一種基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自2001年開始，中國電力科學(xué)研究院開始自主研發(fā)交流輸電線路串聯(lián)補償成套設(shè)備，目前所有設(shè)備均實現(xiàn)國產(chǎn)化，并具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)?；鸹ㄩg隙作為串補電容器組和金屬氧化物限壓器的主保護設(shè)備，在串補成套設(shè)備中占據(jù)重要地位，是串聯(lián)補償裝置安全可靠的關(guān)鍵設(shè)備。
[0003]激光觸發(fā)間隙放電一般多應(yīng)用于脈沖功率領(lǐng)域的開關(guān)技術(shù)中，用于降低開關(guān)抖動、減小觸發(fā)時延等。在電力系統(tǒng)中，放電間隙應(yīng)用也較為廣泛，其中一個重要的應(yīng)用即交流輸電線路串聯(lián)補償裝置中的火花間隙?；鸹ㄩg隙是串補裝置中的主要保護設(shè)備，為串補電容器組和限壓器提供主保護，雖然不同公司提供的火花間隙工作原理有所不同，但是基本上都屬于控制觸發(fā)型(或稱為強制觸發(fā)型)火花間隙。把激光觸發(fā)氣體間隙放電應(yīng)用到串補火花間隙中，可以更好地控制間隙放電，并大幅提高串補間隙的工作可靠性。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，采用光纖傳輸納秒級激光后，可以實現(xiàn)激光脈沖的長距離任意路徑傳輸，并提高了放電間隙觸發(fā)的可靠性。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下方案:
[0006]本實用新型提供一種基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，所述激光觸發(fā)系統(tǒng)包括激光器、耦合器、光纖和放電間隙；所述激光器發(fā)出的激光進入耦合器，經(jīng)過耦合器耦合的激光通過光纖傳輸?shù)椒烹婇g隙。
[0007]所述激光器發(fā)出的激光和經(jīng)過耦合器耦合的激光均為納秒級激光。
[0008]所述放電間隙包括高壓電極和低壓電極。
[0009]所述低壓電極上設(shè)有通孔，所述通孔為圓孔，所述圓孔的直徑為3?10mm。
[0010]所述激光器發(fā)出的納秒級激光進入耦合器進行耦合，經(jīng)過耦合的納秒級激光通過光纖傳輸?shù)椒烹婇g隙，所述光纖和低壓電極之間設(shè)有透鏡，經(jīng)過透鏡的納秒級激光通過圓孔，實現(xiàn)納秒級激光直接觸發(fā)放電間隙放電或納秒級激光聚焦到高壓電極表面觸發(fā)放電間隙放電。
[0011 ] 所述高壓電極和低壓電極之間的距離為10?30mm。
[0012]所述所述高壓電極和低壓電極之間的距離為15?25mm。
[0013]所述激光器為氣體激光器，所述氣體激光器為燈栗脈沖激光器。
[0014]所述耦合器為定向耦合器。
[0015]所述光纖為毫米級石英光纖。
[0016]所述放電間隙為空氣間隙。
[0017]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0018]I)光纖傳輸納秒級激光，進而由激光觸發(fā)的放電間隙具有不受大氣環(huán)境影響的優(yōu)占.V ，
[0019]2)采用光纖傳輸納秒級激光后，可以實現(xiàn)納秒級激光的長距離任意路徑傳輸；
[0020]3)采用光纖傳輸納秒級激光后，提高了空氣間隙觸發(fā)的可靠性；
[0021]4)本實用新型提供的激光觸發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，應(yīng)用該激光觸發(fā)系統(tǒng)開展了大量的觸發(fā)放電實驗研究，取得了豐富的試驗數(shù)據(jù)，為激光觸發(fā)間隙的研究以及工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0022]圖1是基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0024]本實用新型提供一種基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，如圖1，所述激光觸發(fā)系統(tǒng)包括激光器、耦合器、光纖和放電間隙；所述激光器發(fā)出的激光進入耦合器，經(jīng)過耦合器耦合的激光通過光纖傳輸?shù)椒烹婇g隙。
[0025]所述激光器發(fā)出的激光和經(jīng)過耦合器耦合的激光均為納秒級激光。
[0026]所述放電間隙包括高壓電極和低壓電極，所述高壓電極和低壓電極采用的材料均為銅。
[0027]所述低壓電極上設(shè)有通孔，所述通孔為圓孔，所述圓孔的直徑為3?10mm。
[0028]所述激光器發(fā)出的納秒級激光進入耦合器進行耦合，經(jīng)過耦合的納秒級激光通過光纖傳輸?shù)椒烹婇g隙，所述光纖和低壓電極之間設(shè)有透鏡，經(jīng)過透鏡的納秒級激光通過圓孔，實現(xiàn)納秒級激光直接觸發(fā)放電間隙放電或納秒級激光聚焦到高壓電極表面觸發(fā)放電間隙放電。
[0029]所述高壓電極和低壓電極之間的距離為10?30_。
[0030]所述所述高壓電極和低壓電極之間的距離為15?25mm。
[0031 ] 所述激光器為氣體激光器，所述氣體激光器為燈栗脈沖激光器。
[0032]所述耦合器為定向耦合器。
[0033]所述光纖為毫米級石英光纖。
[0034]所述放電間隙為空氣間隙。
[0035]激光器產(chǎn)生的納秒級激光脈沖聚焦于放電間隙內(nèi)時，如果納秒級激光能量足夠大，焦點及其附近的空氣就會放電，在電場作用下迅速發(fā)展成為火花放電通道，使放電間隙導(dǎo)通。由于納秒級激光在空氣中傳輸受大氣環(huán)境的影響較大，很難保證進行幾十米甚至數(shù)百米以上的長距離傳輸后，納秒級激光再直接聚焦于所要求的位置使空氣電離。同時，串補裝置用火花間隙安裝在與線路相同電位的串補平臺上，距離地面一般為5m以上，且能保證激光器穩(wěn)定運行的串補控制保護小室一般距離串補平臺數(shù)百米以上，激光很難通過空氣直接傳輸?shù)交鸹ㄩg隙中以實現(xiàn)可靠間隙的觸發(fā)。
