CN110996489B - 等离子体喷射装置 - Google Patents

Abstract

公开了等离子体喷射装置，等离子体喷射装置中，环形地电极设有带有喷孔的空腔，所述喷孔位于所述环形地电极上表面，随着靠近所述喷孔方向，所述空腔尺寸逐渐变小，所述空腔在远离喷孔方向设有第一内螺纹，触发腔包括中心通孔和凸起部，所述中心通孔设有第二内螺纹，所述凸起部侧表面设有第一外螺纹，所述第一外螺纹螺纹连接所述第一内螺纹以装配所述触发腔和环形地电极，其中，所述凸起部装配于所述空腔中，触发电极包括顶端的锥台部和侧表面的第二外螺纹，所述第二外螺纹螺纹连接所述第二内螺纹以装配所述触发电极和所述触发腔，其中，所述锥台部低于凸起部上表面预定距离且高于所述环形地电极的底表面。

Description

等离子体喷射装置

技术领域

本发明涉及电力系统快速保护技术领域，特别是一种等离子体喷射装置。

背景技术

随着电力系统快速控制和保护的发展，对于开关设备快速动作的要求越来越高。由于机械操动机构体积庞大，结构复杂，传动环节多，动作时间的缩短受到很大限制，在一些特殊应用领域，已经不能完全满足使用需求。因此，相关研究人员根据脉冲功率理论，研制了基于不同触发技术的气体开关，以此作为新型快速保护开关系统。该系统动作动作时间短，与传统机械开关配合可实现特高压直流输电线路的快速保护。

但是，目前触发技术主要为激光触发与电脉冲场畸变触发，但存在如下弊端：

1、激光触发技术结构尺寸较大，激光系统非常复杂，仅在只在MV级气体开关中具有可行性。

2、电脉冲场畸变触发技术对主间隙的电压范围和触发脉冲波形参数等均有要求，触发脉冲幅值通常需要几十到上百kV，脉冲前沿几十ns，主间隙的工作系数(主间隙的工作电压与直流自击穿电压的比值)通常不能小于0.6，否则触发放电时延将急剧增大，当工作系数小于0.5时，电脉冲场畸变触发方式几乎不再具备触发主间隙导通的能力，不能满足快速开关低于40％工作电压也能有效触发的技术要求。

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

为了解决上述问题，本发明提供了等离子体喷射装置，本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。一种等离子体喷射装置包括，

环形地电极，其设有带有喷孔的空腔，所述喷孔位于所述环形地电极上表面，随着靠近所述喷孔方向，所述空腔尺寸逐渐变小，所述空腔在远离喷孔方向设有第一内螺纹，

触发腔，其包括中心通孔和凸起部，所述中心通孔设有第二内螺纹，所述凸起部侧表面设有第一外螺纹，所述第一外螺纹螺纹连接所述第一内螺纹以装配所述触发腔和环形地电极，其中，所述凸起部装配于所述空腔中，

触发电极，其包括顶端的锥台部和侧表面的第二外螺纹，所述第二外螺纹螺纹连接所述第二内螺纹以装配所述触发电极和所述触发腔，其中，所述锥台部低于凸起部上表面预定距离且高于所述环形地电极的底表面。

所述的等离子体喷射装置中，所述等离子体喷射装置还包括，

地电位接线端子，其螺纹固定于所述环形地电极的外侧壁，

触发脉冲接线端子，其螺纹固定于触发电极的底部。

所述的等离子体喷射装置中，触发腔为“凸”形圆柱体，由聚四氟乙烯制成。

所述的等离子体喷射装置中，环形地电极为倒“凹”形圆柱体，由钨铜合金制成。

所述的等离子体喷射装置中，喷孔直径为0.2mm，开口角度为90°。

所述的等离子体喷射装置中，触发电极的材料为不锈钢，锥台部上表面为直径1mm的圆形端面。

所述的等离子体喷射装置中，所述预定距离为2mm。

所述的等离子体喷射装置中，所述触发电极、环形地电极和所述触发腔装配后，所述空腔内剩余的空间为以喷孔为箭头，锥台部为箭尾的箭型结构，所述箭型结构的尺寸经由调整喷孔、凸起部、中心通孔和/或触发电极的尺寸而调整。

