專利名稱：一種沖擊電壓發(fā)生器充電開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力行業(yè)的一種高壓多級(jí)聯(lián)動(dòng)開關(guān)系統(tǒng)，特別涉及一種沖擊電壓 發(fā)生器充電開關(guān)，其適用于沖擊電壓發(fā)生器充電電阻的充、放電隔離，也可延伸 使用到其它在運(yùn)行過程中需要電氣隔離的電力設(shè)備。
背景技術(shù)：
沖擊電壓發(fā)生器是產(chǎn)生雷電沖擊和操作沖擊電壓的一種發(fā)生裝置。所產(chǎn)生的 沖擊電壓，可供絕緣的沖擊耐受或放電試驗(yàn)用。在大功率電子束和離子束發(fā)生器 中以及二氧化碳激光器中，沖擊電壓發(fā)生器可用作電源裝置，它是高壓納秒脈沖 功率發(fā)生器的重要組成部分。沖擊電壓發(fā)生器由一組儲(chǔ)能高壓電容器，自直流高 壓源充電幾十秒后，通過點(diǎn)火裝置突然經(jīng)電阻放電，在試品上形成陡峭上升前沿 的沖擊電壓波形。沖擊波的持續(xù)時(shí)間以微妙計(jì)，電壓峰值一般為幾十萬伏至幾百 萬伏。
隨著超高壓和特高壓輸電系統(tǒng)的快速發(fā)展，各國(guó)都在進(jìn)行長(zhǎng)波前(波前時(shí)間 為100(Hts到5000^)操作沖擊波作用下的絕緣試驗(yàn)研究。目前用于產(chǎn)生操作沖擊 波的方法主要有兩種l.利用沖擊電壓發(fā)生器；2.利用工頻試驗(yàn)變壓器。為了產(chǎn)
生幅值高、波前時(shí)間長(zhǎng)的操作沖擊波，通常利用沖擊電壓發(fā)生器。充電時(shí)，各級(jí) 高壓電容器通過充電電阻并聯(lián)充電，充電完成后，由點(diǎn)火裝置點(diǎn)火將各級(jí)電容器 串聯(lián)形成高壓后放電。采用常規(guī)沖擊電壓發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，整 體設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算比較方便。但是，用這種方法產(chǎn)生長(zhǎng)波前操作沖擊波時(shí)沖擊電 壓發(fā)生器效率低，這是因?yàn)椴僮鞑ǖ牟ㄇ昂筒ㄎ沧冮L(zhǎng)以后，要求調(diào)波電容和沖擊 電容都比較大，同時(shí)要求波前電阻和波尾電阻也比較大。波尾電阻增大后，要求 充電電阻作相應(yīng)增大，否則充電電阻對(duì)波形的影響就會(huì)增大，將嚴(yán)重降低沖擊電 壓發(fā)生器的效率，且這種影響隨著沖擊電壓發(fā)生器級(jí)數(shù)、充電電壓增大而增大。 另一種方法采用多臺(tái)工頻試驗(yàn)變壓器串聯(lián)的方式，用閘流管使變壓器一次側(cè)瞬間 接通工頻電源。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要高壓電容器作為電源，通過控制閘流管 的導(dǎo)通角，可在廣大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)操作波的波前時(shí)間和幅值。目前已有通過三臺(tái)11 OOkV工頻試驗(yàn)變壓器串聯(lián)產(chǎn)生400(^s 10000jas特長(zhǎng)波前的操作沖擊波的實(shí) 例。但是通過多臺(tái)工頻試驗(yàn)變壓器串聯(lián)后，回路中等效電抗較大，造成各級(jí)變壓 器分擔(dān)電壓不均衡，同時(shí)產(chǎn)生的電壓波形中，含有高次諧波，使得操作波波形產(chǎn) 生畸變，另外利用這種方式產(chǎn)生的操作沖擊波波前時(shí)間較長(zhǎng)，不適用于我國(guó)超/ 特高壓過電壓研究需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種沖擊電壓發(fā)生器充電開關(guān)，充電時(shí)，充電開關(guān)閉 合，對(duì)回路主電容充電；放電時(shí)，充電開關(guān)斷開，有效的去除了充電電阻在放電 過程中的不利影響，使得沖擊電壓發(fā)生器在獲得長(zhǎng)波前操作波的同時(shí)提高了輸出 效率，滿足了超/特高壓長(zhǎng)波前操作沖擊試驗(yàn)的需要。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種沖擊電壓發(fā)生器充電開關(guān)，其特征在于是多級(jí) 聯(lián)動(dòng)開關(guān)，每級(jí)開關(guān)包括開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元、絕緣桿、電極組件B、電極組件A和電極 桿，開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元包括開關(guān)本體支座、齒條套、齒輪和傳動(dòng)軸；齒條套、齒輪和 傳動(dòng)軸安裝在開關(guān)本體支座上，齒條套插入各級(jí)絕緣桿并固定；電極桿的兩端分 別安裝電極組件B和電極組件A，電極組件B中的凹電極和電極組件A中的球電極都 被固定在電極桿上，電極桿與傳動(dòng)軸固定連接；絕緣桿運(yùn)動(dòng)依次帶動(dòng)齒條套、齒 輪、傳動(dòng)軸和電極桿；
