Dielektrisk uttålig förmåga för AC-vakuumkontakter och motåtgärder

Under driftning utsätts AC-vakuumbrytare ofta för olika överspänningar såsom blixtningsöverspänning och växlingsöverspänning. Därför måste AC-vakuumbrytare ha en viss spänningsuthållighet.

En AC-vakuumbrytare består av en vakuumavbrytare (dess struktur visas i figur 1), ett kabinett, ett elektromagnetiskt system, en sekundär krets och andra komponenter. Av dessa är vakuumavbrytaren "hjärtat" i AC-vakuumbrytaren, och dess prestanda påverkar direkt spänningsuthålligheten hos AC-vakuumbrytaren.

1. Påverkande faktorer och risker

När designen och tillverkningen av en vakuumavbrytare är slutförd förblir gapet d mellan dess rörliga och statiska kontakter oförändrat. Därför beror storleken på gapets brytningsspänning huvudsakligen på trycket p, det vill säga vakuumgraden i vakuumavbrytaren. När vakuumgraden är relativt hög är den relativa elektronstätheten mycket låg, och antalet laddade partiklar är också litet. Gasens utsläppskapacitet är mycket svag, vilket gör att brytningsspänningen blir stor och vakuumavbrytarens spänningsuthållighet stark. Teoretiskt sett, ju högre vakuumgrad, desto lägre tryck, desto högre dielektrisk styrka i kontaktgapet, desto högre brytningsspänning, desto starkare spänningsuthållighet hos vakuumavbrytaren, och vid detta tillfälle är läckströmmen mindre.

Faktorer som påverkar spänningsuthålligheten hos vakuumavbrytaren, utöver de laddade partiklar som finns i kontaktgapet (vakuumgraden spelar en viktig roll), är också relaterade till vakuumavbrytarens ytliga skal. Som visas i figur 1 är vakuumavbrytarens ytliga skal gjort av keramik eller glas. Eftersom både keramik och glas är hydrofila isolerande material har de en stark förmåga att absorbera vatten, och vatten absorberar orenheter. Under inflytande av tillämpad spänning kan dessa orenheter lätt ioniseras till laddade partiklar och orsaka ytdischarge, vilket minskar vakuumavbrytarens spänningsuthållighet. Vid detta tillfälle minskar skallets isoleringsstyrka, och läckströmmen ökar.

Under inflytande av tillämpad spänning bildar vakuumavbrytarens huvudkontaktgap och vakuumavbrytarens ytliga skal en parallellkrets. Om ytdischarge från vakuumavbrytaren utvecklas till en flashover indikerar det att vakuumavbrytaren bryter ner längs skallets yta, vilket allvarligt påverkar vakuumavbrytarens isoleringsprestanda. Dessutom, för AC-vakuumbrytaren, är kvaliteten på det ytliga skallet också en faktor som påverkar dess spänningsuthållighet.

2. Förbättringsåtgärder

Eftersom spänningsuthålligheten hos AC-vakuumbrytaren huvudsakligen beror på vakuumavbrytaren, och faktorer som påverkar spänningsuthålligheten hos vakuumavbrytaren inkluderar inuti avbrytaren och det ytliga skallet, bör åtgärder vidtas från dessa två aspekter för förbättring.

För det första, ur perspektivet av vakuumavbrytarens inre, bör följande aspekter beaktas:

Förbättra den fysiska strukturen av kontaktarna för att göra vakuumavbrytarens elektriska fält så jämnt som möjligt. När vakuumavbrytarens kontaktgap är fastställt, hjälper det att förbättra distributionen av elektriska fältet i avbrytaren för att göra det mer jämnt, vilket bidrar till att förbättra vakuumavbrytarens spänningsuthållighet och minska läckströmmen.

I praktiken bör först tjockleken på kontaktarna lämpligt ökas, och spetsiga hörn och kanter på kontaktarna bör slipas, så att elektriska fältets distribution i dessa delar inte är för koncentrerad, vilket bidrar till att förbättra vakuumavbrytarens spänningsuthållighet. Dessutom bör för högspännings- och storkapacitets vakuumavbrytare en likspänningsskärm designas runt kontaktarna, och en hjälpande likspänningsskärm bör designas vid slutet av likspänningsskärmen för att effektivt förbättra elektriska fältets distribution nära kontaktarna. Design av slutskärmar nära slutkapsen vid båda ändar av vakuumavbrytaren kan effektivt minska elektriska fältets intensitet nära slutkapsen av vakuumavbrytaren.

Förbättra vakuumgraden. Vakuumgraden är en viktig parameter som reflekterar kvaliteten på vakuumavbrytaren. Vakuumgraden för en godkänd vakuumavbrytare har ett intervall, mellan 10^-4~10^-2 Pa, det vill säga 10^-6~10^-4 mmHg. Som visas i figur 2, när trycket i vakuumavbrytaren är större än 10^-2 Pa, minskar dess spänningsuthållighet snabbt.

Kontaktytan bör vara slät och jämn. Om nödvändigt bör flagor på kontaktytan tas bort genom konditionering.

Förbättra axiell sammanfallande. Guidrören kan effektivt säkerställa vakuumavbrytarens axiella sammanfallande, men ibland är axiella sammanfallandet fortfarande inte i det bästa tillståndet och behöver noggrant justeras. Förbättring av axiell sammanfallande säkerställer effektiv kontakt mellan rörliga och statiska kontakter, vilket kan minska kontaktmotståndet, minska värme som genereras när kontakterna är stängda, och effektivt minska ytskador orsakade av smältning när kontakterna är öppna.

För det andra, ur perspektivet av vakuumavbrytarens ytliga skal, bör följande aspekter beaktas:

• Öka krypavståndet. Särskilt i fall av produkts miniatyrisering kan detta mål effektivt uppnås genom att designa det ytliga skallet i vågrätt form.

• Upprätthålla rengöringen av det ytliga skallet och betänk användningsmiljön. Särskilt för vakuumkopplare som används utomhus i förorenade och fuktiga miljöer bör åtgärder vidtas för att hålla det ytliga skallet rent.

• För högspännings- och storkapacitets vakuumavbrytare, kan tillägg av silikonfettisolering mellan vakuumavbrytarens yttre yta och isolerande porcellinsköljning effektivt förbättra isoleringsstyrkan av vakuumavbrytarens yttre yta. Dessutom måste material med hög isoleringsstyrka väljas för att förbättra spänningsuthålligheten hos AC-vakuumbrytarens ytliga skal.

3. Slutsats

Genom att förbättra den interna isoleringen av vakuumavbrytaren och minska ytkonduktiviteten av vakuumavbrytarens ytliga skal, och förbättra spänningsuthålligheten hos AC-vakuumbrytarens ytliga skal, kan spänningsuthålligheten hos AC-vakuumbrytaren betydligt förbättras, och produktkvaliteten kan ökas.