Princip řešení pro vysokonapěťový vakuový přerušovač

Zvyšování dielektrické pevnosti v vakuumových mezích pro vysokonapěťovou izolaci
Existují především dvě metody, jak zvýšit dielektrickou pevnost vakuumové meze, aby splňovala požadavky na izolaci při vysokém napětí (VH):

Zvýšení vzdálenosti kontaktů v konfiguraci s dvěma kontakty: V vakuu je proražení především povrchovým efektem, který je silně ovlivněn stavem povrchů kontaktů. Na rozdíl od SF6 plynu, kde je proražení především objemovým efektem, který se lineárně mění s délkou mezery, je vakuumové proražení více závislé na kvalitě a stavu povrchů kontaktů. Dielektrická pevnost v vakuu nabízí vynikající výkon i u malých mezí (2–4 mm), ale postupně nasycuje, když délka mezery přesahuje tento rozsah. Zvýšení vzdálenosti kontaktů tedy může zlepšit dielektrickou pevnost, ale pouze do určitého bodu, poté další zvětšení délky mezery přináší stále menší výnosy.

Umístění dvou nebo více mezí v sérii (vícekontaktové vypínače): Vícekontaktové vypínače jsou navrženy tak, aby rovnoměrně distribuovaly napětí mezi několika mezemi, což zajišťuje konzistentní výkon během běžného provozu i při přepínání. Umístěním dvou nebo více mezí v sérii lze dosáhnout požadované úrovně vydržení napětí s celkovou vzdáleností kontaktů, která je menší než by byla potřeba u jedné mezery. Tento přístup využívá princip ideálního rozdělení napětí mezi mezemi, kde každá mezera nese stejnou část celkového napětí. Gradační kondenzátory se často používají k zajištění rovnoměrné distribuce napětí mezi všemi přerušovacími místy, což dále zvyšuje spolehlivost a výkon systému.

Výhody vícekontaktové konfigurace:
Menší celková délka mezery: Dosahuje požadované dielektrické pevnosti s kratší celkovou vzdáleností kontaktů oproti konfiguraci s jednou mezerou.
Zlepšené rozdělení napětí: Zajišťuje, že každá mezera nese stejnou část napětí, což snižuje zatěžování jednotlivých kontaktů a zlepšuje celkovou stabilitu systému.
Zlepšená spolehlivost: Snížení pravděpodobnosti proražení rozdělením napětí mezi několika body, což dělá systém robustnějším proti přechodným přetlakům.

V závěru lze říci, že zatímco zvýšení vzdálenosti kontaktů v konfiguraci s dvěma kontakty může zlepšit dielektrickou pevnost v vakuu, je to omezeno efektem nasycení pro delší mezery. Na druhou stranu umístění několika mezí v sérii, zejména s využitím gradačních kondenzátorů, nabízí efektivnější a spolehlivější způsob, jak dosáhnout potřebné dielektrické pevnosti pro vysokonapěťové aplikace. Tento způsob umožňuje lepší rozdělení napětí a může výrazně snížit celkovou vzdálenost kontaktů, což z něj činí preferovanou volbu pro vysokonapěťovou izolaci v vícekontaktových vypínačích.