真空開關(guān)基礎(chǔ)地的知識—真空地絕緣性能

1、實用標(biāo)準(zhǔn)文案真空開關(guān)基礎(chǔ)知識一真空的絕緣性能一、耳空的基本概念真變技術(shù)中，“真空”泛指在給定的空間內(nèi),氣體壓強低于一個大干壓的氣體狀態(tài).也就是說,同正常的大氣壓相比，是較為稀薄的一種氣體狀態(tài)，真空度是對氣體稀薄程度的一種客現(xiàn)量度。根據(jù)真空技術(shù)的理論，兵空度的高低通常都用毛體的壓強來表示。在國標(biāo)單位制中，壓強是以柏（Pa）為單位1Pa=1H/m2.另外常用的單位還有托（T。”）、毫米汞柱（miig）、毫巴（mbar）、工程大氣壓（公斤/度米2）等，真空區(qū)域的劃分沒有統(tǒng)一熄定.我國通常是這樣劃分的：粗耳空：（76010）托低真空：（1010-3）恁高攵空：（10-310-8）抵超高兵空：（10-8

2、10-12）托極高真空：10-12恁托和帕的關(guān)系：14=1岔來汞柱Gmiig）=133.322Pa,1帕=7.5X10-3抵。真空區(qū)域的料點不同其應(yīng)用也不同，例加吸塵笈工作于粗真空區(qū)圾，暖瓶、燈泡等工作于低真空區(qū)城，而真空開關(guān)管和其它一些電真空器件則是工作在高真空區(qū)城。二、兵空間般的絕緣掙姓真空中放史一對電極，加上高壓時.在一定的電壓下也會產(chǎn)生電極之間的電擊穿。它的擊穿與空毛中的電擊穿有很大不同?？諝庵械膿舸┦怯捎隗w中的少量自由電子在電場作和下高速度運動，與毛體分子硬捶產(chǎn)生較多的電子和離子，新生的電子和離子又同中性原子碰控,產(chǎn)生更多的電子和離子。這種雪崩式的電離過卷，在電極間彩成了放電通道.產(chǎn)

3、生了電，3而真空中，由于壓強較低,氣體分子極少，在這樣的環(huán)境中，即使電極間隙中存在著電子它們從一個電極飛向另一個電極時,也很少有機會與氣體分子磁推。因而不可能有電子和氣體分子硅枝造成雪崩式的電擊穿。正是因為毛體分子十分稀少,真空間球電擊穿需要在非常高的電壓下出現(xiàn)場致發(fā)射等其它現(xiàn)象時才有可隨形成。從理論上推測.電場強度高達(dá)到108V/CTT1以上時才會迨成電擊穿，實際上真空間板的絕緣強皮由于一系列不利因素例如電極表面粗糙度、潔冷度等的影響.將低于理論計算值幾個數(shù)量級.兵空滅弧空中的真空度很高，一般為10-310-6帕.此時攵空間麻的絕緣強度遠(yuǎn)詼高于1個大壓的空和SF6的絕緣強度,比變質(zhì)25油的絕

4、緣強反還要高。正因為真空的絕緣強度很高.再空滅孤空中的所有電氣間隙都可以做得很小。例如12kV真空滅菰室的觸頭開距只有812e.40.5kV兵空天蛆室的觸頭開距也只要1825mm.真空滅孤室中的其它電氣間隙也在此尺度范圍三、身啕真空絕稅水平的主要因索再空絕?錄是一個十分虻雜的物理過程，其機理到目前為止仍沒有明碉的結(jié)論©從實標(biāo)應(yīng)用討況來看.主要有以下幾個方面：1、電極的幾何彩狀電極的幾何份狀對電場的分布有很大的影響,往往由于幾何形狀不夠恰當(dāng)，引起電場在局部過于集中而導(dǎo)致?lián)舸?這一點在高電壓的真空產(chǎn)品中尤以突出，電極邊緣的曲率半徑大小是立要因京,一報來說,曲率半徑大的電極承受擊穿電壓的能

