真空開(kāi)關(guān)動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)性研究

梁俊飛

摘要真空開(kāi)關(guān)在電力系統(tǒng)中起著頗為重要的作用。通過(guò)使用真空作為主觸頭的絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)來(lái)工作。正是由于其重要作用，文章分析了雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上對(duì)真空開(kāi)關(guān)的擊穿統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了分析。結(jié)論表明，只有當(dāng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，才能使得微粒獲得足夠的動(dòng)能，激發(fā)出來(lái)的金屬蒸汽擊穿真空間隙。

關(guān)鍵詞真空開(kāi)關(guān)；動(dòng)態(tài)介質(zhì)；恢復(fù)性；擊穿

中圖分類號(hào)：TM56 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0044-01

真空開(kāi)關(guān)在電力系統(tǒng)中起著重要作用。真空開(kāi)關(guān)利用真空作為主觸頭間的絕緣物質(zhì)和滅弧機(jī)制從而發(fā)揮其特殊作用。而正是由于真空具有極為優(yōu)異的絕緣能力和滅弧能力等優(yōu)點(diǎn)，因而在真空開(kāi)關(guān)在配電領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。至今為止，許多國(guó)家爭(zhēng)相研究多斷口真空開(kāi)關(guān)，以促進(jìn)本國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展。本鑒于此，文以雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程為研究出發(fā)點(diǎn)，推導(dǎo)出多斷口開(kāi)關(guān)的最大可能增長(zhǎng)倍數(shù)。并在此基礎(chǔ)上，研究了真空開(kāi)關(guān)的擊穿統(tǒng)計(jì)特性，具有一定的參考價(jià)值。

1真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程

1.1 雙斷口真空開(kāi)關(guān)的模型建立

雙斷口真空開(kāi)關(guān)試驗(yàn)回路中電流值取25 kA，電流源恢復(fù)電壓峰值為100 kV。對(duì)于該回路而言，一旦將該回路的恢復(fù)電壓加上之后，會(huì)使得其真空間隙兩端的恢復(fù)電壓變化率非常高，這樣直接導(dǎo)致的后果可能是兩個(gè)真空滅弧室的電壓分配受到間隙的電容影響甚大。為了更清楚的對(duì)其物理性能進(jìn)行分析，需要對(duì)該回路進(jìn)行化簡(jiǎn)，從而最終得到其電路等效圖。

根據(jù)等效電路圖可以得到雙斷口真空開(kāi)關(guān)的電壓分配關(guān)系式如下。

（1）

（2）

1.2 雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程

電力系統(tǒng)受到真空開(kāi)關(guān)的影像很大。而真空開(kāi)關(guān)又分為雙端口真空開(kāi)關(guān)和單斷口真空開(kāi)關(guān)兩種。在實(shí)踐過(guò)程中，由多年以來(lái)的經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，前者的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程與簡(jiǎn)單的后者的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程有所不同。當(dāng)雙斷口真空開(kāi)關(guān)在工作時(shí)，由于具有其上下兩個(gè)真空滅弧室，而滅弧室的分壓不均會(huì)導(dǎo)致所受恢復(fù)電壓較高的滅弧室易先發(fā)生擊穿現(xiàn)象。而電壓分布不均則是由于受到對(duì)地電容的影響。而在此時(shí)為了保證整個(gè)雙斷口開(kāi)關(guān)并不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)滅弧室發(fā)生事故而導(dǎo)致開(kāi)端的失敗，就需要恢復(fù)電壓的峰值和上升速度低于某一極限值。這也是本文研究的目的所在。由于在這個(gè)開(kāi)斷過(guò)程中存在另外一個(gè)真空滅弧室的介質(zhì)強(qiáng)度問(wèn)題。由此，如果其中的一個(gè)滅弧室發(fā)生了電弧重?fù)舸┑膯?wèn)題，那么另外一個(gè)滅弧室將不能承受全部的恢復(fù)電壓。真空電弧在電流過(guò)零熄滅后，剩余的等離子體在恢復(fù)電壓的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。正離子朝著新陰極運(yùn)動(dòng)，而電子則朝著正陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)。最終形成正離子層，這個(gè)層區(qū)隨著時(shí)間發(fā)展而漸漸變寬，直至充滿整個(gè)間隙。研究實(shí)測(cè)固有恢復(fù)與實(shí)際恢復(fù)特性的曲線可以發(fā)現(xiàn)，其最終恢復(fù)特性曲線趨于一個(gè)常量值。