每級(jí)開關(guān)之間通過各級(jí)絕緣桿連接，各級(jí)絕緣桿連成一整根剛性推動(dòng)桿，絕 緣桿的一端與液壓缸動(dòng)力裝置剛性連接；而液壓動(dòng)力裝置的另一端連接控制裝 置；控制裝置包括滿足充電開關(guān)工作要求的電控回路，液壓動(dòng)力裝置包括滿足充 電開關(guān)工作要求的液壓動(dòng)力單元和液壓基本回路，液壓動(dòng)力裝置內(nèi)部安裝有充電 開關(guān)行程的限位裝置。
如上所述的沖擊電壓發(fā)生器充電開關(guān)，其特征在于開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元還包括鎖 緊螺母、蝶形彈簧和導(dǎo)向鍵，傳動(dòng)軸、鎖緊螺母、蝶形彈簧、導(dǎo)向鍵和齒輪依次 連接，與齒條套上的齒條嚙合的齒輪設(shè)計(jì)成兩個(gè)齒輪疊合在一起。
如上所述的沖擊電壓發(fā)生器充電開關(guān)，其特征在于絕緣桿連成一整根后兩 端都穿過導(dǎo)向塊，絕緣桿的一端穿過下方的導(dǎo)向塊，與液壓缸動(dòng)力裝置由絕緣桿 接頭剛性連接。如上所述的沖擊電壓發(fā)生器充電開關(guān)，其特征在于電極桿通過電極桿接頭 與傳動(dòng)軸固定連接。
本發(fā)明的工作原理是本發(fā)明包括以下三個(gè)關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)
(1) 多級(jí)聯(lián)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)液壓動(dòng)力裝置與各級(jí)絕緣桿是剛性固連的，各 級(jí)絕緣桿又與各級(jí)齒條套是固連的；故各級(jí)絕緣桿、各級(jí)齒條套與驅(qū)動(dòng)液壓缸總 是保持相同的運(yùn)動(dòng)位移量。因?yàn)辇X條是加工在齒條套上的，所以各級(jí)齒條也保持 同步運(yùn)動(dòng)的，最終使得各級(jí)的電極桿也是同步轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了多級(jí)開關(guān)能夠準(zhǔn)確聯(lián) 動(dòng)。
(2) 精密機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，將與齒條嚙合的齒輪設(shè)計(jì)成兩個(gè)齒輪疊合 在一起的形式，并且在兩個(gè)疊合的齒輪靠近電極桿的一側(cè)安裝有彈簧；這種以有 彈簧的擠壓的雙疊合齒輪代替一個(gè)齒輪的設(shè)計(jì)，保證了齒輪與齒條嚙合時(shí)的有效 寬度，消除了齒側(cè)間隙，提高定位精度，從而消除了電極桿的正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)誤差， 使整個(gè)過程的傳動(dòng)更為精密。
(3) 空中對(duì)接方案的設(shè)計(jì)，為了能保證開關(guān)電極的良好對(duì)接，首先將各級(jí) 電極桿中心轉(zhuǎn)軸應(yīng)安裝在同一直線上，其次就是在電極接頭的設(shè)計(jì)上，將接頭設(shè) 計(jì)成彈壓式觸點(diǎn)電極組件相對(duì)接的兩個(gè)電極觸頭， 一個(gè)接頭設(shè)計(jì)為球狀電極， 球電極下面安裝有彈簧，另外一個(gè)接頭設(shè)計(jì)為凹電極，那么在兩個(gè)電極對(duì)接時(shí)， 球電極就卡在凹電極中，因?yàn)榍蛐呐c凹電極的中心都處于電極桿的豎直線上，在 彈簧力的作用下能自動(dòng)補(bǔ)償電極觸頭的損耗以及安裝誤差，使電極接觸可靠，保
