真空断路器处于合闸位置时，其对地尽缘由支持尽缘子承受，一旦真空断路器所毗连的线路发生接地故障，断路器动作跳闸后，接地故障点又未被断根，则有电母线的对地尽缘亦要由该断路器断口的真空间隙承受；各类故障开断时，断口一对触子间的真空尽缘间隙要耐受各类恢复电压的作用而不发生击穿。是以，真空间隙的尽缘特征成为提高灭弧室断口电压，使单断口真空断路器向高电压品级成长的主要研究课题。

　　真空度的暗示方式

　　尽对压力低于一个年夜气压的气体稀薄的空间，称为真空空间，真空度越高即空间内气体压强越低。真空度的单元有三种暗示方式:托(即1个mm水银柱高)，毫巴(103bar)或帕(帕斯卡:Pa)。(1托=131。6Pa，1毫巴=100Pa)我们凡是所说真空灭弧室内部的真空度要达10-4托是指灭弧室内的气体压强仅为"万分mm水银柱高"，亦即是1。31x10-2Pa。

　　"派森定理"亦有译为"巴申定律"，是指间隙电压耐受强度与气体压力之间的关系。图1暗示派森定理的关系曲线呈"V"字形，即充气压力的增加或下降，都能提高极间间隙尽缘强度。其击穿机理至今还不清晰，由于真空灭弧室内部真空度高于10-4托，这样稀薄空气的空间，气体份子的自由行程为103mm，在真空灭弧室这么年夜小的容积内，发生碰撞的机率几近是零。是以不会发生碰撞游离而使真空间隙击穿。派森定理的"V"形曲线是实验得出的，条件是在平均电场的情况下，其间隙击穿电压Uj可暗示为:

　　　　　　　　Uj=KLa

　　　　　　L------间隙距离；

　　　　　　a------间隙系数(间隙<5mm时a=1，>5mm时，a=0。5)

由派森定理的"V"形关系曲线中看出，认真空度达103托时泛起拐点，拐点四周曲线变得平展，击穿电压几近无变化。

　　认真空度和间隙距离不异时，其击穿电压则随触头电极材料发生变化，电极材料机械强度高，熔点高时，真空间隙的击穿电压亦随之提高。

　　真空尽缘的破坏机理

　　前面已说过，在真空灭弧室这样高度真空度的空间内，气体份子的自由行程很年夜，不会发生碰撞分手而使真空间隙在高压电作用下会击穿又是客观存在，因而就有种诠释真空尽缘会破坏的机理，场致发射引发击穿，微块引发击穿和微放电致使击穿。

　　场致发射论对真空间隙所以能发生击穿的诠释

　　间隙电场能集中，在电极微观概况的突出部门发生电子发射或蒸发逸出，撞击阳极使局部发烧，继续放出离子或蒸汽，正离子再撞击阴极发生二次发射，相互不竭堆集，后致使间隙击穿。

　　的FowlerandNoraheim场发射电流I表达式为:

　　　　　　　　　　　　　I=AE2e-B/E

　　　　　　　　　式中　E------电场强度；

　　　　　　　　　　　　A------常数，与发射点的面积有关；

　　　　　　　　　　　　B------常数，与电极概况的逸出有关。

　　在小的间隙(<1mm)及短脉冲电压情况下，可以合理地认为真空间隙击穿是由场致发射引起的，但在长间隙及连续加压与长脉冲电压下，有的学者认为真空的击穿尚存在其它机理:

(1)阴极引发的击穿；在强电场下，由于场发射电流的焦耳发烧效应，使阴极概况突出物的温度升高，当温度到达临界点时，突出物融化发生蒸汽引发击穿。

(2)阳极引发的击穿:由于阴极发射的电子束，轰击阳极使某点发烧发生融化和蒸汽而发生间隙击穿。发生阳极引发击穿的条件与电场提高系数和间隙距离有关。

　　微块引发击穿的诠释

　　假设在电极概况附着较轻松的微块，在电场作用下，微块脱落而且加速，这微块撞击对面的电极时，由于冲击发烧可以使其自己融化发生蒸汽，引发击穿。

　　微放电致使真空间隙击穿的诠释

　　电极的阴极概况沾污，将发生微放电现象。微放电是一种小的自抑制熄灭的电流脉冲，它的总放电电荷3107C，存在时间由50ms到几ms，放电一般发生在年夜于1mm的间隙中。

