高電圧真空遮断器のソリューション原理
高電圧絶縁のための真空ギャップの誘電強度の向上
高電圧（HV）での絶縁要件を満たすために、真空ギャップの誘電強度を増加させる主な方法は以下の2つです：
2つの接触点構成での接触距離の増加：真空では、ブレイクダウンは主に表面効果であり、接触面の状態によって大きく影響されます。SF6ガスの場合とは異なり、ブレイクダウンは主に体積効果であり、ギャップ長と線形に比例するのに対し、真空ブレイクダウンは接触面の品質と状態に大きく依存します。真空における誘電強度は小さなギャップ（2〜4mm）でも優れた性能を示しますが、この範囲を超えると徐々に飽和してきます。したがって、接触距離を増やすことで誘電強度を向上させることは可能ですが、ある一定のポイントを超えるとさらにギャップ長を増やしても効果が減少します。
複数のギャップを直列に配置する（多段遮断器）：多段遮断器は、複数のギャップ間で電圧を均一に分配することにより、通常運転時およびスイッチングイベント時の安定した性能を確保するように設計されています。2つ以上のギャップを直列に配置することで、単一のギャップが必要とするよりも短い総接触距離で必要な耐電圧レベルを達成することができます。このアプローチは、各ギャップが全電圧の等しい部分を分担するという理想的な電圧分配の原理を利用しています。均一な電圧分布を確保するために、グレーディングコンデンサーがよく使用され、これによりシステムの信頼性と性能がさらに向上します。
多段構成の利点：
総ギャップ長が短い：単一ギャップ構成と比較して、より短い全体的な接触距離で必要な誘電強度を達成します。
電圧分布の改善：各ギャップが電圧を等しく分担することで、個々の接触点へのストレスを減らし、全体的なシステムの安定性を向上させます。
信頼性の向上：電圧を複数の点に分散させることで、過渡過電圧に対する耐性を高め、ブレイクダウンの可能性を減らします。
まとめると、2つの接触点構成での接触距離の増加は真空の誘電強度を改善しますが、長いギャップでは飽和効果により制限されます。一方、特にグレーディングコンデンサーを使用して複数のギャップを直列に配置することは、高電圧用途に必要な誘電強度を達成するためのより効率的かつ信頼性の高い方法を提供します。この方法は、電圧分布を改善し、必要な総接触距離を大幅に削減できるため、多段遮断器での高電圧絶縁に適しています。