所述的等离子体喷射装置中，所述环形地电极外径20mm，总高度10mm，第一内螺纹的螺纹长5mm。

所述的等离子体喷射装置中，触发腔外径为20mm，总高度12mm，第一外螺纹螺纹长5mm，中心通孔直径3mm，第二内螺纹的螺纹长为10mm，第二外螺纹的螺纹长为10mm，锥台部的锥角为60°。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明能够产生、喷射足够高度的等离子体，进而可靠触发快速保护开关系统的主间隙，并使开关系统具有短导通延迟与低抖动系数的优良性能，实现特高压直流输电线路的快速保护，具有体积小、灵活性高、成本低、简单易行、触发效果好等优点，便于广泛推广。

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

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。

在附图中：

图1是本发明一种等离子体喷射装置的示意图。

以下结合附图1和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图1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。

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。

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。

为了更好地理解，如图1所示，一种等离子体喷射装置包括，

环形地电极1，其设有带有喷孔的空腔，所述喷孔位于所述环形地电极1上表面，随着靠近所述喷孔方向，所述空腔尺寸逐渐变小，所述空腔在远离喷孔方向设有第一内螺纹，

触发腔2，其包括中心通孔和凸起部，所述中心通孔设有第二内螺纹，所述凸起部侧表面设有第一外螺纹，所述第一外螺纹螺纹连接所述第一内螺纹以装配所述触发腔2和环形地电极1，其中，所述凸起部装配于所述空腔中，

触发电极3，其包括顶端的锥台部和侧表面的第二外螺纹，所述第二外螺纹螺纹连接所述第二内螺纹以装配所述触发电极3和所述触发腔2，其中，所述锥台部低于凸起部上表面预定距离且高于所述环形地电极1的底表面。

本发明在合适的脉冲电压下，带小孔的空腔内部进行脉冲放电可以产生大量等离子体、喷射足够高度的等离子体，进而可靠触发快速保护开关系统的主间隙，并使开关系统具有短导通延迟与低抖动系数的优良性能，实现特高压直流输电线路的快速保护，具有体积小、灵活性高、成本低、简单易行、触发效果好等优点，便于广泛推广。

所述的等离子体喷射装置的优选实施例中，所述等离子体喷射装置还包括，地电位接线端子5，其螺纹固定于所述环形地电极1的外侧壁，

触发脉冲接线端子4，其螺纹固定于触发电极3的底部。

所述的等离子体喷射装置的优选实施例中，触发腔2为“凸”形圆柱体，由聚四氟乙烯制成。

所述的等离子体喷射装置的优选实施例中，环形地电极1为倒“凹”形圆柱体，由钨铜合金制成。

所述的等离子体喷射装置的优选实施例中，喷孔直径为0.2mm，开口角度为90°。

所述的等离子体喷射装置的优选实施例中，触发电极3的材料为不锈钢，锥台部上表面为直径1mm的圆形端面。

所述的等离子体喷射装置的优选实施例中，所述预定距离为2mm。

所述的等离子体喷射装置的优选实施例中，所述触发电极3、环形地电极1和所述触发腔2装配后，所述空腔内剩余的空间为以喷孔为箭头，锥台部为箭尾的箭型结构，所述箭型结构的尺寸经由调整喷孔、凸起部、中心通孔和/或触发电极3的尺寸而调整。

所述的等离子体喷射装置的优选实施例中，所述环形地电极1外径20mm，总高度10mm，第一内螺纹的螺纹长5mm。

所述的等离子体喷射装置的优选实施例中，触发腔2外径为20mm，总高度12mm，第一外螺纹螺纹长5mm，中心通孔直径3mm，第二内螺纹的螺纹长为10mm，第二外螺纹的螺纹长为10mm，锥台部的锥角为60°。

为了进一步理解本发明，在一个实施例中，用于特高压直流输电线路快速保护开关系统的沿面放电型等离子体喷射装置，如图1所示，该装置包括一环形地电极1、一触发腔2、一触发电极3、一触发脉冲接线端子4、一地电位接线端子5。其中，所述触发脉冲接线端子4通过螺纹固定于触发电极3的底部，地电位接线端子5通过螺纹固定于环形地电极1的侧部，所述环形地电极1与触发电极3均通过螺纹固定于触发腔2上。

