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真空开关的绝缘性能

来源:美端电气 ??发布时间:2020-04-08 08:19


真空开关的绝缘性能

真空开关的绝缘机能
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真空开关基本常识—真空的绝缘机能
  一、真空的基本概念
真空技巧中, ;真空 ;泛指在给定的空间内,气体压强低于一个大气压的气体状况,也就是说,同畸形的大气压比较,是较为粘稠的一种气体状况。
真空度是对气体粘稠水平的一种客观量度。依据真空技巧的实际,真空度的高低通常都用气体的压强来表示。在国际单位制中,压强是以帕(Pa)为单位1Pa=1N/m2。另外常用的单位还有托(Torr)、毫米汞柱(mmHg)、毫巴
  (mbar)、工程大气压(公斤/厘米2)等。超低频高压发生器率先应用最新的PWM高频脉宽调制技术,闭环调整,采用了电压大反馈,使电压稳定度大幅度提高。使用性能卓越的大功率IGBT器件及其驱动技术,并根据电磁兼容性理论,采用特殊屏蔽、隔离和接地等措施。使直流高压发生器实现了高品质、便携式,并能承受额定电压放电而不损环。
真空区域的划分不同一划定,我国通常是这样划分的:
粗真空:(760~10)托
低真空:(10~10-3)托
高真空:(10-3~10-8)托
超高真空:(10-8~10-12)托
极高真空:10-12托
托跟帕的关联:1 托=1 毫米汞柱(mmHg)=133.322Pa,1 帕=7.5×10-3 托。
真空区域的特点不同其利用也不同,例如吸尘器工作于粗真空区域,暖瓶、灯泡等工作于低真空区域,而真空开关管跟其它一些电真空器件则是工作在高真空区域。
  二、真空缝隙的绝缘特点
真空中放置一对电极,加上高压时,在一定的电压下也会产生电极之间的电击穿。它的击穿与空气中的电击穿有很大不同。空气中的击穿是因为气体中的少量自由电子在电场作用下高速度活动,与气体分子碰撞产生较多的电子跟离子,新生的电子跟离子又同中性原子碰撞,产生更多的电子跟离子。这种雪崩式的电离进程,在电极间形成了放电通道,产生了电弧。而真空中,因为压强较低,气体分子极少,在这样的环境中,即便电极缝隙中存在着电子,它们从一个电极飞向另一个电极时,也很少有机会与气体分子碰撞。因此不可能有电子跟气体分子碰撞造成雪崩式的电击穿。恰是因为气体分子十分稀少,真空缝隙电击穿须要在十分高的电压下呈现场致发射等其它景象时才有可能形成。从实际上琢磨,电场强度需达到108V/cm以上时才会造成电击穿,实际上真空缝隙的绝缘强度因为一系列不利因素例如电极名义毛糙度、清洁度等的影响,将低于实际盘算值多少个数量级。
真空灭弧室中的真空度很高,个别为10-3~10-6 帕,此时真空缝隙的绝缘强度远远高于1 个大气压的空气跟SF6 的绝缘强度,比变压器油的绝缘强度还要高。正因为真空的绝缘强度很高,真空灭弧室中的所有电气缝隙都可能做得很小。例如12kV 真空灭弧室的触头开距只有8~12mm,40.5kV 真空灭弧室的触头开距也只有18~25mm,真空灭弧室中的其它电气缝隙也在此标准范畴。
  三、影响真空绝缘水平的重要因素真空绝缘是一个十分庞杂的物理进程,其机理到目前为止仍不明白的论断。从实际利用情况来看,重要有以下多少个方面:
1、电极的多少何外形
电极的多少何外形对电场的散布有很大的影响,往往因为多少何外形不够恰当,引起电场在局部过于集中而导致击穿,这一点在高电压的真空产品中尤其凸起。高压发生器采用了高频倍压电路,应用了最新的PWM高频脉宽调制技术,闭环调整,采用了电压大反馈,使电压稳定度大幅度提高。使用性能卓越的大功率IGBT器件及其驱动技术,并根据电磁兼容性理论,采用特殊屏蔽、隔离和接地等措施。使直流高压发生器实现了高品质、便携式,并能承受额定电压放电而不损坏。电极边沿的曲率半径大小是重要因素。个别来说,曲率半径大的电极蒙受击穿电压的才干比曲率半径小的大。此外,击穿电压还跟电极面积的大小成反比,即随着电极面积的增大而有所降落。面积增大导致耐压降落的起因重要是放电概率增加。2、缝隙间隔
