一种放电可控的球隙开关的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种放电可控的球隙开关，包括元件安装箱(1)、安装在元件安装箱上的下安装板(2)、与下安装板相对设置的上安装板(3)，以及设置在下安装板与上安装板之间的绝缘筒(4)，还包括设置在下安装板上的第一电极(5)和设置在上安装板上的第二电极(6)，第一电极和第二电极均收容在绝缘筒内，且它们之间的间隙可调，第一电极与第二电极相对设置的面均是球面，绝缘筒用于隔绝外界对第一电极和第二电极之间放电电弧的影响；该开关还包括安装在下安装板上的风机装置(7)，下安装板上开设有与风机装置相应的通风孔(21)。该球隙开关具有半开放式结构，在具有气隙良好恢复的同时，成功弥补了传统结构放电可控性差的缺点。
【专利说明】—种放电可控的球隙开关
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及开关领域，更具体地说，涉及一种放电可控的球隙开关，可以用于高电压和大电流的开断。
【背景技术】
[0002]新兴的电力电子开关由于其开断速度快，导通压降小，无开关噪声等优点，受到越来越广泛的应用，但是由于受到开断电压和导通电流的限制，无法应用于高电压、大电流领域，因而在高电压、大电流领域依然采用传统的球隙作为整个试验回路的主电气开关。考虑到气体放电的恢复特性对球隙开断能力的影响，现有的绝大多数球隙开关做成了方便气体流动的开放式结构。这种球隙开关结构存在以下两个问题:一是垂直于放电球间隙的侧向空气流动在球隙开关将要击穿的过程中会增大球隙开关的放电分散性，在球隙开关导通的过程中也可能会改变电弧的形状，甚至导致异常放电，从而增加放电可控的难度；二是为了防止球隙电极与周围的物体相互作用，开放式球隙开关用于产品中时需要与周围元器件保持较大的安全距离，从而影响到产品总体积的大小，降低了产品的便携性，即可移动性。因此，研制一套新型的球隙开关是十分必要的。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种放电可控的球隙开关，该球隙开关具有半开放式结构，在保留了开放式球隙开关气隙良好恢复的同时，成功弥补了传统结构放电可控性差的缺点。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种放电可控的球隙开关，包括元件安装箱、安装在所述元件安装箱上的下安装板、与所述下安装板相对设置的上安装板，以及设置在所述下安装板与所述上安装板之间的绝缘筒，所述球隙开关还包括设置在所述下安装板上的第一电极以及设置在所述上安装板上的第二电极，所述第一电极和所述第二电极均收容在所述绝缘筒内，且所述第一电极和所述第二电极之间的间隙可调，所述第一电极与所述第二电极相对设置的面均是球面，所述绝缘筒用于隔绝外界对第一电极和第二电极之间放电电弧的影响；
[0005]所述球隙开关还包括安装在所述下安装板上的风机装置，所述下安装板上开设有与所述风机装置相应的通风孔。
[0006]在本实用新型所述的放电可控的球隙开关中，所述绝缘筒为透明的有机玻璃筒。
[0007]在本实用新型所述的放电可控的球隙开关中，所述第一电极和所述第二电极均为半球形电极。
[0008]在本实用新型所述的放电可控的球隙开关中，所述绝缘筒可拆卸地安装在所述下安装板和所述上安装板之间。
[0009]在本实用新型所述的放电可控的球隙开关中，所述下安装板上开设有第一放置槽，所述上安装板上开设有第二放置槽，所述绝缘筒的两端分别放置在所述第一放置槽和所述第二放置槽里。
[0010]在本实用新型所述的放电可控的球隙开关中，所述第一电极可移动地安装在所述下安装板上，所述第二电极固定安装在所述上安装板上，所述第一电极的中心设置有第三电极。
[0011]在本实用新型所述的放电可控的球隙开关中，所述元件安装箱内容纳有用于触发所述第三电极放电的触发装置、用于调节所述第一电极的位置的传动机构，以及用于检测所述第一电极的位置的位移传感器；
