ක්ෂිතිජ විද්යුත් පෙරාගමනයේ SF6 සහ වායු අවකාශය අතර සාමාන්ය වෙනස
高压开关设备中真空断路器与SF6断路器的比较
当涉及到中断故障电流，特别是那些与非常陡峭的瞬态恢复电压 (TRV) 相关的电流时，由于其优异的介质恢复特性，真空断路器比SF6（六氟化硫）断路器具有显著优势。以下是一个详细的比较，包括在击穿统计、后期击穿行为以及特定应用（如感性负载切换和电容器组切换）中的性能差异。
1. 介质恢复和瞬态恢复电压 (TRV)
真空断路器:
快速介质恢复: 真空断路器以其极快的介质恢复而闻名，这在处理高TRV率时至关重要。电流中断后，真空间隙迅速恢复其绝缘性能，使其在处理陡峭的TRV条件时非常有效。
在陡峭TRV中的优越性能: 这种快速恢复时间使真空断路器能够比SF6断路器更有效地处理具有非常陡峭上升率的瞬态恢复电压。快速恢复绝缘性能可最大限度地降低TRV阶段重新点燃的风险。
SF6断路器:
较慢的介质恢复: 虽然SF6断路器仍然有效，但其介质恢复速度比真空断路器慢。这意味着在陡峭的TRV事件中，在绝缘完全恢复之前存在更高的重新点燃或击穿风险。
不太适合陡峭TRV: 在TRV具有非常陡峭上升率的应用中，SF6断路器可能不如真空断路器表现良好，可能导致断路器承受更大的应力并增加故障风险。
2. 击穿统计
真空断路器:
高击穿电压: 原则上，真空间隙具有非常高的击穿电压，这使得它们在大多数工作条件下都非常可靠。
中等电压下击穿概率小: 尽管击穿电压很高，但在相对适中的电压下仍存在非常小的击穿概率。然而，这种概率极其低，在实际应用中通常不是问题。
SF6断路器:
较低的击穿电压: SF6间隙通常具有比真空间隙更低的击穿电压，这意味着它们在某些条件下更容易击穿。
更一致的性能: 尽管SF6断路器的击穿电压较低，但它们在广泛的运行条件下表现出更可预测和一致的性能。
3. 后期击穿行为
真空断路器:
自发后期击穿: 真空断路器的一个独特特征是它们可能会经历自发的后期击穿，这可能发生在电流中断后的几百毫秒内。这种现象很少见，但可能由于残留电离或其他因素而发生。
后果有限: 由于真空间隙在击穿后立即恢复其绝缘性能，这种后期击穿事件的后果很小。这种自愈特性确保了断路器保持功能性和安全性。
SF6断路器:
无后期击穿: SF6断路器不会表现出后期击穿行为，因为SF6气体在电流中断后会迅速去电离，恢复间隙的绝缘性能。
4. 在感性负载切换中的性能
真空断路器:
较高的再点燃率: 在感性负载切换中，特别是在切换并联电抗器时，真空断路器在一个工频电流零点处往往会经历多次重复再点燃。这是由于快速的介质恢复，如果TRV超过断路器的能力，则可能导致再点燃。
缓解策略: 为缓解这一问题，可以使用预插入电阻或缓冲电路等特殊措施来限制TRV并减少再点燃的可能性。
SF6断路器:
较低的再点燃率: SF6断路器在感性负载切换应用中通常具有较低的再点燃率。这是因为SF6的缓慢介质恢复允许绝缘性能逐渐建立，从而降低了再点燃的可能性。
5. 电容器组切换
真空断路器:
预击穿电弧问题: 在切换电容器组时，真空断路器必须避免非常高的涌流。在触头完全闭合之前发生的预击穿电弧可能会恶化接触系统的介电性能，导致潜在故障。
缓解措施: 为防止这种情况，用于电容器组切换的真空开关设备通常包括预插入电阻或受控闭合机制等功能，以限制涌流并保护断路器。
SF6断路器:
更好地处理涌流: SF6断路器通常更适合电容器组切换，因为它们可以处理更高的涌流而不显著恶化介电性能。这使它们成为预期高涌流应用的首选。
6. 触头系统设计
真空断路器和SF6断路器的触头系统设计不同，以适应各自的运行原理：
SF6断路器（左）:
SF6断路器的触头系统设计用于与气体介质配合工作，该气体介质提供了出色的灭弧性能。触头通常较大且更坚固，以处理与SF6相关的更高电流和能量耗散。
真空断路器（右）:
真空断路器的触头系统更简单紧凑，因为真空环境提供了出色的绝缘和灭弧能力。触头通常由铜钨合金等材料制成，这些材料具有高熔点和良好的导电性。
结论
总之，由于其快速的介质恢复，真空断路器在具有非常陡峭的瞬态恢复电压的应用中表现出色，使其在处理高TRV率方面优于其他类型。然而，在感性负载切换中它们可能会经历更多的再点燃，并且在切换电容器组时需要小心管理以避免预击穿电弧。另一方面，SF6断路器在击穿统计方面提供更一致的性能，并且更适合处理高涌流，因此在电容器组切换中是更好的选择。选择真空断路器还是SF6断路器取决于具体应用和被切换的负载类型。