證了開關(guān)電極良好的空中對(duì)接。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明是一種可以廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)的高壓多級(jí)聯(lián) 動(dòng)開關(guān)系統(tǒng)，在常規(guī)沖擊電壓發(fā)生器充放電回路基礎(chǔ)上，采用本發(fā)明隔離每級(jí)充 電電阻。通過控制充電電阻的投切，即充電時(shí)接入充電電阻，放電時(shí)斷開充電電 阻，能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)波前沖擊電壓發(fā)生器充電電阻的充放電隔離，能夠在產(chǎn)生長(zhǎng)波前操 作沖擊電壓波形的同時(shí)獲得更高的輸出效率。同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)、 加工制作成本低、安裝調(diào)試方便、免維護(hù)、工作安全可靠、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，滿足 了超/特高壓長(zhǎng)波前操作沖擊試驗(yàn)的需要。


圖l，本發(fā)明實(shí)施例斷開狀態(tài)模型圖。
圖2，本發(fā)明實(shí)施例閉合狀態(tài)模型圖。
圖3，本發(fā)明實(shí)施例的局部放大圖。
圖4，圖l中的開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元的橫向剖視圖。
圖5，本發(fā)明實(shí)施例電極對(duì)接狀態(tài)示意圖。
圖6，圖l中的開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元與設(shè)備法蘭的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明沖擊電壓發(fā)生器充電開關(guān)做進(jìn)一步的說明。
圖1和圖3中的標(biāo)記1-導(dǎo)向塊；2-開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元；3-絕緣桿；4-電極組件B; 5-電極組件A; 6-電極桿；7-緊固螺釘；8-設(shè)備法蘭；10_絕緣桿接頭；11-液壓
動(dòng)力裝置；12-控制裝置。
圖4中的標(biāo)記2. 1-T形板；2.2-開關(guān)本體支座；2.3-導(dǎo)向套；2.4-齒條套；
2. 5-導(dǎo)向螺釘；2. 6-螺釘；2. 7-擋圈；2.8-軸承；2. 9-齒輪；2. 10-導(dǎo)向鍵；2. 11-
蝶形彈簧；2. 12-鎖緊螺母；2. 13-傳動(dòng)軸；2. 14_電極桿接頭；5.5_球電極。
圖5中的標(biāo)記4. l-緊固螺釘；4. 2-凹電極調(diào)整套；4. 3-凹電極；4. 4-螺釘；
5.1-緊固螺釘；5.2-球電極調(diào)整套；5.3-彈簧；5.4_螺釘；9-導(dǎo)線。
如圖1和圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例沖擊電壓發(fā)生器充電開關(guān)是多級(jí)聯(lián)動(dòng)開關(guān)， 每級(jí)開關(guān)包括開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元2、絕緣桿3、電極組件B4、電極組件A5、電極桿6、
緊固螺釘7和設(shè)備法蘭8;
每級(jí)開關(guān)之間通過各級(jí)絕緣桿3連接，各級(jí)絕緣桿3連成一整根后兩端都穿過 導(dǎo)向塊l，絕緣桿3的一端穿過下方的導(dǎo)向塊1，與液壓缸動(dòng)力裝置ll由絕緣桿接
頭10剛性連接；而液壓動(dòng)力裝置11的另一端連接控制裝置12;控制裝置12包括滿
足充電開關(guān)工作要求的電控回路，液壓動(dòng)力裝置ll包括滿足充電開關(guān)工作要求的 液壓動(dòng)力單元和液壓基本回路，液壓動(dòng)力裝置ll內(nèi)部還安裝有充電開關(guān)行程的限 位裝置。
其中在圖4中可見，開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元2包括T形板2. 1、開關(guān)本體支座2.2、導(dǎo)向 套2.3、齒條套2.4、導(dǎo)向螺釘2. 5、螺釘2.6、擋圈2. 7、軸承2. 8、齒輪2. 9、導(dǎo) 向鍵2. 10、蝶形彈簧2. 11、鎖緊螺母2. 12、傳動(dòng)軸2. 13、電極桿接頭2. 14;導(dǎo)向套2. 3、齒條套2. 4、齒輪2. 9、齒輪傳動(dòng)軸2. 13、軸承2. 8安裝在開關(guān)本體支座2. 2 上，開關(guān)本體支座2.2固定在T形板2. l上，T形板2. 1安裝在設(shè)備法蘭8上。導(dǎo)向螺 釘2. 5實(shí)現(xiàn)齒條套2. 4的定位和導(dǎo)向，導(dǎo)向套2. 3采用過盈配合壓入開關(guān)本體支座 2. 2。電極桿6穿過電極桿接頭2. 14安裝在傳動(dòng)軸2. 13上。傳動(dòng)軸2. 13的一端安裝 螺釘2.6、擋圈2.7及軸承2.8實(shí)現(xiàn)其在開關(guān)本體支座2.2上的軸向定位；傳動(dòng)軸 2. 13上還裝有傳遞動(dòng)力并使得消隙齒輪2.9能軸向移動(dòng)的導(dǎo)向鍵2. 10，通過鎖緊 螺母2. 12壓縮蝶形彈簧2. 11使齒輪2.9軸向移動(dòng)來自動(dòng)補(bǔ)償齒輪磨損后產(chǎn)生的齒 側(cè)間隙。