[0012]所述下安装板上开设有通孔，所述第一电极通过一转轴与固定安装在所述下安装板上的所述传动机构相连，且所述转轴穿过所述通孔。
[0013]在本实用新型所述的放电可控的球隙开关中，所述触发装置为脉冲变压器。
[0014]在本实用新型所述的放电可控的球隙开关中，所述上安装板上安装有与所述第二电极相对且用于供高压接线的均压装置。
[0015]在本实用新型所述的放电可控的球隙开关中，所述元件安装箱远离所述下安装板的一端安装有脚轮。
[0016]实施本实用新型的一种放电可控的球隙开关，具有以下有益效果:通过使用透明的有机玻璃筒对球隙开关的主放电间隙形成半封闭式结构，消除了主放电间隙垂直方向对放电所造成的不良影响，且不影响对放电过程的观测；有机玻璃筒同时作为第二电极的绝缘支撑可以在一定程度上减小开关的体积；由于上安装板为开放式结构，下安装板上的四个风扇可以形成较强的平行于主放电间隙方向的空气流动，从而保证主间隙内空气良好的恢复特性；安装有脚轮的球隙开关具有了更大的便携性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0018]图1是本实用新型的放电可控的球隙开关的主视图；
[0019]图2是本实用新型的下安装板的俯视图；
[0020]图3是本实用新型的下安装板的主视图；
[0021]图4是本实用新型的上安装板的俯视图；
[0022]图5是本实用新型的上安装板的主视图。
【具体实施方式】
[0023]为了解决现有技术中球隙开关的开放式结构存在的以下问题:第一，垂直于放电球间隙的侧向空气流动在球隙开关将要击穿的过程中会增大球隙开关的放电分散性，在球隙开关导通的过程中也可能会改变电弧的形状，甚至导致异常放电，从而增加放电可控的难度；第二，为了防止球隙电极与周围的物体相互作用，开放式球隙开关用于产品中时需要与周围元器件保持较大的安全距离，从而影响到产品总体积的大小，降低了产品的便携性，即可移动性。本实用新型的主要创新点是:通过使用透明的有机玻璃筒对球隙开关的主放电间隙形成半封闭式结构，消除了主放电间隙垂直方向对放电所造成的不良影响，且不影响对放电过程的观测；有机玻璃筒同时作为第二电极的绝缘支撑可以在一定程度上减小开关的体积；由于上安装板为开放式结构，下安装板上的四个风扇可以形成较强的平行于主放电间隙方向的空气流动，从而保证主间隙内空气良好的恢复特性；安装有脚轮的球隙开关具有了更大的便携性。
[0024]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0025]如图1所示，本实用新型的球隙开关包括元件安装箱1、下安装板2、上安装板3、绝缘筒4、第一电极5、第二电极6、风机装置7、转轴8、均压装置9和脚轮10。其中，下安装板2安装在元件安装箱I上，上安装板3与下安装板2相对设置，绝缘筒4设置在上安装板3与下安装板2之间。该绝缘筒4用于隔绝外界对第一电极5和第二电极6之间放电电弧的影响
[0026]为了便于绝缘筒4内表面的清理，在本实施例中，绝缘筒4可拆卸地安装在下安装板2和上安装板3之间，具体地，如图3和如图5所示，在下安装板2上开设有第一放置槽201，在上安装板3上开设有第二放置槽301，绝缘筒4的两端分别放置在第一放置槽201和第二放置槽301里。该绝缘筒4的横截面可以是方形也可以是圆形，还可以是其它任何形状，相应地，第一放置槽201和第二放置槽301的横截面可以使方形也可以是圆形，还可以是其它任何形状。在本实施例中，绝缘筒4优选为圆筒，相应地，第一放置槽201和第二放置槽301的横截面为圆形。可以理解的是，绝缘筒4还可以通过螺纹安装等可拆卸安装方式安装在下安装板2和上安装板3之间。
[0027]为了方便观察绝缘筒4内的放电状况以及电弧的状态，在本实施例中，绝缘筒4选用透明的绝缘筒4，具体地，选用透明的有机玻璃筒。
