在"闪光Ⅱ"上进行了水介质多针自击穿开关实验研究.开关由2个或4个开关间隙、预脉冲屏蔽板及其支撑结构组成.介绍了开关结构及其集中参数等效电路模型,并给出了部分参数计算方法.开关间隙在约60 ns时间内被近似线性地充电至约1 MV,开关的放电电流、输入和输出电压分别用罗果夫斯基线圈和硫酸铜水电阻分压器测试.进行了2个间隙结构和4个间隙结构开关实验,开关的放电电流200～550 kA,平均击穿场强600～900 kV/cm.开关间隙抖动小于4 ns,开关间隙的击穿迟滞时间约为60 ns,2个间隙结构开关的间隙之间的击穿同步性能可以优于3 ns,4个间隙结构开关的间隙之间的击穿同步性能可以优于5 ns.预脉冲被有效地压缩,输出电压的?ぢ龀宸翟嘉淙氲缪乖ぢ龀宸档?0%,从180 kV压缩至约90 kV,作用时间由600 ns压缩至60 ns.

在1 MV水介质自击穿开关降压实验的基础上,设计了用于脉冲功率装置的水介质输出开关,设计的最高运行电压为4 MV,放电电流600 kA.4 MW水介质自击穿开关为同轴-三平板结构,由输入输出电极、预脉冲屏蔽板和连接部件组成.在结构设计中拟使用电流线圈测量每个通道的放电电流,用开关前后传输线上靠近开关端的D-dot测量开关的输入输出电压.对开关间隙进行了2维和3维静电场分析,结果发现二者差别较大,3维静电场分析应该更接近实际电场分布.

在"闪光-Ⅱ"装置上进行了1 MV同轴型水介质多针自击穿开关实验研究.开关击穿电压1～1.5 MV,开关总电流200～550 kA,电脉冲的脉宽约150 ns,上升前沿约60 ns.每个开关间隙的放电电流和输入输出电压分别用Rogowski线圈和CuSO4水电阻分压器测试.介绍了分压器的设计和标定,分析了产生误差的原因.针对类似测试,提出几点完善措施:测试电流线圈要密封隔水;水电阻分压器的第1级分压的分压比不能过大;调节CuSO4溶液的浓度,使水电阻的阻值满足频率响应的要求;注意分压器的放置方式;分压器和电流线圈的输出电压设计要适中.

在西北核技术研究所的"闪光-Ⅱ"装置上进行了水介质多针自击穿开关实验研究,该开关由2个或4个开关间隙、1个预脉冲屏蔽板及其支撑结构组成.给出了实验研究所使用的测试方法及波形分析方法(两个判据).开关输入预脉冲较大时,可以认为开关输出波形的预脉冲作用时间就是开关的击穿延迟时间,故可以利用波形的预脉冲确定开关的自击穿延迟时间和开关间隙的击穿分散性以及间隙之间的击穿同步分散性;在实验测试分析过程中,可以利用间隙自击穿放电电流的dI/dt信号判断开关间隙的自击穿状态.分析表明,这两个判据可有效地确定开关的特性参数和击穿状态.

介绍了具有预脉冲屏蔽板的水介质脉冲形成开关的结构和等效电路模型,给出模型中等效参数的计算方法.使用Pspice软件对该模型进行了电路模拟,着重分析预脉冲屏蔽板结构对输入、输出脉冲的影响,同时分析了开关电感和电极间隙电容对电压波形的作用.模拟结果表明,开关输入、输出端的对地电容对电压波形影响很大,开关电感和电极间隙电容的影响相对较小.对比"闪光二号"加速器上进行的水介质自击穿开关实验波形和模拟波形,说明在一定范围内等效模型是可以采用的.设计开关结构时,应先合理调整屏蔽板的位置以确定其对地电容,尽量兼顾减小开关电容和电感,屏蔽板开孔大小需选取适当.