[0036]激光器產(chǎn)生的納秒級激光進入耦合器，在耦合器中輸出到光纖中，納秒級激光通過光纖傳輸?shù)绞┘右欢妷旱目諝忾g隙，通過透鏡后沿低壓電極軸向預(yù)留的通孔，聚焦于電極間軸向某一位置處致使空氣電離形成等離子體，畸變電極間電場從而導(dǎo)致間隙觸發(fā)導(dǎo)通。這樣激光器發(fā)出的納秒級激光直接通過光纖傳輸?shù)娇諝忾g隙，避免了直接在空氣中傳輸受到的大氣環(huán)境以及光路上可能存在的障礙物的影響，從而提高了間隙觸發(fā)放電的可靠性。這樣納秒級激光可以沿隨意彎曲的光纖傳輸，避免了納秒級激光直接在空氣中傳輸距離較長且激光器的激光輸出口與所需激光聚焦點不在同一平面時需要多次通過透鏡折、反射的問題，提升了激光觸發(fā)間隙的應(yīng)用范圍。
[0037]本實用新型提供的基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)可以應(yīng)用于以下激光很難或者無法在空氣中直接傳輸?shù)枰|發(fā)的放電間隙中，激光器工作在可以確保其安全可靠運行的環(huán)境中，通過光纖傳輸后:
[0038]I)激光觸發(fā)空氣間隙放電
[0039]如前面所述，足夠能量的激光脈沖通過光纖傳輸?shù)娇諝忾g隙中，通過透鏡聚焦于電極間某一點致使氣體電離形成等離子體，畸變電極間電場從而導(dǎo)致間隙觸發(fā)導(dǎo)通。除敞開的空氣間隙外，還可應(yīng)用于充不同氣體的空氣間隙中，如SF6等氣體或者壓縮空氣等。
[0040]2)激光聚焦到電極表面觸發(fā)間隙放電
[0041]通過光纖傳輸?shù)募す饩劢褂诮饘匐姌O表面，其聚焦點處的金屬產(chǎn)生等離子體，該等離子體畸化兩電極之間的電場，從而導(dǎo)致間隙放電。
[0042]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實施例依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，這些未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本實用新型的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，其特征在于:所述激光觸發(fā)系統(tǒng)包括激光器、耦合器、光纖和放電間隙;所述激光器發(fā)出的激光進入耦合器，經(jīng)過耦合器耦合的激光通過光纖傳輸?shù)椒烹婇g隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，其特征在于:所述激光器發(fā)出的激光和經(jīng)過耦合器耦合的激光均為納秒級激光。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，其特征在于:所述放電間隙包括高壓電極和低壓電極。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，其特征在于:所述低壓電極上設(shè)有通孔，所述通孔為圓孔，所述圓孔的直徑為3?10mm。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，其特征在于:所述激光器發(fā)出的納秒級激光進入耦合器進行耦合，經(jīng)過耦合的納秒級激光通過光纖傳輸?shù)椒烹婇g隙，所述光纖和低壓電極之間設(shè)有透鏡，經(jīng)過透鏡的納秒級激光通過圓孔，實現(xiàn)納秒級激光直接觸發(fā)放電間隙放電或納秒級激光聚焦到高壓電極表面觸發(fā)放電間隙放電。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓電極和低壓電極之間的距離為10?30mm。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，其特征在于:所述所述高壓電極和低壓電極之間的距離為15?25mm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，其特征在于:所述激光器為氣體激光器，所述氣體激光器為燈栗脈沖激光器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，其特征在于:所述耦合器為定向親合器。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，其特征在于:所述光纖為毫米級石英光纖。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，其特征在于:所述放電間隙為空氣間隙。
【專利摘要】本實用新型提供一種基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，包括激光器、耦合器、光纖和放電間隙；所述激光器發(fā)出的激光進入耦合器，經(jīng)過耦合器耦合的激光通過光纖傳輸?shù)椒烹婇g隙。本實用新型提供一種基于光纖傳輸?shù)募す庥|發(fā)系統(tǒng)，采用光纖傳輸納秒級激光后，可以實現(xiàn)激光脈沖的長距離任意路徑傳輸，并提高了放電間隙觸發(fā)的可靠性；本實用新型提供的激光觸發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，應(yīng)用該激光觸發(fā)系統(tǒng)開展了大量的觸發(fā)放電實驗研究，取得了豐富的試驗數(shù)據(jù)，為激光觸發(fā)間隙的研究以及工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
【IPC分類】H01T2/00
【公開號】CN205178263
【申請?zhí)枴緾N201521031759
【發(fā)明人】董勤曉, 劉之方, 周瑋, 黨冬, 閆曄, 李志遠, 陳沒, 李永亮, 李會兵, 余輝
【申請人】中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月11日