[0028]第一电极5设置在下安装板2上，第二电极6设置在上安装板3上，第一电极5和第二电极6均收容在绝缘筒4内并且相对设置。第一电极5和第二电极6相对设置的面为球面，为此，第一电极5和第二电极6可以是半球形电极也可以是球形电极，或者是球面与其它曲面或平面组成的电极。在本实施例中，为了减小开关的总体体积，第一电极5和第二电极6均选择半球形电极。
[0029]风机装置7安装在下安装板2上，并在下安装板2开设有与风机装置相应的通风孔21，通风孔21正对风机装置7设置。在本实施例中，风机装置7即为风扇，可以理解的是，风机装置7也可以是其它一些可产生气流的装置。具体地，如图2所示，在下安装板2上开设有多个用于安装风机装置7的风机安装孔24，优选地，在下安装板2上安装有4个风机装置，相应地，在下安装板2上开设有4个通风孔21，风机装置7的气流通过通风孔21进入绝缘筒4中。另外，在下安装板2上还开设有多个用于将下安装板2安装在元件安装箱I上的第一螺丝孔23，下安装板2通过螺钉安装在元件安装箱I上。并且，在下安装板2的中心处开设有通孔22，该通孔22用于插入转轴8。
[0030]第一电极5和第二电极6之间的相对位置是可调的，为此，将第一电极5可移动地安装在下安装板2上，第二电极6固定安装在上安装板3上，通过调节第一电极5的位置来调节第一电极5和第二电极6之间的距离。另外，在第一电极5的中心处设置有第三电极(未示出)，具体地，在第一电极5的中心处开设有开孔，第三电极安装在开孔内。在本实施例中，第三电极为触发极。
[0031]元件安装箱I内容纳有用于触发第三电极放电的触发装置，用于调节第一电极5的位置的传动机构，以及用于检测第一电极5的位置的位移传感器，传动机构具体如何传动以及位移传感器具体如何定位是现有技术，在此不作详细描述。在本实施例中，触发装置优选为脉冲变压器，该脉冲变压器与第一电极5中的触发极相连接。前面提到，在下安装板2上开设有通孔22，第一电极5通过转轴8与固定安装在下安装板2上的传动机构相连，且转轴8穿过通孔22。因此，通过传动机构即可调节第一电极5的位置，即可调节第一电极5与第二电极6的距离。
[0032]为了增加开关的可移动性，在元件安装箱I远离下安装板2的一端安装有脚轮10。在本实施例中，在元件安装箱I的底部安装有4个脚轮10，通过脚轮10使球隙开关具有了更大的便携性。
[0033]在上安装板3上安装有与第二电极6相对且用于供高压接线的均压装置9。具体地，如图4所示，上安装板3呈方向盘状，在上安装板3上开设有多个均压装置安装孔32，均压装置9可通过螺钉安装在均压装置安装孔32上。另外，在上安装板3的中心处还开设有用于固定第二电极6的第二螺丝孔31，多个均压装置安装孔32围绕第二螺丝孔31设置，具体地，在第二螺丝孔31内开设有内螺纹，相应地，在第二电极6上开设有与内螺纹适配的外螺纹，内螺纹与外螺纹配合实现第二电极6与上安装板3的螺纹连接。
[0034]在呈方向盘状的上安装板3上还具有供空气流通的流通孔33，该流通孔33与下安装板2上的通风孔21相对设置，当安装在下安装板2上的四个风扇工作时，可以形成较强的平行于绝缘筒4的空气流动，从而保证了主间隙内空气良好的恢复特性。
[0035]本实用新型的放电可控球隙开关的工作过程如下:将第一电极5通过转轴8及元件安装箱I接地，将第二电极6通过均压装置9连接高压。通过元件安装箱I中的传动机构与位移传感器可以实现对第一电极5的升降调节，从而可以实现对球隙的间距可调，最终实现对不同等级电压的开断。辅助元件安装箱I中的脉冲变压器与第一电极5中的触发极相连接，需要开关导通时脉冲变压器可以向触发电极送出触发脉冲，击穿触发电极与接地第一电极5间的空气间隙，所形成的小电弧诱发上下球间的主间隙放电，开关导通。在向第一电极5中的触发电极送出脉冲同时，向风机装置7供电，沿有机玻璃筒向球间隙送出平行于放电通道的风，促进空气恢复绝缘强度，电弧熄灭。有机玻璃筒在起到高压球电极的绝缘支撑和防止垂直于球间隙方向空气流动对放电的影响作用同时还有效的杜绝了球电极对周围物体的异常放电。
