本发明专利技术公开了一种兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置，其包括初始脉冲发生器、中储段、峰化电容器、开关以及天线；其特殊之处是：还包括由内之外依次设置的N层绝缘腔体；N≥2；峰化电容器、开关均位于最内层的绝缘腔体中；天线一端与开关连接，另一端依次穿过多层绝缘腔体延伸至外部大气；每层绝缘腔体均采用真空导入工艺的环氧玻璃纤维增强绝缘筒制成；该装置的提出解决了大型模拟装置建设中的高压绝缘的技术难题，大大提高了模拟装置输出脉冲电压指标。标。标。
【技术实现步骤摘要】
一种兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置
[0001]本专利技术涉及快前沿电磁脉冲场产生装置，具体涉及一种兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置。
技术介绍
[0002]脉冲功率技术是在时间尺度上对能量进行压缩来获得高功率脉冲。高压快前沿双指数脉冲常采用两级压缩电路来实现，也就是通过Marx电路、中储电路和峰化电路两级脉冲压缩来实现。Marx电路产生几百纳秒的脉冲，中储电路产生几十纳秒脉冲，峰化电路产生几纳秒脉冲。
[0003]现有快前沿电磁脉冲场产生装置的结构和工作原理如图1所示，由初级脉冲产生器1产生一个前沿较慢的高压脉冲，通过中储段2进行脉冲压缩，中储段高压脉冲输出端3给峰化电容器7快速充电，峰化电容器7充电到几百千伏电压后，开关6击穿，快前沿电脉冲通过天线5传播，从而产生几百千伏的电磁脉冲场。为了产生快前沿电磁脉冲场要求峰化电容器7电感小，设计峰化电容器7的高度应尽可能低，一般将峰化电容器7放置于高气压SF6气体绝缘腔体4中，但由于目前这种结构腔体4与天线5交界面的外绝缘是利用大气压空气进行绝缘的，现有产生装置的结构只能几百千伏快前沿电磁脉冲场，无法产生兆伏级快前沿电磁脉冲场。
技术实现思路
[0004]为了解决
技术介绍
中现有快前沿电磁脉冲场产生装置只能够产生几百千伏的电磁脉冲场，无法产生兆伏级电磁脉冲场的问题，本专利技术提供了一种兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置。
[0005]本专利技术采用的技术方案：
[0006]提供了一种兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置，包括初始脉冲发生器、中储段、峰化电容器、开关以及天线；
[0007]还包括由内之外依次设置的N层绝缘腔体；N≥2；
[0008]峰化电容器、开关均位于最内层的绝缘腔体中；天线一端与开关连接，另一端依次穿过多层绝缘腔体延伸至外部大气；
[0009]每层绝缘腔体均采用真空导入工艺的环氧玻璃纤维增强绝缘筒制成；
[0010]最内层绝缘腔体内填充0.5Mpa至1.6Mpa的SF6气体；
[0011]最外层绝缘腔体内填充0.1至0.12Mpa的SF6气体；
[0012]中间每层绝缘腔体内SF6气体气压从0.1Mpa至0.5Mpa之间逐渐递增。
[0013]进一步地，上述N＝3；
[0014]最内层绝缘腔体内填充0.5Mpa至1.6Mpa的SF6气体；
[0015]中间层绝缘腔体内填充0.1Mpa至0.5Mpa的SF6气体；
[0016]最外层绝缘腔体内填充0.1至0.12Mpa的SF6气体。
[0017]进一步地，上述最内层绝缘腔体的内径为1200mm，高度540mm；
[0018]所述中间层绝缘腔体的内径为3000mm，高度1200mm；
[0019]所述最外层绝缘腔体的内径为7000mm，高度2000mm。
[0020]进一步地，上述最外层绝缘腔体采用柔性气囊制作。
[0021]进一步地，上述最内层绝缘腔体的压力大小根据输出电压的有效作用时间、峰化电容绝缘距离及SF6气体绝缘下峰化电容沿面闪络阈值进行计算，具体计算公式为：
[0022][0023]式中：k
±
和n为常数；对于SF6气体，k为44，n为0.4；
±
代表输出电压的极性；E1
br
为SF6气体绝缘下峰化电容沿面闪络阈值，取值范围是100
‑
200kV/cm，t
eff
为输出电压的有效作用时间，单位为μs；d1代表峰化电容绝缘距离；P1为最内层绝缘腔体的压力大小。
[0024]进一步地，上述最内层绝缘腔体的沿面闪络距离根据输出电压的有效作用时间、SF6气体绝缘下中间层绝缘腔体的压力大小，以及最内层绝缘腔体的外沿面闪络阈值进行计算；
[0025]具体计算公式为：
[0026][0027]式中：k
±
和n为常数，k为44，n为0.4；
±
代表输出电压的极性；E2
br
为SF6气体绝缘下最内层绝缘腔体的外沿面闪络阈值，取值范围是55
‑
65kV/cm，t
eff
为输出电压的有效作用时间，单位为μs；P2为SF6气体绝缘下中间层绝缘腔体的压力大小，取值范围0.1
‑
0.5Mpa；d2为最内层绝缘腔体的沿面闪络距离；
[0028]根据最内层绝缘腔体的沿面闪络距离d2，再结合天线角度得到最内层绝缘腔体尺寸。
