增强型等离子体喷射装置及其触发极限

江苏–白鹤滩±800 kV特高压混合直流输电工程中，采用可控避雷器实现柔性直流母线的过电压保护，但是当可控避雷器不能满足泄能需求时，亟需超快速动作旁路保护开关在1 ms内将柔性直流母线快速接地，实现对系统的保护。兆伏级SF6气体触发间隙具有高耐压、大通流、经济性好的优点极具工程应用的潜力，但实现其在极低工作系数下的触发导通极为困难。文中首次设计了一种增强型等离子体喷射装置，通过聚四氟乙烯毛细管内金属丝电爆炸的方式产生稠密的热金属等离子体并喷射至间隙中，实现了高气压SF6中等离子体喷射高度的显著提升。并研究了铝丝直径、触发电压和环境介质气压对等离子体喷射特性的影响规律，研究结果表明：铝丝直径越大、触发电压越高、环境介质气压越低，装置的喷射能力越强。当触发电压为–4 kV、铝丝直径为800μm时，等离子体在0.5 MPa SF6中最大喷射高度超过8 cm。最后，通过实验研究了增强型等离子体喷射装置的触发极限，在上电极电压–80 kV(工作系数低至4.22%)时，仍能够可靠触发间隙距离9 cm长的兆伏级SF6气体开关导通，平均导通时延(542±43)μs，满足工程需求。