什么是真空断路器.docx

什么是真空断路器什么是真空断路器？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，接地故障点又未被去除，那么有电母线的对 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提高灭 弧室断口电压，使单断口真空断路器向高电压等级开展的主 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稀薄的空间，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）1托=1316Pa, 1毫巴二lOOPa）我们通常所 说真空灭弧室内部的真空度要达10-4托是指灭弧室内的气 体压强仅为"万分之一 mm水银柱高”，亦即是lo31xl0-2Pao"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，都能提高极间间隙绝 缘强度其击穿机理至今还不清楚，因为真空灭弧室内部真 空度高于10-4托，这样稀薄空气的空间，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，条件是在均匀电场的 情况下，其间隙击穿电压Uj可表示为：Uj=KLaL间隙距离；a间隙系数（间隙5mni时，a=0o 5）由派森定理的"V"形关系曲线中看出，当真空度达103 托时出现拐点，拐点附近曲线变得平坦，击穿电压几乎无变 化当真空度和间隙距离一样时，其击穿电压那么随触头电极 材料发生变化，电极材料机械强度高，熔点高时，真空间隙 的击穿电压亦随之提高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，不会发生碰撞别离而使真空间隙 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，在电极微观外表的突出局部发生电 子发射或蒸发逸出，撞击阳极使局部发热，继续放出离子或 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Fowler and Noraheim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，与电极外表的逸出有关。

在小的间隙(〈1mm)及短脉冲电压情况下，可以合理地认 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，有的学者认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，由于场发射电流的焦 耳发热效应，使阴极外表突出物的温度升高，当温度到达临 界点时，突出物熔化产生蒸汽引起击穿2)阳极引起的击穿：由于阴极发射的电子束，轰击阳极 使某点发热产生熔化和蒸汽而发生间隙击穿产生阳极引起 击穿的条件与电场提高系数和间隙距离有关微块引起击穿的解释假设在电极外表附着较轻松的微块，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，由于冲击发热 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外表沾污，将发生微放电现象微放电是一 种小的自抑制熄灭的电流脉冲，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说明，真空电极的材料与电极 的外表状况对真空间隙的绝缘都是非常关键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，铜格触头，额定开断电流16KA,额定电流 630A,触头开距15。

8mm,触头分闸速度1lm/s,合闸速 度为06m/so试验程序列于表1在关合-一分闸操作（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06〜2mm之间，击穿时触头的 电场强度为25〜44kV。