减小放电大电流电弧对所述电极的喷口烧蚀。
下面实施例结合附图进行介绍。
在一个实施例中，提供了如图1所示的等离子体喷射转弧电极主视图，其中激励腔是喷射等离子体最为关键的元件。不但要可靠地产生喷射等离子体，还要易于安装在触发电极的内部，并且便于调试和拆卸。其中腔体内部由板电极、绝缘子和针电极构成，板电极中心开有圆台状喷射孔，针电极通过绝缘子与板电极电气隔离。针电极尖端稍高于板电极下边沿，迫使放电在针尖与板电极上边沿处形成，有利于快速形成喷射等离子体。电极材料均采用85％-90％的铜钨合金，绝缘子采用抗烧蚀性较好的聚四氟乙烯制成。当在开关主间隙加上一定的直流电压，通常远小于开关的自击穿电压，将触发脉冲施加在针电极时，微型等离子体激励腔内的气体由于过压作用而击穿，形成等离子体从喷口喷射，但由于等离子体温度较高，会对喷射孔造成一定的烧蚀，影响其寿命，因此在其一侧加入了凹台结构，此处电场较为集中，使放电的大电流电弧在凹台附近起始，减小放电大电流电弧对激励腔和喷口的烧蚀，从而延长了其使用寿命。并且由于板电极高出主电极的部分是凸台，其侧面与主电极呈直角结构，电场也较为集中，电弧也较易会在此附近起始。这里所述板电极和主电极构成了本公开的电极，板电极为本公开的凸台部分，主电极为凸台以外的部分。
在一个实施例中，提供了如图2所示的等离子体喷射转弧电极俯视图，设计了一种旋弧臂结构，当激励腔中气体击穿后，从喷口释放等离子体，喷射至主间隙，电流电弧从板电极凹台附近起始，沿着凸台直角边缘运动到旋弧臂，沿着气体通道向外做定向运动，因此大电流高温度的电弧不会停留在某一处，大大减小了对电极本体的烧蚀。同时设计了电极最外侧的闭合旋弧面，在电弧运动至电极边缘时，会沿着闭合旋弧面做圆周运动，直至熄灭，避免了电弧剩余的残余热量继续烧蚀电极中心区域，有效地保护了电极的使用寿命，提高了其经济性。这里所述板电极和主电极构成了本公开的电极，板电极为本公开的凸台部分，主电极为凸台以外的部分。
以上对本公开进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想；同时，对于本领域技术人员，依据本公开的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本公开的限制。

Claims (7)

1.一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极，其特征在于：
所述电极上有一喷口，生成的等离子体经喷口从电极上表面喷射出；
所述电极包括旋弧臂和旋弧面；
所述旋弧面为闭合曲面，由电极上表面平滑边缘构成；
所述旋弧臂分布在喷口和旋弧面之间，相邻的旋弧臂之间存在间隔缝隙。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于：
优选的，所述喷口位于一凹台底面上；
所述凹台底面与所述凹台内侧壁之间有凹槽。
3.根据权利要求2所述的电极，其特征在于：
所述凹台位于一凸台上。
4.根据权利要求3所述的电极，其特征在于：
所述凸台外侧面与电极上表面垂直。
5.根据权利要求2～4任一所述的电极，其特征在于：
所述凹槽的侧面与凹槽底面垂直。
6.根据权利要求1所述的电极，其特征在于：
所述旋弧臂均匀对称分布。
7.根据权利要求1所述的电极，其特征在于：
所述喷口呈圆台状。
CN201610056247.4A 2016-01-27 2016-01-27 一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极 Expired - Fee Related CN105792497B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610056247.4A CN105792497B (zh) 2016-01-27 2016-01-27 一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610056247.4A CN105792497B (zh) 2016-01-27 2016-01-27 一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105792497A true CN105792497A (zh) 2016-07-20
CN105792497B CN105792497B (zh) 2017-12-26

