高静压下两间隙气体开关结构及电场优化设计

作     者：卢勇 张永民 王昊东 张少杰 邱爱慈 

作者机构：西安交通大学电力设备电器绝缘国家重点实验室 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划(2020YFA0710500) 

主　　题：气体火花开关 有限元方法 高静水压 电场优化 

摘      要：在基于脉冲放电产生冲击波领域，开关的性能直接影响冲击波发生器的工程应用，目前，现有的开关结构大多在低压下运行，能够工作在数十MPa高静压环境下的脉冲放电开关尚未见相关报道。为了实现基于脉冲放电的冲击波发生器在高静压环境下的工程应用，通过有限元方法对工作在50MPa静水压力下的可控冲击波发生器开关结构进行了数值计算。研究结果表明：开关结构强度主要与腔室壁厚相关，而壁厚的增加会提高开关异常放电概率。在特定的壁厚参数下，电极半径存在最佳值使得绝缘子表面电场最低。在保证结构强度的前提下，对现有开关电场分布进行了优化，优化后高压绝缘子内外表面电场强度分别衰减了59.6%与31%，但电极半径的改变会对间隙场强均匀度造成一定影响，在工程应用中应对各个参数综合考虑来决定最优方案。