一种新型封闭式多球电极点火装置的制作方法

本发明涉及高电压试验技术领域，具体涉及一种新型封闭式多球电极点火装置。

背景技术：

冲击电压发生器是用于模拟雷电过电压和输电系统内部过电压的一种高压试验装置，其原理主要是用多个脉冲电容器并联充电，然后采用点火装置瞬时点火，将电容器的电压串联输出。由于冲击电压波输出时间短，电压波形为微秒级，所以点火装置的触发是否稳定，是否存在自放电(未收到触发信号，但由于耐受不住级电压而发生提前放电的现象)，或不放电(收到触发信号，但球隙未击穿)的问题，对于冲击电压发生器的电压输出幅值、波形参数会产生重要影响。

目前国内冲击电压发生器点火装置主要采用了大球电极点火装置，电极由两只直径为20cm～30cm的半球或整球组成，球距根据试验级电压的高低可以调节。该种结构点火装置结构简单，但级电压和大气环境有较大变化后需要反复调节球隙距离，使用时经常出现不放电或自放电，影响试验效率和电压输出稳定性，所以该设计更多应用于户内冲击发生器或平原地区。此外该种点火装置用于高海拔地区或户外长期使用，其绝缘筒会受到户外紫外和风雨侵蚀，绝缘性能会降低，对其使用寿命和点火效果有严重不利影响，也会频繁出现自放电现象。因此，根据我国目前在平原和高原地区大量开展冲击电压试验的需要，需要提供一种封闭式多球电极点火装置，实现点火球隙在恒定气压下点火动作，解决了以上目前点火装置存在的不足，对于提升我国在该技术领域的研究和应用水平有较大益处。

技术实现要素：

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种新型封闭式多球电极点火装置。

本发明的技术方案是：

所述装置包括多球电极组件、均压组件和气室组件；

所述均压组件包括环氧电容棒和均压电阻；所述环氧电容棒上等间距环绕设置有铜片；

所述多球电极组件包括半球电极；所述半球电极固定在所述铜片上，相邻半球电极之间构成小球间隙，所述小球间隙之间串联；所述均压电阻的两端分别通过导线与相邻的两个铜片连接，从而并联在所述小球间隙两端；

所述气室组件包括导电片，以及设置在密封气室上的进气阀和排气阀；所述多球电极组件和均压组件设置在密封气室内；所述导电片设置在环氧电容棒的两端，将所述点火装置的两侧电极引出到密封气室外。

优选的，所述多球电极组件还包括均压环，所述均压环设置在小球间隙中间；

优选的，所环氧电容棒上等间距环绕设置的铜片的数量为11，半球电极的数量为11，均压电阻的数量为10，均压环的数量为10，每个半球电极通过相邻的两个铜片固定在环氧电容棒上；

优选的，所述半球电极的直径为15mm，小球间隙的距离为5.0mm，单个均压电阻的阻值为30MΩ；

优选的，所述环氧电容棒中被铜片分割形成的每段环氧电容棒在相邻两个铜片之间的电容C的计算公式为：

C＝ε×ε₀×S/d (1)

其中，ε为环氧电容棒的相对介电常数；ε₀为真空介电常数；S为相邻两个半球电极之间铜片的等效正对面积；d为所述相邻两个铜片之间距离；

优选的，所述密封气室外部设有硅橡胶护套，该硅橡胶护套上设有尺寸不同的伞裙；

优选的，所述小球间隙的击穿电压为150kV；

优选的，所述小球间隙内分布的电场为均匀电场；

优选的，启用所述点火装置时：关闭所述排气阀，向所述密封气室内注入1.5倍大气压的空气，使得所述小球间隙处于恒定气压环境下；

当所述点火装置试验次数达到1000次后同时打开所述排气阀和进气阀，停用点火装置。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、本发明提供的一种新型封闭式多球电极点火装置，解决了冲击电压发生器常规点火装置容易出现的自放电或不放电问题，显著提升了点火的可靠性，提高了冲击电压发生器的电压输出效率；