1.3 雙斷口弧后介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程

當(dāng)真空電弧熄滅以后，由于突然的降溫會(huì)導(dǎo)致弧隙間還存有大量的金屬蒸汽和帶電粒子，甚至還會(huì)有金屬殘留液滴。我們知道，恢復(fù)過(guò)程中真空間隙同恢復(fù)結(jié)束后的真空間隙的最大區(qū)別地方就在于殘余物的存在。因此，此時(shí)最為關(guān)鍵的就是對(duì)于殘余物的處理。也就是說(shuō)，如何才能夠識(shí)別金屬殘留的擴(kuò)散過(guò)程將是研究恢復(fù)過(guò)程面臨的重要問(wèn)題。由于真空開(kāi)關(guān)的弧后實(shí)際介質(zhì)的強(qiáng)度恢復(fù)過(guò)程中有眾多因素需要考慮。為了能夠更加準(zhǔn)確的考慮各個(gè)時(shí)間段內(nèi)介質(zhì)恢復(fù)因素的影響，本文將其分成三個(gè)作用階段。即以介質(zhì)恢復(fù)和暫態(tài)恢復(fù)電壓相互作用為主的恢復(fù)前期階段；以金屬蒸汽密度為主導(dǎo)的恢復(fù)中期階段；真空間隙達(dá)到全恢復(fù)靜態(tài)耐壓特性的后期階段。針對(duì)三個(gè)不同階段，采取不同的措施來(lái)對(duì)雙斷口弧后介質(zhì)進(jìn)行恢復(fù)。

2真空開(kāi)關(guān)的擊穿統(tǒng)計(jì)特性分析

我們知道，真空開(kāi)關(guān)間隙的絕緣擊穿過(guò)程發(fā)生的原因多種多樣，不能以一個(gè)單一的因素作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。例如，在擊穿過(guò)程中，很可能由于電機(jī)表面存在有場(chǎng)發(fā)射粒子或者在電機(jī)附近有松散粘附現(xiàn)象出現(xiàn)。而在真空開(kāi)關(guān)的擊穿過(guò)程中，其擊穿的引發(fā)因素主要來(lái)源于電極。對(duì)于雙斷口真空開(kāi)關(guān)而言，它的兩個(gè)斷口都存在服從一定分布特點(diǎn)的擊穿弱點(diǎn)。為此，可以針對(duì)其建立擊穿電壓最大可能增長(zhǎng)倍數(shù)以及擊穿統(tǒng)計(jì)分布模型。而真空開(kāi)關(guān)的性能也和觸頭的材料密切相關(guān)。為了能夠有效提高真空開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷能力，通常會(huì)將高熔點(diǎn)的材料鉭加入其中。

雙斷口真空開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)思想采用小間隙的高真空絕緣特性，其真空開(kāi)關(guān)的電壓與間隙距離的關(guān)系如式（3）所示。

（3）

而單斷口真空開(kāi)關(guān)擊穿電壓和電極距離的關(guān)系為：

（4）

將式（3）和式（4）做除法運(yùn)算可以獲得雙斷口真空開(kāi)關(guān)擊穿電壓的最大可能增長(zhǎng)倍數(shù)K2：

（5）

通過(guò)分析可知，雙斷口真空開(kāi)關(guān)的擊穿的統(tǒng)計(jì)概率都要比單斷口擊穿統(tǒng)計(jì)概率小，與其串并聯(lián)的多少無(wú)關(guān)。而通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：由于雙斷口開(kāi)關(guān)真空滅弧斷口的恢復(fù)電壓不同，導(dǎo)致滅弧后的電荷鞘層的發(fā)展不同，從而影響了各自實(shí)際的介質(zhì)恢復(fù)特性。

3結(jié)論

綜上所述，雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)特性對(duì)電力系統(tǒng)有著重要影響。為了使得整個(gè)雙斷口開(kāi)關(guān)不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)滅弧室發(fā)生重?fù)舸┒鴮?dǎo)致開(kāi)斷失敗，就需要想方設(shè)法使得恢復(fù)電壓的峰值和上升速度低于某一極限值。為此，在分析雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程的基礎(chǔ)上，又對(duì)真空開(kāi)關(guān)的擊穿統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了分析，具有一定的實(shí)用意義。

參考文獻(xiàn)

[1]程顯，廖敏夫，段雄英，等.雙斷口真空開(kāi)關(guān)瞬態(tài)恢復(fù)電壓分布特性的仿真與實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012（01）.

