真空触发开关.doc

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1、真空触发开关真空触发开关(TriggeredVacuumSwitch,TVS)又称真空触发间隙(TriggeredVacuumGap,TVG)是真空开关的重要分支。作为电路控制器件，其结构是山密闭在真空室内两个或两组电绝缘的主电极(一般情况下还有触发电极)组成。主电极形成的间隙在常态下依靠高真空保持绝缘，当需要接通电路时，山外加触发能量使两主电极快速导通。早在60年代，美国GE公司就对TVS进行了大量的研究与开发工作。70年代初，印度科学家卡麦克夏(S.Kamakshaiah)等人研究了应用不同触发材料的TVS，加速了其实用化过程。80年代初，荷兰学者Damstri和中国魏荣

2、华等对TVS进行了应用研究，取得了大量有实用价值的研究成果。随着脉冲功率技术的发展和广泛的应用，尤其在特种电源的控制方面如大功率激光器电源和电物理研究中的储能系统控制以及电磁发射的能源控制等提出对高性能开发的需求。进入90年代以来，TVS有进一步的飞速的发展，TVS的种类和参数也有不断提高，使TVS扩大使用到电力系统作为控制元件之一，如在直流断路器和高压限流器中的应用等。可以预言，随着电磁工程领域及电力系统中高技术的应用不断深入和发展，TVS将担负越来越重要的角色。TVS的飞速发展是由于真空介质具有极高的绝缘水平和弧后等离子体的快速扩散，使它具有在较高频率下重复导通与关断高电

3、压大电流的能力。由于导电通道密闭在真空环境中而不受外界干扰，从而大大提高了TVS的可靠性指标。由于真空电弧的电弧电压很低，使电弧引入的能量相对大气电弧低得多，这就使TVS的电极烧蚀率极低，可以承载几十甚至数百千安的峰值电流，一次通载电荷量可达数百乃至上千库仑，而主电极寿命一般不受限制。在需要快速接通电路及精确控制接通时刻的场合，通过辅助触发材料的选择，TVS可达到数十纳秒级的导通时间。与正在发展的电力电子器件相比，结构简单和成本低是TVS的最大特点，如就导通和关断功能而言，目前采用电力电子器件由串并联达到TVS的功率水平，其成本要比TVS高几个数量级。总之，TVS是一种高性能

4、参数、高可革性、长寿命和低成本的电真空器件，因此TVS是一种极有前途的新一代电器元件。TVS有很多种类，按照应用场合的不同划分，可分下列3大类：1.接通型TVS此类TVS一般用于把电磁储能系统接通到应用网络，要求有足够的电荷量及电流峰值的承载能力，要求准确的接通时间和小的触发时延，有时要求足够小的电流上升时间以利于脉冲成型，但这种TVS一般对动态绝缘的要求不高，对弧后的恢复能力也几乎没有要求。2.合分型TVS此类TVS工作在交变电流场合，要求在电流过零点时能快速可靠地分断电路，并能立即承受较高的反向电压，即具有快速的介质恢复能力;对于电荷的承载能力虽然没有接通型的要求高，但如

5、TVS处于连续合分载荷的状态，则要求有足够的热功率消散能力，对触发寿命和触发系统的连续工作能力也有较高的要求。3.运动电极型TVS此类TVS的一个电极是可动的，类似真空开关灭弧室的动触头，触发极装在静端。动电极连接一快速操动机构，在需要长期通电时启动操动机构，使两电极长期闭合。一般机械开关的动作时间在毫秒级，而此类TVS实际上是可在微秒级时间内准确控制关合时刻的真空开关。TVS还可以按触发形式如沿面击穿触发与场击穿触发，或以主电极形式如棒状、平板状及纵向磁场型电极来分类。由于TVS还处于发展阶段，随着应用领域的不断拓宽，相信还会有新的TVS种类出现。