真空的击穿电压与缝隙间隔有着比较明白的关联。实验表明,当缝隙间隔较小时(≤5mm),击穿电压随着缝隙间隔的增加而线性增加,但随着缝隙间隔的进一步增加,击穿电压的增加减缓,即真空缝隙产生击穿的电场强度随着缝隙间隔的增加而减小。当缝隙达到一定的长度后(≥20mm),单靠增加缝隙间隔进步耐压水平已经十分艰苦,这时采取多断口反而比单断口有利。个别认为短缝隙下的电击穿重要是场致发射引起的,而长缝隙下的的电击穿则重要是微粒效应所致。3、电极资料
真空开关工作在10-2Pa以上的高真空,因为此时气体分子十分稀少,气体分子的碰撞游离对击穿已经不起作用,因此击穿电压表示出跟电极资料有较强的相干性。
真空缝隙的击穿电压随着电极资料的不同而不同,研究者发明击穿电压跟资料的硬度与机械强度有关。个别来说,硬度跟机械强度较高的资料,往往有较高的绝缘强度。比方,钢电极在淬火后硬度进步,其击穿电压较淬火前可进步80%。
此外,击穿电压还跟阴极资料的物理常数如熔点、比热跟密度等正相干,即熔点较高的资料其击穿电压也较高。对比热跟密度而言亦然。这一问题的实质是在雷同热能的作用下,资料产生熔化的概率越大,则击穿电压越低。4、真空度
图一显示了缝隙击穿电压跟气体压强之间的关联。直流高压发生器采用了九十年代新技术、新材料和新器件,具有输出功率大、体积小、重量轻的特点,有可靠的过压、过流及零位合闸保护功能,带0.75倍电压锁存功能,并配有时间继电器,能在试验中设置定时声讯报警。由图可能看到真空度高于10-2Pa(10-4托)时,击穿电压基本上不再随着气体压力的降落而增大,因为气体分子碰撞游离景象已不再起作用。当气体压力从l0-2Pa逐步升高时(真空度降落),击穿强度逐步降落,而在濒临1托(102Pa左右)最低,当前又随气压的增高而增高。从曲线上可能看出真空度高于10-2Pa时其耐压强度基本上坚持不变。这就表明,真空灭弧室的真空度在10-2Pa以上时完全可能满意畸形的利用须要。5、电极的名义状况
电极的名义状况对真空缝隙的击穿电压影响较大。电极名义的氧化物、杂质跟金属微粒都会使真空缝隙的击穿电压明显降落。
此外,无论真空灭弧室的电极名义在制造中加工得如何,大电流开断均会使电极名义变得凸凹不平,这也将使得击穿电压降落。6、老炼效应
电极老炼有电压老炼跟电流老炼两种。
一个新的真空缝隙进行实验时,最初多少次的击穿电压往往较低。随着实验次数的增加击穿电压也逐步增大,最后会牢固在某一数值上。这种击穿电压随击穿次数增大的景象就是电压老炼的作用。
电压老炼就是通过放电消除电极名义的微观凸起、杂质跟缺点。经过小电流的放电使名义的微观凸出发点烧熔、蒸发,使电极名义润滑平坦,局部电场的加强效应减小,进步了击穿电压。老炼对电极名义的纯化作用也是很重要的。因为电极名义的电子发射轻易出当初逸出功较低的杂质所在处,击穿放电同样能使杂质熔化跟挥发,同样能进步缝隙的击穿电压。老炼进程中若能同时抽气,把蒸发的气态物抽走,后果更佳。电压老炼只合实用在真空缝隙击穿电压的进步,对真空灭弧室触头缝隙击穿电压的进步不会有太大的后果。电弧对触头名义的烧损将使电压老练的后果全部生效。
电流老炼是让真空灭弧室屡次(多少十次到多少百次)开合多少百安的交换电流。利用电弧高温去除电极名义一薄层资料,使电极名义层中的气体、氧化物跟杂质同时除去。电流老炼的作用重要是除气跟清洁电极名义,对真空灭弧室开断机能的进步有一定的改良作用。

   
  
  
  
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