[0029]进一步地，上述中间层绝缘腔体的沿面闪络距离d3根据输出电压的有效作用时间、SF6气体绝缘下最外层绝缘腔体压力大小以及中间层绝缘腔体的外沿面闪络阈值进行计算；
[0030]具体计算公式为：
[0031][0032]式中：k
±
和n为常数，k为44，n为0.4；
±
代表输出电压的极性；E3
br
为SF6气体绝缘下中间层绝缘腔体的外沿面闪络阈值，取值范围是55
‑
65kV/cm，t
eff
为输出电压的有效作用时间，单位为μs；P3为SF6气体绝缘下最外层绝缘腔体的压力大小，取值范围0.1
‑
0.12Mpa，d3为中间层绝缘腔体的沿面闪络距离；
[0033]根据中间层绝缘腔体的沿面闪络距离d3，再结合天线角度得到中间层绝缘腔体尺寸。
[0034]进一步地，上述最外层绝缘腔体的的沿面闪络距离根据输出电压的有效作用时间、大气压、以及大气绝缘下最外层绝缘腔体的外沿面闪络阈值进行计算，具体计算公式为：
[0035][0036]式中：k
±
和n为常数；k为22，n为0.6；
±
代表输出电压的极性；E4
br
为大气绝缘下最外层绝缘腔体的外沿面闪络阈值，取值范围是20
‑
30kV/cm，t
eff
为输出电压的有效作用时间，单位为μs；d4代表最外层绝缘腔体的沿面闪络距离；P4为大气压力。
[0037]本专利技术的有益效果是：
[0038]本专利技术基于真空导入工艺的环氧玻璃纤维增强多层嵌套玻璃绝缘技术和柔性气囊组合等技术解决了大型模拟装置建设中的高压绝缘的技术难题，大大提高了模拟装置输出脉冲电压指标。
[0039]1、本专利技术为了提高沿面击穿电压，设计了耐高气压1.6Mpa的真空导入工艺的环氧玻璃纤维增强绝缘腔体，充入高气压SF6，通过该工艺可以大大提高峰化电容器的工作电压；
[0040]2、为了提高最内层绝缘腔体与高压引入端以及最内层绝缘腔体与天线外沿面闪络击穿电压，设计了耐高气压0.5Mpa的真空导入工艺的环氧玻璃纤维增强绝缘腔体，通过该技术可以提高最内层绝缘腔体的工作的电压。
[0041]3、为了提高中间层绝缘腔体9与高压引入端3以及中间层绝缘腔体与天线外沿面击穿电压，设计了柔性气囊作为最外层绝缘腔体，一方面该本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置，包括初始脉冲发生器、中储段、峰化电容器、开关以及天线；其特征在于：还包括由内之外依次设置的N层绝缘腔体；N≥2；峰化电容器、开关均位于最内层的绝缘腔体中；天线一端与开关连接，另一端依次穿过多层绝缘腔体延伸至外部大气；每层绝缘腔体均采用真空导入工艺的环氧玻璃纤维增强绝缘筒制成；最内层绝缘腔体内填充0.5Mpa至1.6Mpa的SF6气体；最外层绝缘腔体内填充0.1至0.12Mpa的SF6气体；中间每层绝缘腔体内SF6气体气压从0.1Mpa至0.5Mpa之间逐渐递增。2.根据权利要求1所述的兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置，其特征在于：所述N＝3；最内层绝缘腔体内填充0.5Mpa至1.6Mpa的SF6气体；中间层绝缘腔体内填充0.1Mpa至0.5Mpa的SF6气体；最外层绝缘腔体内填充0.1至0.12Mpa的SF6气体。3.根据权利要求1所述的兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置，其特征在于：所述最内层绝缘腔体的内径为1200mm，高度540mm；所述中间层绝缘腔体的内径为3000mm，高度1200mm；所述最外层绝缘腔体的内径为7000mm，高度2000mm。4.根据权利要求3所述的兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置，其特征在于：所述最外层绝缘腔体采用柔性气囊制作。5.根据权利要求1所述的兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置:其特征在于：所述最内层绝缘腔体的压力大小根据输出电压的有效作用时间、峰化电容绝缘距离及SF6气体绝缘下峰化电容沿面闪络阈值进行计算，具体计算公式为：式中：k
±
和n为常数；对于SF6气体，k为44，n为0.4；
±
代表输出电压的极性；E1
br
为SF6气体绝缘下峰化电容沿面闪络阈值，取值范围是100
‑
200kV/cm，t
eff
为输出电压的有效作用时间，单位为μs；d1代表峰化电容绝缘距离；P1为最内层绝缘腔体的压力大小。6.根据权利要求1所述的兆伏级快前沿电磁脉冲场产生装置，其特征在于：所述最内层绝缘腔体的沿面闪络距离根据输出电压的有效作用时间、SF6气体绝缘下中间层绝缘腔体的压力大小，以及最内层绝缘腔体的外沿面闪络阈值进行计算；具体计算公式为：式中：k
【专利技术属性】
技术研发人员：王海洋，陈伟，何小平，谢霖燊，吴伟，孙楚昱，肖晶，程乐，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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