Dielektrische spanningweerstand van AC vacuümschakelaars en tegenmaatregelen

Tijdens de bedrijfsvoering worden AC-vacuümcontactors vaak blootgesteld aan verschillende overspanningen, zoals bliksemoverspanning en schakeloverspanning. Daarom moeten AC-vacuümcontactors een zekere spanningstolerantie hebben.

Een AC-vacuümcontactor bestaat uit een vacuümonderbreker (de structuur is weergegeven in figuur 1), een behuizing, een elektromagnetisch systeem, een secundaire schakeling en andere componenten. Van deze onderdelen is de vacuümonderbreker het "hart" van de AC-vacuümcontactor, en de prestaties ervan beïnvloeden direct de spanningstolerantie van de AC-vacuümcontactor.

1. Beïnvloedende factoren en gevaren

Nadat het ontwerp en de fabricage van de vacuümonderbreker voltooid zijn, blijft de kloof d tussen de bewegende en statische contacten onveranderd. Daarom hangt de grootte van de kloofbreekspanning voornamelijk af van de druk p, dat wil zeggen, de vacuümgraad van de vacuümonderbreker. Wanneer de vacuümgraad relatief hoog is, is de relatieve dichtheid van elektronen zeer laag, en uiteraard is ook het aantal geladen deeltjes klein. De ontladingcapaciteit van het gas is zeer zwak, waardoor de breekspanning groot is en de spanningstolerantie van de vacuümonderbreker sterk is. Theoretisch gezien is dus hoe hoger de vacuümgraad, hoe lager de druk, hoe hoger de isolerend vermogen van de contactkloof, hoe hoger de breekspanning, hoe sterker de spanningstolerantie van de vacuümonderbreker, en op dat moment is de lekstroom kleiner.

De factoren die de spanningstolerantie van de vacuümonderbreker beïnvloeden, naast de geladen deeltjes die in de contactkloof aanwezig zijn (waarbij de vacuümgraad een belangrijke rol speelt), zijn ook gerelateerd aan de buitenkant van de vacuümonderbreker. Zoals te zien is in figuur 1, is de buitenkant van de vacuümonderbreker gemaakt van keramiek of glas. Aangezien keramiek en glas beide hydrofiele isolatiematerialen zijn, hebben ze een sterke waterabsorptiecapaciteit, en water absorbeert verontreinigingen. Onder invloed van een aangebrachte spanning ioniseren deze verontreinigingen gemakkelijk tot geladen deeltjes en veroorzaken oppervlakte-ontlading, wat de spanningstolerantie van de vacuümonderbreker vermindert. Op dat moment neemt de isolerend vermogen van de behuizing af, en de lekstroom neemt toe.

Onder invloed van een aangebrachte spanning vormen de hoofdcontactkloof van de vacuümonderbreker en de buitenkant van de vacuümonderbreker een parallel circuit. Als de oppervlakte-ontlading van de vacuümonderbreker zich ontwikkelt tot een flitsoverslag, betekent dit dat de vacuümonderbreker breekt langs de oppervlakte van de behuizing, wat de isolatieprestaties van de vacuümonderbreker ernstig beïnvloedt. Bovendien is voor de AC-vacuümcontactor de kwaliteit van de buitenkant ook een factor die de spanningstolerantie beïnvloedt.

2. Verbeteringsmaatregelen

Aangezien de spanningstolerantie van de AC-vacuümcontactor voornamelijk afhangt van de vacuümonderbreker, en de factoren die de spanningstolerantie van de vacuümonderbreker beïnvloeden, zowel binnenin de onderbreker als de buitenkant omvatten, moeten maatregelen worden genomen vanuit deze twee aspecten voor verbetering.

