Løsningens prinsipp for høyspenningsvakuumavbryter

Forbedring av dielektrisk styrke i vakuumgapper for høyspenningssikring
Det er primært to metoder for å øke dielektrisk styrke i et vakuumgapp for å møte sikringskravene ved høy spenning (HV):

Øk kontaktavstanden i en tokontaktkonfigurasjon: I vakuum er nedbryting hovedsakelig en overfladeeffekt, sterkt påvirket av tilstanden til kontaktoverflater. I motsetning til SF6-gass, hvor nedbryting er hovedsakelig en volumeneffekt som skalerer lineært med gapplengden, er vakuumnedbryting mer avhengig av kvaliteten og tilstanden til kontaktoverflater. Dielektrisk styrke i vakuum viser fremragende ytelse selv med små gapper (2–4 mm), men den saturerer gradvis når gapplengden økes utenfor dette området. Derfor kan økning av kontaktavstand forbedre dielektrisk styrke, men bare opp til et visst punkt, etter hvilket ytre økninger i gapplengde gir svekkende avkastning.

Plasser to eller flere gapper i serie (flerbryterbrytere): Flerbryterbrytere er designet for å fordelt spenningen jevnt over flere gapper, og sikre konsekvent ytelse under både normal drift og brytingshendelser. Ved å plassere to eller flere gapper i serie, kan den nødvendige holdbarhetsnivået oppnås med en total kontaktavstand som er kortere enn det som ville være nødvendig med ett enkelt gapp. Denne metoden utnytter prinsippet om ideell spenningsdeling mellom gapper, der hvert gapp deler en like stor andel av den totale spenningen. Graderingskondensatorer brukes ofte for å sikre jevn spenningsfordeling over alle bryter, noe som videre forbedrer systemets pålitelighet og ytelse.

Fordeler med flerbryterkonfigurasjon:
Kortere total gapplengde: Oppnår den nødvendige dielektriske styrken med en kortere total kontaktavstand sammenlignet med en enkeltgappekongfigurasjon.
Forbedret spenningsfordeling: Sikrer at hvert gapp bærer en like stor andel av spenningen, noe som reduserer stress på individuelle kontakter og forbedrer det totale systemets stabilitet.
Forbedret pålitelighet: Reduserer sannsynligheten for nedbryting ved å fordele spenningen over flere punkter, noe som gjør systemet mer robust mot transiente overvoltage.

I sammendrag, selv om økning av kontaktavstand i en tokontaktkonfigurasjon kan forbedre dielektrisk styrke i vakuum, er det begrenset av saturasjons effekten for lengre gapper. På den andre siden, å plassere flere gapper i serie, spesielt med bruk av graderingskondensatorer, tilbyr en mer effektiv og pålitelig måte å oppnå den nødvendige dielektriske styrken for høyspenningssystemer. Denne metoden tillater bedre spenningsfordeling og kan betydelig redusere den totale kontaktavstand som er nødvendig, og er derfor en foretrukket valg for høyspenningssikring i flerbryterbrytere.