اصول راه‌حل برای قطعکننده خلأ با فشار بالا

افزایش مقاومت دی‌الکتریک در شکاف‌های خلأ برای عایق‌بندی ولتاژ بالا
در اصل دو روش برای افزایش مقاومت دی‌الکتریک یک شکاف خلأ به منظور برآوردن نیازهای عایق‌بندی در ولتاژ بالا (HV) وجود دارد:

افزایش فاصله تماس در پیکربندی دو تماس: در خلأ، ورشکستگی بیشتر یک اثر سطحی است که به شرایط سطوح تماس بسیار وابسته است. متفاوت از SF6 که در آن ورشکستگی بیشتر یک اثر حجمی است که خطی با طول شکاف مقیاس می‌گیرد، ورشکستگی در خلأ بیشتر به کیفیت و شرایط سطوح تماس بستگی دارد. مقاومت دی‌الکتریک در خلأ حتی با شکاف‌های کوچک (2-4 میلی‌متر) عملکرد عالی دارد، اما با افزایش طول شکاف فراتر از این محدوده به تدریج اشباع می‌شود. بنابراین، افزایش فاصله تماس می‌تواند مقاومت دی‌الکتریک را افزایش دهد، اما فقط تا حدی، پس از آن افزایش بیشتر طول شکاف بازدهی کاهش می‌یابد.

قرار دادن دو یا چند شکاف در سری (مدار قطع‌کننده‌های چند شکافی): مدار قطع‌کننده‌های چند شکافی طراحی شده‌اند تا ولتاژ را به طور یکنواخت در میان چند شکاف توزیع کنند و عملکرد یکنواخت را هم در حالت عادی و هم در زمان رویدادهای تغییر وضعیت تضمین کنند. با قرار دادن دو یا چند شکاف در سری، سطح تحمل ولتاژ لازم با فاصله تماس کلی کوچک‌تر از آنچه در یک شکاف واحد نیاز است، قابل دستیابی است. این روش از اصل تقسیم ولتاژ مثالية بین شکاف‌ها استفاده می‌کند که در آن هر شکاف بخش مساوی از ولتاژ کل را به اشتراک می‌گذارد. معمولاً از خازنهای گرادیان برای تضمین توزیع یکنواخت ولتاژ در تمام شکاف‌ها استفاده می‌شود که عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم را بیشتر می‌کند.

مزایای پیکربندی چند شکافی:
طول کلی شکاف کوچک‌تر: با فاصله تماس کلی کوتاه‌تر نسبت به پیکربندی یک شکاف واحد، مقاومت دی‌الکتریک لازم را به دست می‌آورد.
توزیع ولتاژ بهبود یافته: تضمین می‌کند که هر شکاف سهم مساوی از ولتاژ را برعهده دارد، که باعث کاهش تنش روی تماس‌های انفرادی و بهبود ثبات کلی سیستم می‌شود.
قابلیت اطمینان بهبود یافته: با توزیع ولتاژ در چند نقطه، احتمال ورشکستگی کاهش می‌یابد و سیستم را در برابر ولتاژهای فراگذری قوی‌تر می‌کند.

به طور خلاصه، اگرچه افزایش فاصله تماس در پیکربندی دو تماس می‌تواند مقاومت دی‌الکتریک در خلأ را بهبود بخشد، اما با اثر اشباع برای شکاف‌های طولانی‌تر محدود می‌شود. از سوی دیگر، قرار دادن چند شکاف در سری، به ویژه با استفاده از خازنهای گرادیان، روشی کارآمدتر و قابل اعتمادتر برای دستیابی به مقاومت دی‌الکتریک لازم در کاربردهای ولتاژ بالا ارائه می‌دهد. این روش امکان توزیع بهتر ولتاژ را فراهم می‌کند و می‌تواند طول تماس کلی لازم را به طور قابل توجهی کاهش دهد و به عنوان گزینه مطلوب برای عایق‌بندی ولتاژ بالا در مدار قطع‌کننده‌های چند شکافی در نظر گرفته می‌شود.