2、本发明提供的一种新型封闭式多球电极点火装置，实现了球隙距离免调节功能，提高了试验效率，减轻了实验人员的劳动强度；

3、本发明提供的一种新型封闭式多球电极点火装置，通过全封闭气室设计实现了点火装置的恒定大气条件，使点火装置可以应用于高原低气压环境、降雨、降雪、大风等恶劣气候 环境。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1：本发明实施例中一种新型封闭式多球电极点火装置外部结构图；

图2：本发明实施例中一种新型封闭式多球电极点火装置内部结构图；

图3：本发明实施例中一种新型封闭式多球电极点火装置原理图；

其中，1：密封气室；2：环氧电容棒；3：导电片；4：进气阀；5：硅橡胶护套；6：半球电极；7：铜片；8：均压电阻；9：排气阀。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供的一种新型封闭式多球电极点火装置，依据球间隙高压绝缘的特性，将耐受上百千伏的球间隙设计为多个均场强间隙的串联，并通过均压电阻和均压电容实现了耐受电压不变的前提下，放电电压则更加稳定可靠，其实施例如图1和2所示，具体为；

本实施例中点火装置包括多球电极组件、均压组件和气室组件。

1、均压组件

本实施例中均压组件包括环氧电容棒2和均压电阻8。

环氧电容棒2上等间距环绕设置有铜片7。

环氧电容棒2中被铜片7分割形成的每段环氧电容棒在相邻两个铜片7之间的电容C的计算公式为：

C＝ε×ε₀×S/d (1)

其中，ε为环氧电容棒2的相对介电常数；ε₀为真空介电常数；S为相邻两个半球电极之间铜片的等效正对面积；d为所述相邻两个铜片之间距离。

该电容C相当于在多球电极组件中小球间隙上并联的电容。如图3所示，电容C和均压电阻R均并联在小球间隙两端，电容C具有抑制瞬态电压的作用，对于均匀多球件的电压和避免回路中瞬时过电压导致的球隙异常点火有很好的作用。其中，在每个小球间隙并联均压 电阻R，使得均压电阻R串联后，根据阻值分压，起到均匀小球间隙分布电压的作用。

2、多球电极组件

本实施例中多球电极组件包括半球电极6和均压环。

(1)该半球电极6固定在铜片7上，相邻半球电极6之间构成小球间隙，从而使得半球电极6构成的多个小球间隙之间串联。同时小球间隙内分布的电场为均匀电场，击穿电压高，放电稳定。

(2)均压电阻8的两端分别通过导线与相邻的两个铜片7连接，从而并联在小球间隙两端。

(3)均压环设置在小球间隙中间，起到屏蔽和均匀电场的作用。

如图1和2所示，本实施例中环氧电容棒2上等间距环绕设置的铜片的数量为11，半球电极6的数量为11，均压电阻8的数量为10，均压环的数量为10，每个半球电极6通过相邻的两个铜片7固定在环氧电容棒2上。同时环氧电容棒2被11个铜片7分割为10段。

半球电极6的直径为15mm，小球间隙的距离为5.0mm，单个均压电阻8的阻值为30MΩ。根据高压绝缘理论，均强场电极平均每厘米击穿电压可达到30kV，因此本实施例中小球间隙的击穿电压为150kV，满足常用冲击电压发生器级电压的设计要求。

3、气室组件

本发明中的气室组件能够实现高海拔低气压、风、雨、雪等特殊环境条件下点火装置的全天候、可靠、长期运行。本实施例中气室组件包括导电片3，以及设置在密封气室上的进气阀4和排气阀9。密封气室外部设有硅橡胶护套，该硅橡胶护套上设有尺寸不同的伞裙。

硅橡胶护套可以提高耐受电压，并防止长期户外使用紫外线等恶劣条件对密封气室外壳的损坏。

(1)多球电极组件和均压组件设置在密封气室1内。

(2)导电片3设置在环氧电容棒的两端，将点火装置的两侧电极引出到密封气室1外。

本发明中点火装置的操作方法为：

启用点火装置时：关闭排气阀9，向密封气室1内注入1.5倍大气压的空气，使得小球间隙处于恒定气压环境下，即可进行点火试验。

当点火装置试验次数达到1000次后同时打开排气阀4和进气阀9，停用点火装置。再次启用该点火装置时重新注入1.5倍大气压的空气。

最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。