[2]江壯賢，莊勁武，王晨，等.新型強(qiáng)迫換流型限流斷路器真空介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)特性[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012（05）.

endprint

摘要真空開(kāi)關(guān)在電力系統(tǒng)中起著頗為重要的作用。通過(guò)使用真空作為主觸頭的絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)來(lái)工作。正是由于其重要作用，文章分析了雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上對(duì)真空開(kāi)關(guān)的擊穿統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了分析。結(jié)論表明，只有當(dāng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，才能使得微粒獲得足夠的動(dòng)能，激發(fā)出來(lái)的金屬蒸汽擊穿真空間隙。

關(guān)鍵詞真空開(kāi)關(guān)；動(dòng)態(tài)介質(zhì)；恢復(fù)性；擊穿

中圖分類號(hào)：TM56 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0044-01

真空開(kāi)關(guān)在電力系統(tǒng)中起著重要作用。真空開(kāi)關(guān)利用真空作為主觸頭間的絕緣物質(zhì)和滅弧機(jī)制從而發(fā)揮其特殊作用。而正是由于真空具有極為優(yōu)異的絕緣能力和滅弧能力等優(yōu)點(diǎn)，因而在真空開(kāi)關(guān)在配電領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。至今為止，許多國(guó)家爭(zhēng)相研究多斷口真空開(kāi)關(guān)，以促進(jìn)本國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展。本鑒于此，文以雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程為研究出發(fā)點(diǎn)，推導(dǎo)出多斷口開(kāi)關(guān)的最大可能增長(zhǎng)倍數(shù)。并在此基礎(chǔ)上，研究了真空開(kāi)關(guān)的擊穿統(tǒng)計(jì)特性，具有一定的參考價(jià)值。

1真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程

1.1 雙斷口真空開(kāi)關(guān)的模型建立

雙斷口真空開(kāi)關(guān)試驗(yàn)回路中電流值取25 kA，電流源恢復(fù)電壓峰值為100 kV。對(duì)于該回路而言，一旦將該回路的恢復(fù)電壓加上之后，會(huì)使得其真空間隙兩端的恢復(fù)電壓變化率非常高，這樣直接導(dǎo)致的后果可能是兩個(gè)真空滅弧室的電壓分配受到間隙的電容影響甚大。為了更清楚的對(duì)其物理性能進(jìn)行分析，需要對(duì)該回路進(jìn)行化簡(jiǎn)，從而最終得到其電路等效圖。

根據(jù)等效電路圖可以得到雙斷口真空開(kāi)關(guān)的電壓分配關(guān)系式如下。

（1）

（2）

1.2 雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程

電力系統(tǒng)受到真空開(kāi)關(guān)的影像很大。而真空開(kāi)關(guān)又分為雙端口真空開(kāi)關(guān)和單斷口真空開(kāi)關(guān)兩種。在實(shí)踐過(guò)程中，由多年以來(lái)的經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，前者的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程與簡(jiǎn)單的后者的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程有所不同。當(dāng)雙斷口真空開(kāi)關(guān)在工作時(shí)，由于具有其上下兩個(gè)真空滅弧室，而滅弧室的分壓不均會(huì)導(dǎo)致所受恢復(fù)電壓較高的滅弧室易先發(fā)生擊穿現(xiàn)象。而電壓分布不均則是由于受到對(duì)地電容的影響。而在此時(shí)為了保證整個(gè)雙斷口開(kāi)關(guān)并不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)滅弧室發(fā)生事故而導(dǎo)致開(kāi)端的失敗，就需要恢復(fù)電壓的峰值和上升速度低于某一極限值。這也是本文研究的目的所在。由于在這個(gè)開(kāi)斷過(guò)程中存在另外一個(gè)真空滅弧室的介質(zhì)強(qiáng)度問(wèn)題。由此，如果其中的一個(gè)滅弧室發(fā)生了電弧重?fù)舸┑膯?wèn)題，那么另外一個(gè)滅弧室將不能承受全部的恢復(fù)電壓。真空電弧在電流過(guò)零熄滅后，剩余的等離子體在恢復(fù)電壓的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。正離子朝著新陰極運(yùn)動(dòng)，而電子則朝著正陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)。最終形成正離子層，這個(gè)層區(qū)隨著時(shí)間發(fā)展而漸漸變寬，直至充滿整個(gè)間隙。研究實(shí)測(cè)固有恢復(fù)與實(shí)際恢復(fù)特性的曲線可以發(fā)現(xiàn)，其最終恢復(fù)特性曲線趨于一個(gè)常量值。

