Løsning princip for højspændingsvakuumafbryder

Forbedring af dielektrisk styrke i vakuumkløfter for højspændingsisolering
Der findes primært to metoder til at øge dielektrisk styrke i en vakuumkløft for at opfylde isoleringskravene ved høj spænding (HV):

Øg kontaktafstanden i en to-kontakt-konfiguration: I et vakuum er nedbrydning hovedsagelig en overfladeeffekt, der er stærkt påvirket af kontaktoverfladernes tilstand. I modsætning til SF6-gas, hvor nedbrydning primært er en volumen-effekt, der skaleres lineært med kløftens længde, er vakuumnedbrydning mere afhængig af kvaliteten og tilstanden af kontaktoverfladerne. Dielektrisk styrke i et vakuum viser fremragende ydeevne selv med små kløfter (2-4 mm), men den saturerer gradvist, når kløftlængden overstiger dette område. Derfor kan øgning af kontaktafstanden forbedre dielektrisk styrke, men kun indtil et bestemt punkt, hvorefter yderligere øgninger i kløftlængde giver mindre og mindre effekt.

Placér to eller flere kløfter i serie (flerbrods-brydere): Flerbrods-brydere er designet til at fordele spændingen jævnt over flere kløfter, hvilket sikrer konsekvent ydeevne under både normal drift og skift-hændelser. Ved at placere to eller flere kløfter i serie, kan den nødvendige uholdbarhedsspændingsniveau opnås med en samlet kontaktafstand, der er kortere end hvad der ville være nødvendigt med en enkelt kløft. Denne metode udnytter principperne om ideel spændingsfordeling mellem kløfterne, hvor hver kløft deler en lige stor del af den totale spænding. Graderingskapacitorer anvendes ofte for at sikre en jævn spændingsfordeling over alle brodre, hvilket yderligere forbedrer systemets pålidelighed og ydeevne.

Forslag fra flerbrods-konfiguration:
Kortere total kløftlængde: Opnår den påkrævede dielektriske styrke med en kortere samlet kontaktafstand sammenlignet med en enkelt-kløft-konfiguration.
Forbedret spændingsfordeling: Sikrer, at hver kløft bærer en lige stor del af spændingen, hvilket reducerer stress på individuelle kontakter og forbedrer det samlede systems stabilitet.
Forbedret pålidelighed: Reducerer sandsynligheden for nedbrydning ved at fordele spændingen over flere punkter, hvilket gør systemet mere robust mod kortvarige overspændinger.

I korthed, mens øgning af kontaktafstanden i en to-kontakt-konfiguration kan forbedre dielektrisk styrke i et vakuum, er det begrænset af mætnings effekten for længere kløfter. På den anden side, at placere flere kløfter i serie, især med brug af graderingskapacitorer, tilbyder en mere effektiv og pålidelig måde at opnå den nødvendige dielektriske styrke for højspændingsanvendelser. Denne metode tillader en bedre spændingsfordeling og kan betydeligt reducere den samlede kontaktafstand, der er nødvendig, hvilket gør det til en foretrukken valgmulighed for højspændingsisolering i flerbrods-brydere.