Princip rješenja za visokonaponski vakuumski prekidnik
Povećanje dielektrične čvrstoće u vakuumskim razmacima za visokonaponsku izolaciju
Postoje uglavnom dvije metode za povećanje dielektrične čvrstoće vakuumskog razmaka kako bi se ispunili zahtjevi za izolaciju pri visokom naponu (HV):
Povećanje udaljenosti kontakata u konfiguraciji s dva kontakta: U vakuumu, prekid je uglavnom površinski efekt, težak pod utjecajem stanja površina kontakata. Na suprotnosti, u plinu SF6, gdje je prekid uglavnom volumenski efekt koji linearno raste s duljinom razmaka, vakuumski prekid ovisi više o kvaliteti i stanju površina kontakata. Dielektrična čvrstoća u vakuumu pokazuje odlično performanse čak i kod malih razmaka (2–4 mm), ali postupno zasićuje s porastom duljine razmaka izvan tog raspona. Stoga, povećavanje udaljenosti kontakata može unaprijediti dielektričnu čvrstoću, ali samo do određene točke, nakon koje daljnji porast duljine razmaka daje sve manje prednosti.
Postavljanje dva ili više razmaka u seriju (više-prekidni prekidači struje): Više-prekidni prekidači struje dizajnirani su da uniformno raspodijele napon na više razmaka, osiguravajući konzistentnu performansu tijekom normalne operacije i događaja preklapanja. Postavljanjem dva ili više razmaka u seriju, potrebni nivo otpornosti na napon može se postići s ukupnom udaljenošću kontakata koja je manja od onog što bi bila potrebna s jednim razmakom. Ovaj pristup koristi princip idealne distribucije napona između razmaka, gdje svaki razmak dijeli jednak dio ukupnog napona. Gradijentni kondenzatori često se koriste kako bi se osigurala uniformna distribucija napona na svim prekidima, dodatno unaprijeđujući pouzdanost i performanse sustava.
Prednosti više-prekidne konfiguracije:
Manja ukupna duljina razmaka: Postiže se potrebna dielektrična čvrstoća s kraćom ukupnom udaljenošću kontakata u usporedbi s konfiguracijom s jednim razmakom.
Poboljšana distribucija napona: Osigurava da svaki razmak nosi jednak dio napona, smanjujući stres na pojedinačne kontakte i poboljšavajući opću stabilnost sustava.
Poboljšana pouzdanost: Smanjuje vjerojatnost prekida distribuiranjem napona na više točaka, čime se sustav čini robustnijim protiv privremenih prekomjernih napona.
Ukratko, iako povećanje udaljenosti kontakata u konfiguraciji s dva kontakta može poboljšati dielektričnu čvrstoću u vakuumu, ograničeno je efektom zasićenja za duže razmake. S druge strane, postavljanje više razmaka u seriju, posebno uz uporabu gradijentnih kondenzatora, nudi učinkovitiji i pouzdaniji način postizanja potrebne dielektrične čvrstoće za primjene visokog napona. Ovaj metod omogućuje bolju distribuciju napona i značajno može smanjiti potrebnu ukupnu udaljenost kontakata, čime postaje preferirani izbor za visokonaponsku izolaciju u više-prekidnim prekidačima struje.