1.3 雙斷口弧后介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程

當(dāng)真空電弧熄滅以后，由于突然的降溫會(huì)導(dǎo)致弧隙間還存有大量的金屬蒸汽和帶電粒子，甚至還會(huì)有金屬殘留液滴。我們知道，恢復(fù)過(guò)程中真空間隙同恢復(fù)結(jié)束后的真空間隙的最大區(qū)別地方就在于殘余物的存在。因此，此時(shí)最為關(guān)鍵的就是對(duì)于殘余物的處理。也就是說(shuō)，如何才能夠識(shí)別金屬殘留的擴(kuò)散過(guò)程將是研究恢復(fù)過(guò)程面臨的重要問(wèn)題。由于真空開(kāi)關(guān)的弧后實(shí)際介質(zhì)的強(qiáng)度恢復(fù)過(guò)程中有眾多因素需要考慮。為了能夠更加準(zhǔn)確的考慮各個(gè)時(shí)間段內(nèi)介質(zhì)恢復(fù)因素的影響，本文將其分成三個(gè)作用階段。即以介質(zhì)恢復(fù)和暫態(tài)恢復(fù)電壓相互作用為主的恢復(fù)前期階段；以金屬蒸汽密度為主導(dǎo)的恢復(fù)中期階段；真空間隙達(dá)到全恢復(fù)靜態(tài)耐壓特性的后期階段。針對(duì)三個(gè)不同階段，采取不同的措施來(lái)對(duì)雙斷口弧后介質(zhì)進(jìn)行恢復(fù)。

2真空開(kāi)關(guān)的擊穿統(tǒng)計(jì)特性分析

我們知道，真空開(kāi)關(guān)間隙的絕緣擊穿過(guò)程發(fā)生的原因多種多樣，不能以一個(gè)單一的因素作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。例如，在擊穿過(guò)程中，很可能由于電機(jī)表面存在有場(chǎng)發(fā)射粒子或者在電機(jī)附近有松散粘附現(xiàn)象出現(xiàn)。而在真空開(kāi)關(guān)的擊穿過(guò)程中，其擊穿的引發(fā)因素主要來(lái)源于電極。對(duì)于雙斷口真空開(kāi)關(guān)而言，它的兩個(gè)斷口都存在服從一定分布特點(diǎn)的擊穿弱點(diǎn)。為此，可以針對(duì)其建立擊穿電壓最大可能增長(zhǎng)倍數(shù)以及擊穿統(tǒng)計(jì)分布模型。而真空開(kāi)關(guān)的性能也和觸頭的材料密切相關(guān)。為了能夠有效提高真空開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷能力，通常會(huì)將高熔點(diǎn)的材料鉭加入其中。

雙斷口真空開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)思想采用小間隙的高真空絕緣特性，其真空開(kāi)關(guān)的電壓與間隙距離的關(guān)系如式（3）所示。

（3）

而單斷口真空開(kāi)關(guān)擊穿電壓和電極距離的關(guān)系為：

（4）

將式（3）和式（4）做除法運(yùn)算可以獲得雙斷口真空開(kāi)關(guān)擊穿電壓的最大可能增長(zhǎng)倍數(shù)K2：

（5）

通過(guò)分析可知，雙斷口真空開(kāi)關(guān)的擊穿的統(tǒng)計(jì)概率都要比單斷口擊穿統(tǒng)計(jì)概率小，與其串并聯(lián)的多少無(wú)關(guān)。而通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：由于雙斷口開(kāi)關(guān)真空滅弧斷口的恢復(fù)電壓不同，導(dǎo)致滅弧后的電荷鞘層的發(fā)展不同，從而影響了各自實(shí)際的介質(zhì)恢復(fù)特性。

3結(jié)論

綜上所述，雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)特性對(duì)電力系統(tǒng)有著重要影響。為了使得整個(gè)雙斷口開(kāi)關(guān)不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)滅弧室發(fā)生重?fù)舸┒鴮?dǎo)致開(kāi)斷失敗，就需要想方設(shè)法使得恢復(fù)電壓的峰值和上升速度低于某一極限值。為此，在分析雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程的基礎(chǔ)上，又對(duì)真空開(kāi)關(guān)的擊穿統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了分析，具有一定的實(shí)用意義。

參考文獻(xiàn)

[1]程顯，廖敏夫，段雄英，等.雙斷口真空開(kāi)關(guān)瞬態(tài)恢復(fù)電壓分布特性的仿真與實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012（01）.

