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真空斷路器的工作原理與作用

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    真空斷路器">斷路器處於合閘位置時,其對地絕緣由支持絕緣子承受,一旦真空斷路器所連接的線路發生永久接地故障,斷路器動作跳閘後,接地故障點又未被清除,則有電母線的對地絕緣亦要由該斷路器斷口的真空間隙承受;各種故障開斷時,斷口一對觸子間的真空絕緣間隙要耐受各種恢複電壓的作用而不發生擊穿。因此,真空間隙的絕緣特性成為進步滅弧室斷口電壓,使單斷口真空斷路器向高電壓等級發展的主要研究課題。   真空度的表示方式

  絕對壓力低於一個大氣壓的氣體淡薄的空間,稱為真空空間,真空度越高即空間內氣體壓強越低。真空度的單位有三種表示方式:托(即1個mm水銀柱高),毫巴(103bar)或帕(帕斯卡:Pa)。(1托=131。6Pa,1毫巴=100Pa)天天av通常所說真空滅弧室內部的真空度要達10-4托是指滅弧室內的氣體壓強僅為"萬分之一mm水銀柱高",亦等於1。31x10-2Pa。

  "派森定理"亦有譯為"巴申定律",是指間隙電壓耐受強度與氣體壓力之間的關係。圖1表示派森定理的關係曲線呈"V"字形,即充氣壓力的增加或降低,都能進步極間間隙絕緣強度。其擊穿機理至今還不清晰,由於真空滅弧室內部真空度高於10-4托,這樣淡薄空氣的空間,氣體分子的自由行程為 103mm,在真空滅弧室這麽大小的容積內,發生碰撞的機率幾乎是零。因此不會發生碰撞遊離而使真空間隙擊穿。派森定理的"V"形曲線是實驗得出的,前提是在平均電場的情況下,其間隙擊穿電壓Uj可表示為:         Uj=KLa       L------間隙間隔;       a------間隙係數(間隙<5mm時a=1,>5mm時,a=0。5) 由派森定理的"V"形關係曲線中看出,認真空度達103托時泛起拐點,拐點周圍曲線變得平坦,擊穿電壓幾乎無變化。   認真空度和間隙間隔相同時,其擊穿電壓則隨觸頭電極材料發生變化,電極材料機械強度高,熔點高時,真空間隙的擊穿電壓亦隨之進步。   真空絕緣的破壞機理   前麵已說過,在真空滅弧室這樣高度真空度的空間內,氣體分子的自由行程很大,不會發生碰撞分離而使真空間隙在高壓電作用下會擊穿又是客觀存在,於是就有種解釋真空絕緣會破壞的機理,場致發射引起擊穿,微塊引起擊穿和微放電導致擊穿。   場致發射論對真空間隙所以能發生擊穿的解釋   間隙電場能量集中,在電極微觀表麵的凸起部門發生電子發射或蒸發逸出,撞擊陽極使局部發燒,繼承放出離子或蒸汽,正離子再撞擊陰極發生二次發射,相互不斷積累,最後導致間隙擊穿。   著名的FowlerandNoraheim場發射電流I表達式為:              I=AE2e-B/E          式中 E------電場強度;             A------常數,與發射點的麵積有關;             B------常數,與電極表麵的逸出有關。

   在小的間隙(<1mm)及短脈衝電壓情況下,可以公道地以為真空間隙擊穿是由場致發射引起的,但在長間隙及連續加壓與長脈衝電壓下,有的學者以為真空的擊穿尚存在其它機理: (1)陰極引起的擊穿;在強電場下,因為場發射電流的焦耳發燒效應,使陰極表麵凸起物的溫度升高,當溫度達到臨界點時,凸起物熔化產生蒸汽引起擊穿。 (2)陽極引起的擊穿:因為陰極發射的電子束,轟擊陽極使某點發燒產生熔化和蒸汽而發生間隙擊穿。產生陽極引起擊穿的前提與電場進步係數和間隙間隔有關。

   微塊引起擊穿的解釋

   假設在電極表麵附著較輕鬆的微塊,在電場作用下,微塊脫落而且加速,這微塊撞擊對麵的電極時,因為衝擊發燒可使其本身熔化產生蒸汽,引起擊穿。

   微放電導致真空間隙擊穿的解釋

   電極的陰極表麵沾汙,將發生微放電現象。微放電是一種小的自按捺熄滅的電流脈衝,它的總放電電荷3107C,存在時間由50ms到幾ms,放電一般發生在大於1mm的間隙中。

   這些真空間隙的擊穿機理表明,真空電極的材料與電極的表麵狀況對真空間隙的絕緣都長短常要害的因素。

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