真空断路器工作原理及作用

文章摘要：这些真空间隙的击穿机理表明，真空电极的材料与电极的表面状况对真空间隙的绝缘都是非常要害的因素。真空间隙的绝缘耐受能力与在先的分合闸操作工况有关真空断路器接触间隙的击穿电压，因耐压实验前不同工况的分合闸操作有相应的不同结果，意大利哥伦布(Colombo)工程师在设备讨论会上有文论述过这方面的问题:试验对象是24KV断路器，铜铬触头，额定开断电流16KA，额定电流630A，触头开距15。8mm，触头分闸速度1。1m/s，合闸速度为0。6m/s。试验程序列于表1。在关合---分闸操作(试验系列2~5)后产生的最大击穿电压比空载循环(试验系列1)后给出的数值低，这意味着触头击穿距离受电弧电流的影响而减

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　　这些真空间隙的击穿机理表明，真空电极的材料与电极的表面状况对真空间隙的绝缘都是非常要害的因素。

　　真空间隙的绝缘耐受能力与在先的分合闸操作工况有关

　　真空断路器接触间隙的击穿电压，因耐压实验前不同工况的分合闸操作有相应的不同结果，意大利哥伦布(Colombo)工程师在设备讨论会上有文论述过这方面的问题:试验对象是24KV断路器，铜铬触头，额定开断电流16KA，额定电流630A，触头开距15。8mm，触头分闸速度1。1m/s，合闸速度为0。6m/s。试验程序列于表1。

　　在关合---分闸操作(试验系列2~5)后产生的最大击穿电压比空载循环(试验系列1)后给出的数值低，这意味着触头击穿距离受电弧电流的影响而减小；同时，系列2和系列5所测得的数值亦小于系列3和系列4的试验值，而电流过零波形和极性似乎无明显影响。试验结果证实了开闭操作的形式对断路器触头之间的绝缘耐受能力有影响，击穿电压在30~50kV范围内，击穿距离为0。6~2mm之间，击穿时触头的电场强度为25~44kV。

表1试验程序及内容表

试验序号

试验电流

项号

操作/试验顺序

1 　 1-1

1-2

1-3

1-4

合闸-分闸

冲击绝缘电流

1分钟工频试验

高频熄弧能力试验

2 100额定开断电流 2-1

2-2

2-3

2-4

关合--开断

冲击绝缘试验

1分钟工频试验

高频熄弧能力试验

3 30额定开断电流 　 用30额定开断电流值，不同的电流波极性按2。1~2。4逐项试验 4 10额定开断电流 　 用60额定开断电流值重复进行2。1~2。4的逐项试验

　　意大利哥伦布工程师上述实验的结果表明，真空开关在开断大电流后，其真空减小绝缘强度会下降是一种普遍现象。因此，我国早期的真空断路器在开断故障后，间隙绝缘会下降，达不到产品技术条件的绝缘水平，故能源部对户内高压真空断路器订货要求(部标DL403--91)答应在真空断路器电寿命试验后，极间耐压值降为原标准的80作试验，假如通过，就认为该断路器的型式试验合格。那么，如何解释目前许多真空断路器制造厂在作产品介绍时，反复强调它们的真空断路器电寿命试验后，间隙的绝缘强调不降低呢?我们以10kV真空断路器为例来对此作说明:真空灭弧室经过技术和工艺改进，极间绝缘水平同早期产品比较，提高很多例如可达到A值，远比产品标准规定的耐压值C(工频42kV，冲击75kV)高得多，出厂新品按C值试验当然不会击穿，电寿命试验后，间隙绝缘水平由A值降为B值，但B值>C值，故按C值去校核其绝缘，试验时亦不会发生击穿。而老产品的A''值是大于C值，出厂新品按C值考核，当然能通过，开断故障后，由A"值降到B"值。

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提高真空灭弧室绝缘耐受能力的措施

　　真空断路器要向高电压使用领域发展，提高真空灭弧室断口极间绝缘耐受能力制成额定电压较高的单独断口真空灭弧室的经济意义是巨大的，不但可减少串联断口的数量，而且使断路器结构简单，从而提高了设备可靠性并使设备造价亦相应降低。提高单断口真空灭弧室的绝缘耐受能力主要在下列三方面采取措施。

真空灭弧室内触头间耐压强度的提高

　　前面以说过，在灭弧室内部高度真空的情况下，触头间存在的气体非常稀少，不会受极间电压而产生游离，但极间发生击穿是客观存在，从而产生几种真空绝缘破坏机理的解释。真空间隙实际击穿时，有可能是几种机理同时发生作用，而且击穿途径中总是有游离气体存在，这是由施加电压后产生的金属蒸汽或触头释放了所吸附的气体提供的。基于此点出发，采取下列措施以提高真空灭弧室触头间隙的耐压性能:

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