[2]江壯賢，莊勁武，王晨，等.新型強(qiáng)迫換流型限流斷路器真空介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)特性[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012（05）.

endprint

摘要真空開(kāi)關(guān)在電力系統(tǒng)中起著頗為重要的作用。通過(guò)使用真空作為主觸頭的絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)來(lái)工作。正是由于其重要作用，文章分析了雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上對(duì)真空開(kāi)關(guān)的擊穿統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了分析。結(jié)論表明，只有當(dāng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，才能使得微粒獲得足夠的動(dòng)能，激發(fā)出來(lái)的金屬蒸汽擊穿真空間隙。

關(guān)鍵詞真空開(kāi)關(guān)；動(dòng)態(tài)介質(zhì)；恢復(fù)性；擊穿

中圖分類號(hào)：TM56 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0044-01

真空開(kāi)關(guān)在電力系統(tǒng)中起著重要作用。真空開(kāi)關(guān)利用真空作為主觸頭間的絕緣物質(zhì)和滅弧機(jī)制從而發(fā)揮其特殊作用。而正是由于真空具有極為優(yōu)異的絕緣能力和滅弧能力等優(yōu)點(diǎn)，因而在真空開(kāi)關(guān)在配電領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。至今為止，許多國(guó)家爭(zhēng)相研究多斷口真空開(kāi)關(guān)，以促進(jìn)本國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展。本鑒于此，文以雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程為研究出發(fā)點(diǎn)，推導(dǎo)出多斷口開(kāi)關(guān)的最大可能增長(zhǎng)倍數(shù)。并在此基礎(chǔ)上，研究了真空開(kāi)關(guān)的擊穿統(tǒng)計(jì)特性，具有一定的參考價(jià)值。

1真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程

1.1 雙斷口真空開(kāi)關(guān)的模型建立

雙斷口真空開(kāi)關(guān)試驗(yàn)回路中電流值取25 kA，電流源恢復(fù)電壓峰值為100 kV。對(duì)于該回路而言，一旦將該回路的恢復(fù)電壓加上之后，會(huì)使得其真空間隙兩端的恢復(fù)電壓變化率非常高，這樣直接導(dǎo)致的后果可能是兩個(gè)真空滅弧室的電壓分配受到間隙的電容影響甚大。為了更清楚的對(duì)其物理性能進(jìn)行分析，需要對(duì)該回路進(jìn)行化簡(jiǎn)，從而最終得到其電路等效圖。

根據(jù)等效電路圖可以得到雙斷口真空開(kāi)關(guān)的電壓分配關(guān)系式如下。

（1）

（2）

1.2 雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程

電力系統(tǒng)受到真空開(kāi)關(guān)的影像很大。而真空開(kāi)關(guān)又分為雙端口真空開(kāi)關(guān)和單斷口真空開(kāi)關(guān)兩種。在實(shí)踐過(guò)程中，由多年以來(lái)的經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，前者的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程與簡(jiǎn)單的后者的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程有所不同。當(dāng)雙斷口真空開(kāi)關(guān)在工作時(shí)，由于具有其上下兩個(gè)真空滅弧室，而滅弧室的分壓不均會(huì)導(dǎo)致所受恢復(fù)電壓較高的滅弧室易先發(fā)生擊穿現(xiàn)象。而電壓分布不均則是由于受到對(duì)地電容的影響。而在此時(shí)為了保證整個(gè)雙斷口開(kāi)關(guān)并不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)滅弧室發(fā)生事故而導(dǎo)致開(kāi)端的失敗，就需要恢復(fù)電壓的峰值和上升速度低于某一極限值。這也是本文研究的目的所在。由于在這個(gè)開(kāi)斷過(guò)程中存在另外一個(gè)真空滅弧室的介質(zhì)強(qiáng)度問(wèn)題。由此，如果其中的一個(gè)滅弧室發(fā)生了電弧重?fù)舸┑膯?wèn)題，那么另外一個(gè)滅弧室將不能承受全部的恢復(fù)電壓。真空電弧在電流過(guò)零熄滅后，剩余的等離子體在恢復(fù)電壓的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。正離子朝著新陰極運(yùn)動(dòng)，而電子則朝著正陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)。最終形成正離子層，這個(gè)層區(qū)隨著時(shí)間發(fā)展而漸漸變寬，直至充滿整個(gè)間隙。研究實(shí)測(cè)固有恢復(fù)與實(shí)際恢復(fù)特性的曲線可以發(fā)現(xiàn)，其最終恢復(fù)特性曲線趨于一個(gè)常量值。

