本發(fā)明屬于電力設(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)：

自2001年開始，中國(guó)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(bǔ)償成套設(shè)備，目前所有設(shè)備均實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，并具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)?；鸹ㄩg隙作為串補(bǔ)電容器組和金屬氧化物限壓器的主保護(hù)設(shè)備，在串補(bǔ)成套設(shè)備中占據(jù)重要地位，是串聯(lián)補(bǔ)償裝置安全可靠的關(guān)鍵設(shè)備。

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(dòng)、減小觸發(fā)時(shí)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(gè)重要的應(yīng)用即交流輸電線路串聯(lián)補(bǔ)償裝置中的火花間隙?；鸹ㄩg隙是串補(bǔ)裝置中的主要保護(hù)設(shè)備，為串補(bǔ)電容器組和限壓器提供主保護(hù)，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(qiáng)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(bǔ)火花間隙中，可以更好地控制間隙放電，并大幅提高串補(bǔ)間隙的工作可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明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(jí)激光后，可以實(shí)現(xiàn)激光脈沖的長(zhǎng)距離任意路徑傳輸，并提高了放電間隙觸發(fā)的可靠性。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

本發(fā)明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(jìn)入耦合器，經(jīng)過(guò)耦合器耦合的激光通過(guò)光纖傳輸?shù)椒烹婇g隙。

所述激光器發(fā)出的激光和經(jīng)過(guò)耦合器耦合的激光均為納秒級(jí)激光。

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。

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。

所述激光器發(fā)出的納秒級(jí)激光進(jìn)入耦合器進(jìn)行耦合，經(jīng)過(guò)耦合的納秒級(jí)激光通過(guò)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(guò)透鏡的納秒級(jí)激光通過(guò)圓孔，實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)激光直接觸發(fā)放電間隙放電或納秒級(jí)激光聚焦到高壓電極表面觸發(fā)放電間隙放電。

所述高壓電極和低壓電極之間的距離為10～30mm。

所述所述高壓電極和低壓電極之間的距離為15～25mm。

所述激光器為氣體激光器，所述氣體激光器為燈泵脈沖激光器。

所述耦合器為定向耦合器。

所述光纖為毫米級(jí)石英光纖。

所述放電間隙為空氣間隙。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1)光纖傳輸納秒級(jí)激光，進(jìn)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)點(diǎn)；

2)采用光纖傳輸納秒級(jí)激光后，可以實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)激光的長(zhǎng)距離任意路徑傳輸；

3)采用光纖傳輸納秒級(jí)激光后，提高了空氣間隙觸發(fā)的可靠性；

4)本發(fā)明提供的激光觸發(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(shí)驗(yàn)研究，取得了豐富的試驗(yàn)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(shuō)明

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(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明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(jìn)入耦合器，經(jīng)過(guò)耦合器耦合的激光通過(guò)光纖傳輸?shù)椒烹婇g隙。

所述激光器發(fā)出的激光和經(jīng)過(guò)耦合器耦合的激光均為納秒級(jí)激光。

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。

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。

所述激光器發(fā)出的納秒級(jí)激光進(jìn)入耦合器進(jìn)行耦合，經(jīng)過(guò)耦合的納秒級(jí)激光通過(guò)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(guò)透鏡的納秒級(jí)激光通過(guò)圓孔，實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)激光直接觸發(fā)放電間隙放電或納秒級(jí)激光聚焦到高壓電極表面觸發(fā)放電間隙放電。

所述高壓電極和低壓電極之間的距離為10～30mm。

所述所述高壓電極和低壓電極之間的距離為15～25mm。

所述激光器為氣體激光器，所述氣體激光器為燈泵脈沖激光器。

所述耦合器為定向耦合器。

所述光纖為毫米級(jí)石英光纖。

所述放電間隙為空氣間隙。

激光器產(chǎn)生的納秒級(jí)激光脈沖聚焦于放電間隙內(nèi)時(shí)，如果納秒級(jí)激光能量足夠大，焦點(diǎn)及其附近的空氣就會(huì)放電，在電場(chǎng)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(jí)激光在空氣中傳輸受大氣環(huán)境的影響較大，很難保證進(jìn)行幾十米甚至數(shù)百米以上的長(zhǎng)距離傳輸后，納秒級(jí)激光再直接聚焦于所要求的位置使空氣電離。同時(shí)，串補(bǔ)裝置用火花間隙安裝在與線路相同電位的串補(bǔ)平臺(tái)上，距離地面一般為5m以上，且能保證激光器穩(wěn)定運(yùn)行的串補(bǔ)控制保護(hù)小室一般距離串補(bǔ)平臺(tái)數(shù)百米以上，激光很難通過(guò)空氣直接傳輸?shù)交鸹ㄩg隙中以實(shí)現(xiàn)可靠間隙的觸發(fā)。

激光器產(chǎn)生的納秒級(jí)激光進(jìn)入耦合器，在耦合器中輸出到光纖中，納秒級(jí)激光通過(guò)光纖傳輸?shù)绞┘右欢妷旱目諝忾g隙，通過(guò)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(chǎng)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(jí)激光直接通過(guò)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(jí) 激光可以沿隨意彎曲的光纖傳輸，避免了納秒級(jí)激光直接在空氣中傳輸距離較長(zhǎng)且激光器的激光輸出口與所需激光聚焦點(diǎn)不在同一平面時(shí)需要多次通過(guò)透鏡折、反射的問(wèn)題，提升了激光觸發(fā)間隙的應(yīng)用范圍。

本發(fā)明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(wú)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(yùn)行的環(huán)境中，通過(guò)光纖傳輸后：

1)激光觸發(fā)空氣間隙放電

如前面所述，足夠能量的激光脈沖通過(guò)光纖傳輸?shù)娇諝忾g隙中，通過(guò)透鏡聚焦于電極間某一點(diǎn)致使氣體電離形成等離子體，畸變電極間電場(chǎng)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。

2)激光聚焦到電極表面觸發(fā)間隙放電

通過(guò)光纖傳輸?shù)募す饩劢褂诮饘匐姌O表面，其聚焦點(diǎn)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(chǎng)，從而導(dǎo)致間隙放電。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實(shí)施例依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。