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(1. 蘭州工業(yè)學院電氣工程學院，甘肅 蘭州 710030；2. 西安交通大學，陜西 西安 710049；3. 上海電器科學研究院，上海 200063；4. 天水長城開關廠，甘肅 天水 741000)

1 引言

真空滅弧室(其結構如圖1所示)是真空開關的心臟[1]，其性能優(yōu)劣直接影響真空開關的性能，主要是影響真空開關的分斷能力及真空開關耐受電壓的能力。

圖1 真空滅弧室結構

2 真空滅弧室漏電流

真空滅弧室漏電流的大小反映其耐受電壓的能力，一些用戶除了要求檢驗真空滅弧室的耐受電壓外，還對真空滅弧室耐受電壓下的漏電流做了嚴格要求。質量優(yōu)質的真空滅弧室，其漏電流的大小一般不超過100μA，最大也不超過1mA[2]，真空滅弧室耐受電壓的能力取決于內部絕緣強度和外部絕緣強度的大小。真空滅弧室在觸頭兩端施加電壓時，其介質回路有兩路，一路是觸頭間隙，另一路是外殼。真空滅弧室要有優(yōu)越的耐受電壓的能力，觸頭間隙和外殼都應有承受過電壓的能力。其電介質的等效電路可用圖2表示。圖中顯示，真空滅弧室的絕緣電阻由代表間隙的電容Cg和代表外殼的電阻R兩部分組成，絕緣電阻越大，則漏電流i就越小。對于一定間隙的真空滅弧室，其間隙承受過電壓的能力(電介質的強度)主要取決于真空度、觸頭結構及滅弧室內電場分布情況。對于真空滅弧室外殼，主要是保證其在外加電壓作用下，不發(fā)生沿面放電甚至閃絡。一般情況下，通過檢測真空滅弧室漏電流的大小，可以綜合判斷其耐受電壓的絕緣能力。

圖2 真空滅弧室分斷狀誠時在交流電壓作用下的等效電路等效電路圖

3 產生機理及危害

(1)

式中:me—電子的質量；

υe——電子的運動速度；

Wi——氣體原子(或分子)的游離能。

質點兩次碰撞之間的距離稱為自由行程。平均自由行程與氣體間的壓力成反比，與絕對溫度成正比。一般情況下，平均自由行程越大，越容易發(fā)生碰撞游離。

當一個真空滅弧室設計制作完成以后，其動靜觸頭之間的間隙d保持不變，因此，間隙擊穿電壓的大小主要取決于壓力(壓強)p，也就是真空滅弧室真空度的大小。當真空度較大時，電子的相對密度很小，在向陽極運動過程中，其碰撞次數太少，產生的帶電微粒很少，氣體的放電能力就很弱，因而擊穿電壓就大，真空滅弧室耐受電壓的能力就強。因此，理論上，真空度越高，壓力越小，電子的碰撞次數越少，產生的帶電微粒就越少，因此，間隙的介電強度越高，擊穿電壓就越高，真空滅弧室耐受電壓的能力就越強，此時，漏電流就越小。

影響真空滅弧室耐受電壓的因素，除了觸頭間隙間所存有的帶電微粒(真空度起主要作用)外，還與真空滅弧室的外殼有關。如圖1所示，真空滅弧室的外殼由陶瓷或玻璃制成。由于陶瓷和玻璃同屬親水性絕緣物質，具有很強的吸附水的能力，水又吸收雜質，在外加電壓的作用下，這些雜質很容易電離成帶電微粒而發(fā)生沿面放電，降低真空滅弧室耐受電壓的能力，此時，外殼的絕緣強度降低，漏電流增大。如圖2所示，在外加電壓的作用下，真空滅弧室主觸頭間隙與真空滅弧室外殼形成并聯電路。特別地，若真空滅弧室的沿面放電發(fā)展為閃絡，就表明真空滅弧室沿外殼表面發(fā)生擊穿，嚴重影響真空滅弧室的絕緣性能。

4 改進措施

既然影響真空滅弧室耐受電壓的因素包括滅弧室內部和外殼兩個方面，那么，應從這兩個方面入手采取措施加以改進。

首先，從真空滅弧室內部來說來說，應從以下兩個方面引起重視：

(1) 改善觸頭的物理結構，使真空滅弧室的電場盡可能為勻強電場。

在真空滅弧室觸頭間隙確定的情況下，改善滅弧室內電場的分布情況，使之分布更均勻一些，有助于提高真空滅弧室的耐受電壓，減小漏電流的大小。在實際情況下，首先應適當增加觸頭的厚度，并使觸頭的尖角、棱角鈍化，這樣，這些部位的電場分布不太集中，從而有助于提高真空滅弧室的耐受電壓；另外，對于高電壓、大容量的真空滅弧室，還應在觸頭周圍設計均壓屏蔽罩、均壓屏蔽罩末端設計輔助均壓屏蔽罩，有效的改善觸頭附近的電場分布，在真空滅弧室兩端端蓋附近設計端部屏蔽罩，可有效降低真空滅弧室端蓋附近的電場強度。

(2) 提高真空度。

表1 某公司ZNTD12/1250—31.5型真空滅弧室的真空度與壓強的測試數據

真空度是反應真空滅弧室質量的一個重要參數，質量合格的真空滅弧室真空度的大小有一個范圍，在10-4～10-2Pa，即10-6～10-4mmHg之間[3]。表1是國內某公司ZNTD12/1250—31.5型真空滅弧室的真空度與壓強的關系測試數據，繪制成坐標圖后如圖3所示，從圖中可以看出，當真空滅弧室的壓強大于10-2Pa時，其耐壓能力迅速降低因此，保持真空滅弧室具有10-2Pa以上的真空度是十分必要的。

(3)提高同軸度。導向套可有效保證真空滅弧室的同軸度，但有時同軸度仍不在最佳狀態(tài)，需要細致調試。同軸度提高，保證動靜觸頭有效接觸，可減小接觸

電阻，減小觸頭閉合時產生的熱量，有效降低觸頭斷開時因熔焊而產生的對觸頭表面的拉傷。

圖3 一種10kV真空弧室真空度與耐壓關系圖

(4) 觸頭表面光潔平整，必要時通過老煉去除觸頭表面的毛刺。

其次，從真空滅弧室外殼方面來說，應從以下接個方面引起重視：

(1) 增大爬電距離，尤其是在產品小型化的情況下，通過把外殼設計成波紋狀，可以有效的達到目的。

(2) 保持外殼清潔度，注意使用環(huán)境，尤其是在污穢潮濕環(huán)境戶外使用的真空開關，要注意采取措施保持外殼干凈。

(3) 對于高壓大容量真空滅弧室，在真空滅弧室外表面和絕緣瓷套之間添加硅脂絕緣，可有效提高真空滅弧室外表面的絕緣強度[4]。

5 結論

通過提高真空滅弧室的內絕緣和降低真空滅弧室外殼表面電導，可以大大提高真空滅弧室的耐受電壓，提高產品質量。