伪火花开关自放电电压特性与电压跌落过程实验研究.PDF

电 工 电 能 新 技 术 第 22 卷 第 2 期 VOI.22，NO.2 年 月 2003 4 Advanced TeclnOIOgy Of EIectricaI Engineering and Energy Apr. 2003 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 伪火花开关自放电电压特性与电压跌落过程实验研究 谢建民1，2，邱毓昌1，陈景亮1，孙成民1，姜 惟1 （1. 西安交通大学电气学院，陕西 西安 710049；2. 宁夏大学物理与电气信息学院，宁夏 银川 750021） 摘要：设计了典型参数下的伪火花放电开关，进行了空气介质下的电压特性实验，详细研究了气体 压力，电极间隙距离，电极孔径和电极材料对伪火花开关耐受电压的影响；给出了伪火花开关放电 电压与气压变化的关系曲线；测量了产生伪火花放电的气压范围和单间隙伪火花开关耐受电压的 最大值，测得了伪火花放电与辉光放电的转折点气压，并对实验结果进行了理论分析。研究了伪火 花开关电压跌落时间与放电电压的关系，首次将开关电压跌落过程分为暂态阶段和稳态阶段，讨论 了放电电路参数，气体压力，开关结构和放电电压对电压跌落时间的影响。实验表明，在气压和开 关结构不变的条件下，暂态过程时间由放电电压决定，电压越高，则所需时间就越短；稳态过程时间 由放电电路参数决定，而与放电电压无关。最后讨论了真空洁净程度和开关加工与装配工艺对伪 火花开关耐受电压的影响。 关键词：伪火花放电开关（PSS）；脉冲功率技术；耐受电压；电压跌落 中图分类号：TN134 + .4 文献标识码：A 文章编号：1003-307（6 2003）02-0015-05 气，充气压力为 1 ~ 100 Pa 的粗真空。由于伪火花 ! 引言 放电具有极快的电流上升陡度（1011— 1012 A / s），超 伪火花放电是工作在巴申曲线最低点左侧的低 大的电流密度（104A / cm2），良好的绝缘恢复特性， 气压空心阴极放???，首次发现于上世纪五十年代，但 100%的反向电流通过能力等优异的特性，使其作为 由于其极为复杂的放电机理，因此直到八十年代才 一种新型的电子（离子）束源和高重复率高电压大电 流的快速反应开关在气体激光器，粒子加速器，电除 开始得到应用。伪火花放电间隙基本结构如图 1 所 尘装置，体外碎石机等设备中得到成功应用，成为继 示，它由两个在中心开有小孔（直径为 3— 5mm）的圆 柱形空心电极和位于空心阴极内部（或后面）的触发 氢气闸流管和高气压放电间隙之后又一重要的脉冲 单元构成，两个电极中间以环状绝缘子支撑，极间距 功率闭合开关［1 - 7］。 离为 — ，整个装置充以 ， ， 或干燥空 伪火花放电的电压特性是伪火花放电开关的重 3 5mm H2 N2 He 要参数，对电压特性的研究，既可以为伪火花开关的