真空断路器——真空度

　　真空断路器——真空度 真空断路器——真空度 —— 真空断路器处于合闸位置时，其对地绝缘由支持绝缘子承受，一旦真空断路 器所连接的线路发生永久接地故障， 断路器动作跳闸后，接地故障点又未被清除，则有电母线的对地绝缘亦要由 该断路器断口的真空间隙承受；各种故障开断 时，断口一对触子间的真空绝缘间隙要耐受各种恢复电压的作用而不发生击穿。 因此，真空间隙的绝缘特性成为进步灭弧室断口电压，使单断口真空断路器向高 电压等级发展的主要研究课题。 真空度的表示方式 绝对压力低于一个大气压的气体淡薄的空间，称为真空空间，真空度越高即 空间内气体压强越低。真空度的单位有三 种表示方式:托(即 1 个 mm 水银柱高)， 毫巴(103bar)或帕(帕斯卡:Pa)。 托=131。 (1 6Pa，1 毫巴=100Pa)我们通常所说 真空灭弧室内部的线 托是指灭弧室内的气体压强仅为万分之一 mm 水银柱高，亦等于 1。31x10-2Pa。 派森定理亦有译为巴申定律，是指间隙电压耐受强度与气体压力之间的 关系。图 1 表示派森定理的关系曲线呈V 字形，即充气压力的增加或降低，都能进步极间间隙绝缘强度。其击穿机理至今 还不清晰，由于真空灭弧室内部线 托，这样淡薄空气的空间，气体分子的自由行程为 103mm，在真空灭弧 室这么大小的容积内，发生碰撞的机率几 乎是零。因此不会发生碰撞游离而使真空间隙击穿。派森定理的V形曲线是实 验得出的，前提是在平均电场的情况下， 其间隙击穿电压 Uj 可表示为: Uj=KLa L------间隙间隔； a------间隙系数(间隙5mm 时 a=1，5mm 时，a=0。5) 由派森定理的V形关系曲线 托时泛起拐点，拐点周围 曲线变得平坦，击穿电压几乎无变化。 认真空度和间隙间隔相同时，其击穿电压则随触头电极材料发生变化，电极 材料机械强度高，熔点高时，真空间隙的 击穿电压亦随之进步。 真空绝缘的破坏机理 前面已说过，在真空灭弧室这样高度真空度的空间内，气体分子的自由行程 很大，不会发生碰撞分离而使真空间隙在 高压电作用下会击穿又是客观存在，于是就有种解释真空绝缘会破坏的机理，场 致发射引起击穿，微块引起击穿和微放电 导致击穿。 场致发射论对真空间隙所以能发生击穿的解释 间隙电场能量集中，在电极微观表面的凸起部门发生电子发射或蒸发逸出， 撞击阳极使局部发烧，继承放出离子或蒸 汽，正离子再撞击阴极发生二次发射，相互不断积累，最后导致间隙击穿。 著名的 FowlerandNoraheim 场发射电流 I 表达式为: I=AE2e-B/E 式中 E------电场强度； A------常数，与发射点的面积有关； B------常数，与电极表面的逸出有关。 在小的间隙(1mm)及短脉冲电压情况下，可以公道地以为真空间隙击穿是 由场致发射引起的，但在长间隙及连续加 压与长脉冲电压下，有的学者以为真空的击穿尚存在其它机理: (1)阴极引起的击穿；在强电场下，因为场发射电流的焦耳发烧效应，使阴极表 面凸起物的温度升高，当温度达到临界点 时，凸起物熔化产生蒸汽引起击穿。 (2)阳极引起的击穿:因为阴极发射的电子束，轰击阳极使某点发烧产生熔化和蒸 汽而发生间隙击穿。产生阳极引起击穿的 前提与电场进步系数和间隙间隔有关。 微块引起击穿的解释 假设在电极表面附着较轻松的微块，在电场作用下，微块脱落而且加速，这 微块撞击对面的电极时，因为冲击发烧可 使其本身熔化产生蒸汽，引起击穿。 微放电导致真空间隙击穿的解释 电极的阴极表面沾污，将发生微放电现象。微放电是一种小的自按捺熄灭的 电流脉冲，它的总放电电荷 3107C，存在 时间由 50ms 到几 ms，放电一般发生在大于 1mm 的间隙中。 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 的绝缘都长短常要害的因素。