Ten eerste, vanuit het perspectief van binnenin de vacuümonderbreker, moet er aandacht worden besteed aan de volgende aspecten:

Verbeter de fysieke structuur van de contacten om het elektrisch veld van de vacuümonderbreker zo uniform mogelijk te maken. Wanneer de contactkloof van de vacuümonderbreker is vastgesteld, kan het verbeteren van de verdeling van het elektrisch veld in de onderbreker om deze meer uniform te maken, helpen bij het verbeteren van de spanningstolerantie van de vacuümonderbreker en het verminderen van de lekstroom.

In de praktijk, ten eerste, moet de dikte van de contacten op gepaste wijze worden vergroot, en de scherpe hoeken en randen van de contacten moeten worden afgerond, zodat de verdeling van het elektrisch veld op deze delen niet te geconcentreerd is, waardoor de spanningstolerantie van de vacuümonderbreker wordt verbeterd. Bovendien, voor hoogspannings- en grote capaciteitsvacuümonderbrekers, moet er ook een spanningsgelijkmatigheidsscherm rond de contacten worden ontworpen, en een hulpspanningsgelijkmatigheidsscherm aan het einde van het spanningsgelijkmatigheidsscherm, om de verdeling van het elektrisch veld nabij de contacten effectief te verbeteren. Het ontwerpen van eindschermen in de buurt van de eindplaten aan beide uiteinden van de vacuümonderbreker kan de elektrische veldintensiteit in de buurt van de eindplaten van de vacuümonderbreker effectief verminderen.

Verbeter de vacuümgraad. De vacuümgraad is een belangameter die de kwaliteit van de vacuümonderbreker weerspiegelt. De vacuümgraad van een gekwalificeerde vacuümonderbreker heeft een bereik, tussen 10^-4~10^-2 Pa, dat wil zeggen 10^-6~10^-4 mmHg. Zoals te zien is in figuur 2, wanneer de druk van de vacuümonderbreker groter is dan 10^-2 Pa, neemt de spanningstolerantie snel af.

Het contactoppervlak moet glad en vlak zijn. Indien nodig, moeten burrs op het contactoppervlak door conditionering worden verwijderd.

Verbeter de coaxialiteit. De geleidingsbuis kan de coaxialiteit van de vacuümonderbreker effectief garanderen, maar soms is de coaxialiteit nog steeds niet in de beste staat en moet zorgvuldig worden aangepast. De verbetering van de coaxialiteit zorgt voor een effectief contact tussen de bewegende en statische contacten, wat de contactweerstand kan verminderen, de hitte die wordt opgewekt wanneer de contacten sluiten, en effectief de oppervlakbeschadiging veroorzaakt door laswerk bij het openen van de contacten.

Ten tweede, vanuit het perspectief van de buitenkant van de vacuümonderbreker, moet er aandacht worden besteed aan de volgende aspecten:

• Verhoog de kruipafstand. Vooral in het geval van productminiaturisatie, kan dit doel effectief worden bereikt door de buitenkant in een geribbelde vorm te ontwerpen.

• Behoud de reinheid van de buitenkant en let op de gebruiksomgeving. Vooral voor vacuümschakelaars die buiten in vervuilde en vochtige omgevingen worden gebruikt, moeten maatregelen worden genomen om de buitenkant schoon te houden.

• Voor hoogspannings- en grote capaciteitsvacuümonderbrekers, kan het toevoegen van siliconen vet isolatie tussen de buitenkant van de vacuümonderbreker en de isolerende porseleinen mouw de isolerend vermogen van de buitenkant van de vacuümonderbreker effectief verbeteren. Bovendien moeten materialen met een hoge isolerend vermogen worden geselecteerd om de spanningstolerantie van de buitenkant van de AC-vacuümcontactor te verbeteren.

3. Conclusie

Door de interne isolatie van de vacuümonderbreker te verbeteren en de oppervlaktegeleidbaarheid van de buitenkant van de vacuümonderbreker te verminderen, en de spanningstolerantie van de buitenkant van de AC-vacuümcontactor te verbeteren, kan de spanningstolerantie van de AC-vacuümcontactor aanzienlijk worden verbeterd, en de productkwaliteit worden verhoogd.