Family

ID=56403146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610056247.4A Expired - Fee Related CN105792497B (zh) 2016-01-27 2016-01-27 一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105792497B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110225642A (zh) * 2018-03-01 2019-09-10 郑州大学 一种新型的电火花放电的混合型等离子体喷射装置
CN113594872A (zh) * 2021-06-21 2021-11-02 中国电力科学研究院有限公司 一种气体触发间隙开关的自旋弧控制电极及设计方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3097292A (en) * 1959-11-14 1963-07-09 Kralovopolska Slrojirna Zd Y C Method and apparatus for the maintenance of the arc column in the core of a liquid vortex
US5451739A (en) * 1994-08-19 1995-09-19 Esab Group, Inc. Electrode for plasma arc torch having channels to extend service life
CN2850073Y (zh) * 2005-08-31 2006-12-20 北京伏安电气公司 火花间隙的续流间隙结构
JP2009289660A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Mitsubishi Electric Corp 真空バルブ
CN102364994A (zh) * 2011-09-28 2012-02-29 南京创能电力科技开发有限公司 低温等离子发生器的阴极电弧控制器
CN102481657A (zh) * 2009-09-10 2012-05-30 本田技研工业株式会社 等离子焊炬和等离子弧焊接方法
CN202353913U (zh) * 2011-09-28 2012-07-25 南京创能电力科技开发有限公司 等离子电弧旋转输送装置
CN103296579A (zh) * 2013-05-10 2013-09-11 华中科技大学 一种沿面击穿型真空开关的触发电极
CN103441427A (zh) * 2013-09-09 2013-12-11 西安交通大学 等离子体合成射流触发技术的多通道气体火花开关
CN106877175A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 中国电力科学研究院 一种适用于触发间隙的装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3097292A (en) * 1959-11-14 1963-07-09 Kralovopolska Slrojirna Zd Y C Method and apparatus for the maintenance of the arc column in the core of a liquid vortex
US5451739A (en) * 1994-08-19 1995-09-19 Esab Group, Inc. Electrode for plasma arc torch having channels to extend service life
CN2850073Y (zh) * 2005-08-31 2006-12-20 北京伏安电气公司 火花间隙的续流间隙结构
JP2009289660A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Mitsubishi Electric Corp 真空バルブ
CN102481657A (zh) * 2009-09-10 2012-05-30 本田技研工业株式会社 等离子焊炬和等离子弧焊接方法
CN102364994A (zh) * 2011-09-28 2012-02-29 南京创能电力科技开发有限公司 低温等离子发生器的阴极电弧控制器
CN202353913U (zh) * 2011-09-28 2012-07-25 南京创能电力科技开发有限公司 等离子电弧旋转输送装置
CN103296579A (zh) * 2013-05-10 2013-09-11 华中科技大学 一种沿面击穿型真空开关的触发电极
CN103441427A (zh) * 2013-09-09 2013-12-11 西安交通大学 等离子体合成射流触发技术的多通道气体火花开关
CN106877175A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 中国电力科学研究院 一种适用于触发间隙的装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110225642A (zh) * 2018-03-01 2019-09-10 郑州大学 一种新型的电火花放电的混合型等离子体喷射装置
CN113594872A (zh) * 2021-06-21 2021-11-02 中国电力科学研究院有限公司 一种气体触发间隙开关的自旋弧控制电极及设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105792497B (zh) 2017-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105792497A (zh) 一种等离子体喷射触发高压开关用抗烧蚀旋转电弧电极
WO2017096911A1 (zh) 适用于触发间隙的装置
CN104810222B (zh) 一种快速灭弧的灭弧室及应用该灭弧室的小型化断路器
CN103426670B (zh) 一种断路器触头灭弧系统
CN107578938A (zh) 低压断路器
CN103811224B (zh) 一种真空灭弧室及其电极和触头结构
CN104617491B (zh) 一种沿面击穿型两对棒极结构触发真空开关
CN203812799U (zh) 真空灭弧室及其电极和触头结构
CN106653466A (zh) 杯状横向磁场与纵向磁场结合真空灭弧室触头
CN202977343U (zh) 断路器的混合式栅片灭弧室及低压断路器
CN207250371U (zh) 低压断路器
CN206672869U (zh) 敞开式高压直流继电器
CN203397967U (zh) 一种断路器触头灭弧系统
CN205723399U (zh) 断路器的灭弧装置
CN205378331U (zh) 一种用于获得弥散放电的锥形针阵列放电电极
CN108010769A (zh) 一种断路器灭弧室
CN203983729U (zh) 一种气体火花开关
CN203707012U (zh) 一种真空断路器的灭弧室
CN209515553U (zh) 一种具有嵌合型杯状横横纵磁触头的真空断路器灭弧系统
CN108389753B (zh) 一种新型杯状真空灭弧室触头
CN108269709A (zh) 断路器的灭弧室
CN207303025U (zh) 断路器
CN102437512B (zh) 气体开关
CN202712097U (zh) 一种断路器灭弧装置
CN203055835U (zh) 一种高压断路器装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Liu Xuandong

Inventor after: Li Zhibing

Inventor after: Yan Xianglian

Inventor after: Shen Xi

Inventor after: Feng Lei

Inventor before: Liu Xuandong

Inventor before: Feng Lei

Inventor before: Shen Xi

Inventor before: Li Zhibing

Inventor before: Yan Xianglian

COR Change of bibliographic data
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20160721

Address after: 710049 Xianning West Road, Shaanxi, China, No. 28, No.

Applicant after: XI'AN JIAOTONG University

Applicant after: China Electric Power Research Institute

Address before: 710049 Xianning West Road, Shaanxi, China, No. 28, No.

Applicant before: Xi'an Jiaotong University

C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171226

Termination date: 20220127