在本發(fā)明實(shí)施例電極對(duì)接狀態(tài)示意圖5中可見，電極桿6的兩端分別安裝有電 極組件B4和電極組件A5，電極組件B4包括緊固螺釘4. 1、凹電極調(diào)整套4. 2、凹電 極4.3、螺釘4.4，其中凹電極調(diào)整套4.2由緊固螺釘4. l固定在電極桿6上；而凹 電極4. 3則是壓著凹電極調(diào)整套4. 2由螺釘4. 4固定在電極桿6上。電極組件A5包括 緊固螺釘5. 1、球電極調(diào)整套5.2、彈簧5.3、螺釘5.4、球電極5.5;其中導(dǎo)線9 在電極桿6中，連接著彈簧5. 3，彈簧5. 3又?jǐn)D壓著球電極5. 5;最后電極調(diào)整套5. 2 套住受彈簧5. 3擠壓的球電極5. 5，由緊固螺釘5. l固定在電極桿6上。
螺釘2.6、擋圈2.7之間有與充電主電容器管端相連接導(dǎo)線的導(dǎo)線接頭，并用 導(dǎo)線9分別與電極組件B4上的螺釘4. 4和電極組件A5上的螺釘5. 4相連接。
本發(fā)明實(shí)施例絕緣桿3的另一端還插入開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元2的一個(gè)圓柱形齒條套 2.4并且用緊固螺釘7固定，構(gòu)成一根較長(zhǎng)的剛性推動(dòng)桿，以實(shí)現(xiàn)多級(jí)聯(lián)動(dòng)；齒條 套2. 4上的齒條與齒輪2. 9嚙合以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；電極桿6與開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元2上的 電極桿接頭2. 14組成開關(guān)旋轉(zhuǎn)電極，并由傳動(dòng)軸2. 13帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)；傳動(dòng)軸 2. 13由兩組軸承2.8安裝在固定的開關(guān)本體支座2.2上。液壓動(dòng)力裝置11與各級(jí)絕 緣桿3是剛性固連的，各級(jí)絕緣桿3又與各級(jí)齒條套2. 4是固連的。
本發(fā)明實(shí)施例開關(guān)閉合過程如下當(dāng)開關(guān)處于圖l的原始斷開位置時(shí)，接通 控制裝置12的動(dòng)作指令，啟動(dòng)液壓動(dòng)力裝置ll，控制液壓缸活塞桿向上運(yùn)動(dòng)，使 得與之固連的絕緣桿3也上運(yùn)動(dòng)；帶動(dòng)齒條套2.4也隨絕緣桿3—起運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)齒 輪2.9轉(zhuǎn)動(dòng)；齒輪2.9轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)傳動(dòng)軸2. 13轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝在傳動(dòng)軸2. 13上的電極桿接 頭2. M也一起轉(zhuǎn)動(dòng)；帶動(dòng)連接在電極桿接頭2. 14上的電極桿6同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí) 現(xiàn)了安裝在相鄰兩級(jí)開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元2上的電極桿6上的電極組件A5和電極組件B4轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電極桿6轉(zhuǎn)動(dòng)到90度時(shí)，在液壓動(dòng)力裝置ll內(nèi)部的行程限位裝置的作用 下，絕緣桿3停止運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)各級(jí)電極組件A5里面的球電極5.5和電極組件B4 里面的凹電極4.3在空中準(zhǔn)確對(duì)接、并使得各級(jí)電極桿6處于同一直線位置，這就 是充電開關(guān)合閘，如圖2所示。