本公开实施例通过采用触发电极、环形地电极、触发腔实现施加脉冲后触发腔内的沿面闪络，进而实现等离子体的产生与喷射。

本公开实施例能够产生、喷射足够高度的等离子体，进而可靠触发快速保护开关系统的主间隙，并使开关系统具有短导通延迟与低抖动系数的优良性能，实现特高压直流输电线路的快速保护，具有体积小、灵活性高、成本低、简单易行、触发效果好等优点，便于广泛推广。

在另一个实施例中，环形地电极1外径为20mm，总高度10mm，内部具有M7的常规外螺纹，螺纹总长5mm。

在另一个实施例中，触发腔2外径为20mm，总高度12mm，外螺纹为常规M7螺纹，螺纹长5mm，中心通孔直径3mm，底端有M3常规内螺纹，螺纹总长为10mm。

本实施例中，通过设置触发腔2实现环形地电极1与触发电极3的固定，同时形成放电腔，其中，触发腔的外径、外螺纹及通孔直径可根据实际情况进行调整，在此不作限定。

在另一个实施例中，触发电极3具有M3的常规外螺纹，螺纹总长10mm，顶端锥角60°。

综上所述，本公开是根据目前气体开关触发技术的弊端，提供了一种用于特高压直流输电线路快速保护开关系统的沿面放电型等离子体喷射装置，该发明着重适用于欲产生并喷射足够高度的等离子体、进而实现主间隙可靠触发的特高压直流输电线路快速保护开关系统，体积小、灵活性高、成本低、简单易行、触发效果好，便于广泛推广。

工业实用性

本发明所述的等离子体喷射装置和使用方法可以在特高压领域制造并使用。

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。

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。

Claims (8)

1.一种等离子体喷射装置，其包括，

环形地电极，其设有带有喷孔的空腔，所述喷孔位于所述环形地电极上表面，随着靠近所述喷孔方向，所述空腔尺寸逐渐变小，所述空腔在远离喷孔方向设有第一内螺纹，

触发腔，其包括中心通孔和凸起部，所述中心通孔设有第二内螺纹，所述凸起部侧表面设有第一外螺纹，所述第一外螺纹螺纹连接所述第一内螺纹以装配所述触发腔和环形地电极，其中，所述凸起部装配于所述空腔中，

触发电极，其包括顶端的锥台部和侧表面的第二外螺纹，所述第二外螺纹螺纹连接所述第二内螺纹以装配所述触发电极和所述触发腔，其中，所述锥台部低于凸起部上表面预定距离且高于所述环形地电极的底表面，所述触发电极、环形地电极和所述触发腔装配后，所述空腔内剩余的空间为以喷孔为箭头，锥台部为箭尾的箭型结构，所述箭型结构的尺寸经由调整喷孔、凸起部、中心通孔和/或触发电极的尺寸而调整，通过采用触发电极、环形地电极、触发腔实现施加脉冲后触发腔内的沿面闪络，

地电位接线端子，其螺纹固定于所述环形地电极的外侧壁，

触发脉冲接线端子，其螺纹固定于触发电极的底部。

2.如权利要求1所述的等离子体喷射装置，其中，触发腔为“凸”形圆柱体，由聚四氟乙烯制成。

3.根据权利要求1所述的等离子体喷射装置，其中，环形地电极为倒“凹”形圆柱体，由钨铜合金制成。

4.如权利要求1所述的等离子体喷射装置，其中，喷孔直径为0.2mm，开口角度为90°。

5.如权利要求1所述的等离子体喷射装置，其中，触发电极的材料为不锈钢，锥台部上表面为直径1mm的圆形端面。

6.如权利要求1所述的等离子体喷射装置，其中，所述预定距离为2mm。

7.如权利要求1所述的等离子体喷射装置，其中，所述环形地电极外径20mm，总高度10mm，第一内螺纹的螺纹长5mm。

8.如权利要求1所述的等离子体喷射装置，其中，触发腔外径为20mm，总高度12mm，第一外螺纹螺纹长5mm，中心通孔直径3mm，第二内螺纹的螺纹长为10mm，第二外螺纹的螺纹长为10mm，锥台部的锥角为60°。

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