[0036]综上所述，实施本实用新型的一种放电可控的球隙开关，具有以下有益效果:通过使用透明的有机玻璃筒对球隙开关的主放电间隙形成半封闭式结构，消除了主放电间隙垂直方向对放电所造成的不良影响，且不影响对放电过程的观测；有机玻璃筒同时作为第二电极6的绝缘支撑可以在一定程度上减小开关的体积；由于上安装板3为开放式结构，下安装板2上的四个风扇可以形成较强的平行于主放电间隙方向的空气流动，从而保证主间隙内空气良好的恢复特性；安装有脚轮10的球隙开关具有了更大的便携性。
[0037]上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
【权利要求】
1.一种放电可控的球隙开关，其特征在于，包括元件安装箱(I)、安装在所述元件安装箱(I)上的下安装板(2)、与所述下安装板(2)相对设置的上安装板(3)，以及设置在所述下安装板(2)与所述上安装板(3)之间的绝缘筒(4)，所述球隙开关还包括设置在所述下安装板(2)上的第一电极(5)以及设置在所述上安装板(3)上的第二电极￠)，所述第一电极(5)和所述第二电极(6)均收容在所述绝缘筒(4)内，且所述第一电极(5)和所述第二电极(6)之间的间隙可调，所述第一电极(5)与所述第二电极(6)相对设置的面均是球面，所述绝缘筒(4)用于隔绝外界对所述第一电极(5)和所述第二电极(6)之间放电电弧的影响； 所述球隙开关还包括安装在所述下安装板(2)上的风机装置(7)，所述下安装板(2)上开设有与所述风机装置(7)相应的通风孔(21)。
2.根据权利要求1所述的放电可控的球隙开关，其特征在于，所述绝缘筒(4)为透明的有机玻璃筒。
3.根据权利要求1所述的放电可控的球隙开关，其特征在于，所述第一电极(5)和所述第二电极(6)均为半球形电极。
4.根据权利要求2所述的放电可控的球隙开关，其特征在于，所述绝缘筒(4)可拆卸地安装在所述下安装板(2)和所述上安装板(3)之间。
5.根据权利要求4所述的放电可控的球隙开关，其特征在于，所述下安装板(2)上开设有第一放置槽(201)，所述上安装板(3)上开设有第二放置槽(301)，所述绝缘筒(4)的两端分别放置在所述第一放置槽(201)和所述第二放置槽(301)里。
6.根据权利要求3所述的放电可控的球隙开关，其特征在于，所述第一电极(5)可移动地安装在所述下安装板(2)上，所述第二电极(6)固定安装在所述上安装板(3)上，所述第一电极(5)的中心设置有第三电极。
7.根据权利要求6所述的放电可控的球隙开关，其特征在于，所述元件安装箱(I)内容纳有用于触发所述第三电极放电的触发装置、用于调节所述第一电极(5)的位置的传动机构，以及用于检测所述第一电极(5)的位置的位移传感器； 所述下安装板(2)上开设有通孔(22)，所述第一电极(5)通过一转轴(8)与固定安装在所述下安装板(2)上的所述传动机构相连，且所述转轴(8)穿过所述通孔(22)。
8.根据权利要求7所述的放电可控的球隙开关，其特征在于，所述触发装置为脉冲变压器。
9.根据权利要求1所述的放电可控的球隙开关，其特征在于，所述上安装板(3)上安装有与所述第二电极(6)相对且用于供高压接线的均压装置(9)。
10.根据权利要求1所述的放电可控的球隙开关，其特征在于，所述元件安装箱(I)远离所述下安装板(2)的一端安装有脚轮(10)。
【文档编号】H01T1/00GK204190166SQ201420490505
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】徐鹏, 张睿, 弥云辉, 李孝, 杨涛, 袁利伟, 王文林, 杨亮, 王永红, 魏新劳, 聂洪岩, 刘丽琴 申请人:云南电网公司玉溪供电局, 哈尔滨理工大学, 昆明铭昂科技有限公司