本發(fā)明實(shí)施例開關(guān)斷開過程如下與開關(guān)閉合過程相反，要使充電開關(guān)電極 斷開，接通電控裝置12回路的動(dòng)作指令，啟動(dòng)液壓動(dòng)力裝置ll，控制液壓缸活塞 桿向下運(yùn)動(dòng)，最終使得電極桿6反向轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)90度后，在液壓動(dòng)力裝置ll內(nèi)部的行 程限位裝置的作用下，各級(jí)絕緣桿3停止運(yùn)動(dòng)，使得充電開關(guān)處于原位斷開狀態(tài)， 如圖1所示。
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權(quán)利要求
1、一種沖擊電壓發(fā)生器充電開關(guān)，其特征在于是多級(jí)聯(lián)動(dòng)開關(guān)，每級(jí)開關(guān)包括開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元、絕緣桿、電極組件B、電極組件A和電極桿，開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元包括開關(guān)本體支座、齒條套、齒輪和傳動(dòng)軸；齒條套、齒輪和傳動(dòng)軸安裝在開關(guān)本體支座上，齒條套插入各級(jí)絕緣桿并固定；電極桿的兩端分別安裝電極組件B和電極組件A，電極組件B中的凹電極和電極組件A中的球電極都被固定在電極桿上，電極桿與傳動(dòng)軸固定連接；絕緣桿運(yùn)動(dòng)依次帶動(dòng)齒條套、齒輪、傳動(dòng)軸和電極桿；每級(jí)開關(guān)之間通過各級(jí)絕緣桿連接，各級(jí)絕緣桿連成一整根剛性推動(dòng)桿，絕緣桿的一端與液壓缸動(dòng)力裝置剛性連接；而液壓動(dòng)力裝置的另一端連接控制裝置；控制裝置包括滿足充電開關(guān)工作要求的電控回路，液壓動(dòng)力裝置包括滿足充電開關(guān)工作要求的液壓動(dòng)力單元和液壓基本回路，液壓動(dòng)力裝置內(nèi)部安裝有充電開關(guān)行程的限位裝置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沖擊電壓發(fā)生器充電開關(guān)，其特征在于開關(guān)旋轉(zhuǎn) 單元還包括鎖緊螺母、蝶形彈簧和導(dǎo)向鍵，傳動(dòng)軸、鎖緊螺母、蝶形彈簧、導(dǎo)向 鍵和齒輪依次連接，與齒條套上的齒條嚙合的齒輪設(shè)計(jì)成兩個(gè)齒輪疊合在一起。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沖擊電壓發(fā)生器充電開關(guān)，其特征在于絕緣桿連 成一整根后兩端都穿過導(dǎo)向塊，絕緣桿的一端穿過下方的導(dǎo)向塊，與液壓缸動(dòng)力 裝置由絕緣桿接頭剛性連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沖擊電壓發(fā)生器充電開關(guān)，其特征在于電極桿通 過電極桿接頭與傳動(dòng)軸固定連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種沖擊電壓發(fā)生器充電開關(guān)，是一種高壓多級(jí)聯(lián)動(dòng)開關(guān)系統(tǒng)；每級(jí)開關(guān)包括開關(guān)旋轉(zhuǎn)單元、絕緣桿、電極組件B、電極組件A、電極桿、緊固螺釘和設(shè)備法蘭；每級(jí)開關(guān)之間通過各級(jí)絕緣桿連接，各級(jí)絕緣桿連成一整根剛性推動(dòng)桿；絕緣桿的一端穿過下方的導(dǎo)向塊，與液壓缸動(dòng)力裝置由絕緣桿接頭剛性連接，而液壓動(dòng)力裝置的另一端連接控制裝置。沖擊電壓發(fā)生器充電時(shí)，充電開關(guān)閉合，對(duì)回路主電容充電，放電時(shí)，充電開關(guān)斷開，有效的去除了充電電阻在放電過程中的不利影響，使得沖擊電壓發(fā)生器在獲得長(zhǎng)波前操作波的同時(shí)提高了輸出效率，滿足了超/特高壓長(zhǎng)波前操作沖擊試驗(yàn)的需要。
文檔編號(hào)H02M9/04GK101478260SQ20091006056
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者萬啟發(fā), 晶 曹, 梁 謝, 谷莉莉, 勇 陳, 陳水勝 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院;湖北工業(yè)大學(xué)