Načelo rešitve za visokonapetostni vakuumski prekinič

Povečanje dielektrične trdosti v vakuumskih razmikih za visokonapetostno izolacijo
Obstajata predvsem dva načina za povečanje dielektrične trdosti vakuumskih razmikov, da bi zadostovali zahtevam visokonapetostne (HV) izolacije:

Povečanje razdalje med kontaktoma v dvokontaktni konfiguraciji: V vakumu je preboj predvsem površinsko pojav, ki je močno odvisen od stanja površin kontaktov. Na razliko od SF6 plina, kjer je preboj predvsem volumenski pojav, ki se linearno povečuje s dolžino razmika, je vakuumski preboj bolj odvisen od kakovosti in stanja površin kontaktov. Dielektrična trdost v vakumu prikazuje odlične lastnosti celo pri majhnih razmikih (2–4 mm), vendar se postopoma nasiti, ko se dolžina razmika poveča izven tega obsega. Zato lahko povečanje razdalje med kontaktoma poveča dielektrično trdost, vendar le do določene točke, za katero daljše povečevanje dolžine razmika prinaša vedno manjše koristi.

Postavitev dveh ali več razmikov zapored (večprebojni preklopniki): Večprebojni preklopniki so zasnovani tako, da enakomerno porazdeljujejo napetost med več razmiki, kar zagotavlja konzistentno delovanje med običajno uporabo in preklopni dogodki. S postavitvijo dveh ali več razmikov zapored je mogoče doseči potrebno stopnjo odpornosti na napetost z skupno kontaktno razdaljo, ki je manjša od tiste, ki bi jo potrebovali z enim razmikom. Ta pristop izkorišča načelo idealnega porazdelitve napetosti med razmiki, kjer vsak razmik nosi enak delež skupne napetosti. Gradiacijske kondenzatorji so pogosto uporabljani, da zagotovijo enakomerno porazdelitev napetosti med vsemi preboji, kar še dodatno izboljša zanesljivost in delovanje sistema.

Prednosti večprebojne konfiguracije:
Manjša skupna dolžina razmika: Doseže potrebno dielektrično trdost z krajšo skupno kontaktno razdaljo v primerjavi z enoprebojno konfiguracijo.
Izboljšana porazdelitev napetosti: Zagotavlja, da vsak razmik nosi enak delež napetosti, kar zmanjša stres posameznih kontaktov in izboljša splošno stabilnost sistema.
Izboljšana zanesljivost: Zmanjša verjetnost preboja z porazdelitvijo napetosti na več točk, kar sistem naredi bolj odporan proti prehodnim prekomernim napetostim.

V zaključku, čeprav lahko povečanje kontaktnega razmika v dvokontaktni konfiguraciji izboljša dielektrično trdost v vakumu, je omejeno z nasičevalnim učinkom za daljše razmike. Na drugi strani pa postavitev več razmikov zapored, zlasti z uporabo gradiacijskih kondenzatorjev, ponuja bolj učinkovit in zanesljiv način za dosego potrebne dielektrične trdosti za visokonapetostne aplikacije. Ta metoda omogoča boljšo porazdelitev napetosti in lahko značilno zmanjša skupno kontaktno razdaljo, kar jo čini priljubljenim izborom za visokonapetostno izolacijo v večprebojnih preklopnikih.