AC 진공 접촉기의 절연 내압 능력 및 대책

운영 중인 AC 진공 접촉기는 번개 과전압 및 스위칭 과전압과 같은 다양한 과전압에 노출되는 경우가 많습니다. 따라서 AC 진공 접촉기는 일정한 내전압 용량을 가져야 합니다.

AC 진공 접촉기는 진공 차단기(그 구조는 도 1 참조), 케이스, 전자기 시스템, 2차 회로, 기타 구성 요소로 구성됩니다. 이들 중에서 진공 차단기는 AC 진공 접촉기의 "심장"이며, 그 성능은 AC 진공 접촉기의 내전압 용량에 직접적으로 영향을 미칩니다.

1. 영향 요인 및 위험

진공 차단기의 설계와 제조가 완료되면, 이동 접점과 고정 접점 사이의 간격 d는 변하지 않습니다. 따라서 간격 절연 파괴 전압의 크기는 주로 압력 p, 즉 진공 차단기의 진공도에 따라 달라집니다. 진공도가 높을 때, 전자의 상대 밀도는 매우 낮으며, 당연히 전하 입자의 수도 적습니다. 기체의 방전 능력은 매우 약하기 때문에, 절연 파괴 전압은 크고, 진공 차단기의 내전압 용량은 강해집니다. 따라서 이론적으로 진공도가 높을수록, 압력이 낮을수록, 접점 간격의 절연 강도가 높아지고, 절연 파괴 전압이 높아져, 진공 차단기의 내전압 용량이 강해지며, 이때 누설 전류는 작아집니다.

진공 차단기의 내전압 용량에 영향을 미치는 요인들은 접점 간격에 존재하는 전하 입자(진공도가 주요 역할을 함)뿐만 아니라, 진공 차단기의 외부 케이스와도 관련이 있습니다. 도 1에 표시된 바와 같이, 진공 차단기의 외부 케이스는 세라믹 또는 유리로 만들어져 있습니다. 세라믹과 유리는 모두 친수성 절연 재료로서, 물을 강하게 흡수하며, 물은 불순물을 흡수합니다. 인가 전압의 작용 하에서, 이러한 불순물은 쉽게 전하 입자로 이온화되어 표면 방전을 일으켜, 진공 차단기의 내전압 용량을 감소시킵니다. 이때, 케이스의 절연 강도가 감소하고, 누설 전류가 증가합니다.

인가 전압의 작용 하에서, 진공 차단기의 주 접점 간격과 진공 차단기의 외부 케이스는 병렬 회로를 형성합니다. 만약 진공 차단기의 표면 방전이 플래시오버로 발전한다면, 이는 진공 차단기가 케이스 표면을 따라 절연 파괴되었다는 것을 의미하며, 진공 차단기의 절연 성능에 심각한 영향을 미칩니다. 또한, AC 진공 접촉기에 있어서, 외부 케이스의 품질도 그 내전압 용량에 영향을 미치는 요인입니다.

2. 개선 조치

AC 진공 접촉기의 내전압 용량은 주로 진공 차단기에 의존하며, 진공 차단기의 내전압 용량에 영향을 미치는 요인들은 차단기 내부와 외부 케이스에 포함되므로, 이러한 두 측면에서 개선 조치를 취해야 합니다.

첫째, 진공 차단기 내부 관점에서 다음과 같은 사항에 주의해야 합니다:

접점의 물리적 구조를 개선하여 진공 차단기의 전기장이 가능한 한 균일하도록 만듭니다. 진공 차단기의 접점 간격이 결정되면, 차단기 내부의 전기장 분포를 개선하여 더 균일하게 만들면, 진공 차단기의 내전압 용량을 향상시키고, 누설 전류를 줄이는 데 도움이 됩니다.

실제로, 먼저 접점의 두께를 적절히 늘리고, 접점의 날카로운 모서리를 둥글게 하여, 이러한 부분의 전기장 분포가 너무 집중되지 않도록 해야 합니다. 이를 통해 진공 차단기의 내전압 용량을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 고전압 및 대용량 진공 차단기의 경우, 접점 주변에 등전위 차폐판을 설계하고, 등전위 차폐판의 끝 부분에 보조 등전위 차폐판을 설계하여, 접점 근처의 전기장 분포를 효과적으로 개선해야 합니다. 진공 차단기 양 끝의 엔드캡 근처에 엔드 차폐판을 설계하면, 진공 차단기 엔드캡 근처의 전기장 강도를 효과적으로 줄일 수 있습니다.

진공도를 개선합니다. 진공도는 진공 차단기의 품질을 반영하는 중요한 매개변수입니다. 합격한 진공 차단기의 진공도 범위는 10^-4~10^-2 Pa, 즉 10^-6~10^-4 mmHg입니다. 도 2에 표시된 바와 같이, 진공 차단기의 압력이 10^-2 Pa보다 클 때, 그 내전압 용량은 급격히 감소합니다.

접점 표면은 매끄럽고 평평해야 합니다. 필요하다면, 접점 표면의 털을 조정을 통해 제거해야 합니다.

동축성을 개선합니다. 가이드 슬리브는 진공 차단기의 동축성을 효과적으로 보장하지만, 때로는 동축성이 최적 상태가 아니어서 신경 써서 조정해야 합니다. 동축성의 개선은 이동 접점과 고정 접점의 효과적인 접촉을 보장하여, 접점 저항을 줄이고, 접점이 닫힐 때 발생하는 열을 줄이며, 접점이 열릴 때 융합 용접으로 인한 표면 손상을 효과적으로 줄입니다.

둘째, 진공 차단기의 외부 케이스 관점에서 다음과 같은 사항에 주의해야 합니다:

• 크리핑 거리를 늘립니다. 특히 제품 소형화의 경우, 외부 케이스를 파형으로 설계함으로써 이 목표를 효과적으로 달성할 수 있습니다.

• 외부 케이스의 청결을 유지하고 사용 환경에 주의합니다. 특히 오염되고 습한 환경에서 야외에서 사용되는 진공 스위치의 경우, 외부 케이스를 청결하게 유지하기 위한 조치를 취해야 합니다.

• 고전압 및 대용량 진공 차단기의 경우, 진공 차단기의 외부 표면과 절연 세라믹 슬리브 사이에 실리콘 그리스 절연을 추가하면, 진공 차단기의 외부 표면의 절연 강도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 또한, 높은 절연 강도를 가진 재료를 선택하여 AC 진공 접촉기의 외부 케이스의 내전압 용량을 향상시켜야 합니다.

3. 결론

진공 차단기의 내부 절연을 개선하고, 진공 차단기의 외부 케이스의 표면 전도도를 줄이며, AC 진공 접촉기의 외부 케이스의 내전압 용량을 개선함으로써, AC 진공 접촉기의 내전압 용량을 크게 향상시키고, 제품 품질을 향상시킬 수 있습니다.