1.3 雙斷口弧后介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程

當(dāng)真空電弧熄滅以后，由于突然的降溫會(huì)導(dǎo)致弧隙間還存有大量的金屬蒸汽和帶電粒子，甚至還會(huì)有金屬殘留液滴。我們知道，恢復(fù)過(guò)程中真空間隙同恢復(fù)結(jié)束后的真空間隙的最大區(qū)別地方就在于殘余物的存在。因此，此時(shí)最為關(guān)鍵的就是對(duì)于殘余物的處理。也就是說(shuō)，如何才能夠識(shí)別金屬殘留的擴(kuò)散過(guò)程將是研究恢復(fù)過(guò)程面臨的重要問(wèn)題。由于真空開(kāi)關(guān)的弧后實(shí)際介質(zhì)的強(qiáng)度恢復(fù)過(guò)程中有眾多因素需要考慮。為了能夠更加準(zhǔn)確的考慮各個(gè)時(shí)間段內(nèi)介質(zhì)恢復(fù)因素的影響，本文將其分成三個(gè)作用階段。即以介質(zhì)恢復(fù)和暫態(tài)恢復(fù)電壓相互作用為主的恢復(fù)前期階段；以金屬蒸汽密度為主導(dǎo)的恢復(fù)中期階段；真空間隙達(dá)到全恢復(fù)靜態(tài)耐壓特性的后期階段。針對(duì)三個(gè)不同階段，采取不同的措施來(lái)對(duì)雙斷口弧后介質(zhì)進(jìn)行恢復(fù)。

2真空開(kāi)關(guān)的擊穿統(tǒng)計(jì)特性分析

我們知道，真空開(kāi)關(guān)間隙的絕緣擊穿過(guò)程發(fā)生的原因多種多樣，不能以一個(gè)單一的因素作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。例如，在擊穿過(guò)程中，很可能由于電機(jī)表面存在有場(chǎng)發(fā)射粒子或者在電機(jī)附近有松散粘附現(xiàn)象出現(xiàn)。而在真空開(kāi)關(guān)的擊穿過(guò)程中，其擊穿的引發(fā)因素主要來(lái)源于電極。對(duì)于雙斷口真空開(kāi)關(guān)而言，它的兩個(gè)斷口都存在服從一定分布特點(diǎn)的擊穿弱點(diǎn)。為此，可以針對(duì)其建立擊穿電壓最大可能增長(zhǎng)倍數(shù)以及擊穿統(tǒng)計(jì)分布模型。而真空開(kāi)關(guān)的性能也和觸頭的材料密切相關(guān)。為了能夠有效提高真空開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷能力，通常會(huì)將高熔點(diǎn)的材料鉭加入其中。

雙斷口真空開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)思想采用小間隙的高真空絕緣特性，其真空開(kāi)關(guān)的電壓與間隙距離的關(guān)系如式（3）所示。

（3）

而單斷口真空開(kāi)關(guān)擊穿電壓和電極距離的關(guān)系為：

（4）

將式（3）和式（4）做除法運(yùn)算可以獲得雙斷口真空開(kāi)關(guān)擊穿電壓的最大可能增長(zhǎng)倍數(shù)K2：

（5）

通過(guò)分析可知，雙斷口真空開(kāi)關(guān)的擊穿的統(tǒng)計(jì)概率都要比單斷口擊穿統(tǒng)計(jì)概率小，與其串并聯(lián)的多少無(wú)關(guān)。而通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：由于雙斷口開(kāi)關(guān)真空滅弧斷口的恢復(fù)電壓不同，導(dǎo)致滅弧后的電荷鞘層的發(fā)展不同，從而影響了各自實(shí)際的介質(zhì)恢復(fù)特性。

3結(jié)論

綜上所述，雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)特性對(duì)電力系統(tǒng)有著重要影響。為了使得整個(gè)雙斷口開(kāi)關(guān)不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)滅弧室發(fā)生重?fù)舸┒鴮?dǎo)致開(kāi)斷失敗，就需要想方設(shè)法使得恢復(fù)電壓的峰值和上升速度低于某一極限值。為此，在分析雙斷口真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程的基礎(chǔ)上，又對(duì)真空開(kāi)關(guān)的擊穿統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了分析，具有一定的實(shí)用意義。

參考文獻(xiàn)

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