5、力比曲率半徑小的大.此外.擊穿電壓還和電極面積的大小成反比,即應(yīng)著電極面積的增大而有所降低。而枳增大導(dǎo)致對壓降低的原因主要是放電概率增加，2、間隙距離真空的擊穿電壓與間板距離有著比較明確的關(guān)系。試臉表明,當(dāng)間靜距離較小時（W5mm）,擊穿電壓的希間隙距離的增加而線性增長,但隨著間隙距離的進(jìn)一步增加,擊穿電壓的增長減線，即兵空間班發(fā)生擊穿的電場強度版著間麻距離的增加而減小,當(dāng)間隙達(dá)到一定的長度后（220mm）,單點增加間隙距離提高耐壓水平已經(jīng)十分困難,這時來用多斷口反而比單斷口有利.一敢認(rèn)為包間時下的電擊穿主要是場致發(fā)時引起的，而長間際下的的也擊穿則主要是微粒效應(yīng)所致。3、電極材料真空開關(guān)工作在

6、10-2Pa以上的為真空，由于此時氣體分子十分稀少，氣體分子的碰扭游離時擊穿巳經(jīng)不起作周，因此擊穿電壓表現(xiàn)出和電極材料有較強的相關(guān)性，兵空間赭的擊穿電壓的著電極材料的不同而不同，研究者發(fā)現(xiàn)擊穿電壓和材料的歐皮與機械磔皮有關(guān)。一般來說.衩度和機械強度較高的材料,往往有較高的絕濠強度。比如，擁電極在淬火后砍度提高，其擊穿電壓較洋火前可提高80%。此外，擊穿電壓還和陰極材料的物理常數(shù)加熔點、比熱和密度等正相關(guān)，即爆點較高的材料其擊穿電壓也較高。時比熱和密度而言亦然,這一問跑的實質(zhì)是在相同熱能的作用下，材料發(fā)生熔化的概率越大，則擊穿電壓越低。4、真空度圖一昱示了間現(xiàn)擊穿電壓和毛體壓強之間的關(guān)系.由圖可

7、以看到真空度高于10-2Pa（10-4托）時,擊穿電壓基本上不再著氣體壓力的下修而增大，國為氣體分子碰援游離現(xiàn)求已不再起作用。當(dāng)毛體壓力從IO-2Pa逐步升高時（兵空度下降）,擊穿強度逐漸下降，而在接近1恁（102Pa左右）最低,以后又范毛壓的增高而增高。從曲踐上可以看出兵空度高于10-2Pa時共對壓強度基本上保抻不變.這就表明,兵空滅孤空的真空度在10-2Pa以上時完全能夠滿足正常的使用需求，真空度/Pa圖一兵空度和擊穿電壓的關(guān)系5、電極的表面狀況電極的表面抉況對從空間部的擊穿電壓影響較大。電極表面的氧化物、雜辰和金屬盆粒都會使事空間段的擊穿電壓明旻下降。此外，無論真空滅菰空的電極表面在制造

8、中加工得如何，大電流開斷均會使電極表面變得凸凹不平,這也將使得擊穿電壓降低.6、老煉效應(yīng)電極老煉有電壓老煉和電流老煉兩種C一個新的真空間班進(jìn)行試臉時,最初幾次的擊穿電壓在柱狀低。隨著試臉次數(shù)的增加擊穿電壓也逐漸增大.鼠后會檢定在某一數(shù)值上.這種擊穿電壓范擊穿次數(shù)增大的現(xiàn)象就是電壓老煉的作用電壓老煉就是通過放電消除電極表面的凝現(xiàn)凸起、雜質(zhì)和缺陷。經(jīng)過小電流的放電使表面的微風(fēng)凸起點燒熔、蒸發(fā),使電極表面光滑平整,局部電場的增強效應(yīng)減小，提高了擊穿電壓。老煉對電極表面的純化作用也是很變要的。由于電極表面的電子發(fā)射容易出現(xiàn)在選出功較低的雜原所在處.擊穿放電同樣能使雜質(zhì)熔化和揮發(fā).同樣能提高間隙的擊穿電壓。老煉過程中若能同時抽毛，把蒸發(fā)的氣態(tài)物抽走，效果更佳。電壓老煉只適宜用在兵空間林擊穿電壓的提高.對真空滅荒室做頭間隙擊穿電壓的提高不會有太大的效果，電如對般頭表面的燒枷將使電