　　这些真空间隙的击穿机理讲明，真空电极的材料与电极的概况状态对真空间隙的尽缘都长短常要害的身分。

　　真空间隙的尽缘耐受能力与在先的分合闸操作工况有关

　　真空断路器接触间隙的击穿电压，因耐压实验前分歧工况的分合闸操作有响应的分歧成效，意年夜利哥伦布(Colombo)工程师在装备计议会上有文论述过这方面的问题:实验对象是24KV断路器，铜铬触头，额定开断电流16KA，额定电流630A，触头开距15。8mm，触头分闸速度1。1m/s，合闸速度为0。6m/s。实验法式列于表1。

　　在关合---分闸操作(实验系列2~5)后发生的年夜击穿电压比空载轮回(实验系列1)后给出的数值低，这意味着触头击穿距离受电弧电流的影响而减小；同时，系列2和系列5所测得的数值亦小于系列3和系列4的实验值，而电流过零波形和极性似乎无较着影响。实验成效证实了开闭操作的形式对断路器触头之间的尽缘耐受能力有影响，击穿电压在30~50kV范围内，击穿距离为0。6~2mm之间，击穿时触头的电场强度为25~44kV。

表1实验法式及内容表

　　意年夜利哥伦布工程师上述实验的成效讲明，真空开关在开断年夜电流后，其真空减小尽缘强度会下降是一种普遍现象。是以，我国早期的真空断路器在开断故障后，间隙尽缘会下降，达不到产物技术条件的尽缘水平，故能源部对户内高压真空断路器定货要求(部标DL403--91)答理在真空断路器电寿命实验后，极间耐压值降为原尺度的80作实验，假设经由过程，就认为该断路器的型式实验及格。那末，若何诠释今朝许多真空断路器制造厂在作产物介绍时，频频强调它们的真空断路器电寿命实验后，间隙的尽缘强调不下降呢?我们以10kV真空断路器为例来对此作说明:真空灭弧室经过技术和工艺改良，极间尽缘水平同早期产物比力，提高很多例如可到达A值，远比产物尺度划定的耐压值C(工频42kV，冲击75kV)高得多，出厂新品按C值实验固然不会击穿，电寿命实验后，间隙尽缘水平由A值降为B值，但B值>C值，故按C值往校核其尽缘，实验时亦不会发生击穿。而老产物的A值是年夜于C值，出厂新品按C值考核，固然能经由过程，开断故障后，由A"值降到B"值。热B

提高真空灭弧室尽缘耐受能力的措施

　　真空断路器要向高电压使用领域成长，提高真空灭弧室断口极间尽缘耐受能力制成额定电压较高的零丁断口真空灭弧室的经济意义是庞大的，不单可削减串联断口的数目，而且使断路器结构简单，从而提高了装备靠得住性并使装备造价亦响应下降。提高单断口真空灭弧室的尽缘耐受能力主要在下列三方面接纳措施。

真空灭弧室内触头间耐压强度的提高

　　前面以说过，在灭弧室内部高度真空的情况下，触头间存在的气体很是，不会受极间电压而发生游离，但极间发生击穿是客观存在，从而发生几种真空尽缘破坏机理的诠释。真空间隙现实击穿时，有多是几种机理同时发生作用，而且击穿途径中总是有游离气体存在，这是由施加电压后发生的金属蒸汽或触头释放了所吸附的气体提供的。基于此点动身，接纳下列措施以提高真空灭弧室触头间隙的耐压性能:

(1)选择熔点或沸点高，热传导率小，机械强度和硬度年夜的触头材料；

(2)预先向触头间隙施加高电压，使其频频放电，使触头概况附着的金属或尽缘微粒融化，蒸发，即所谓"老炼处置"；

(3)断根吸附在触头或灭弧室概况上的气体，即进行加热脱气处置；

(4)选择合适的触头外形，改善触头的电场散布。

提高开断电流后触头极间的尽缘恢复速度

　　凡是断路开断电流成功的要害在于电弧电流过零后，触头间隙尽缘恢复速度快于触头间隙间的暂态恢复电压速度，就不会发生重燃而到达成功开断。真空灭弧室开断电流时，电弧放出的金属蒸汽在电弧电流过零时会迅速扩散，碰着触头或屏障罩概况会立即凝聚。是以欲求在开断电流响应的触头尺寸，材，形态，触头间隙和电流开断时发生的金属蒸汽密度，带电粒子密度等影响身分进行频频实验取得实验数据作分析研究。发现触头直径越年夜且触头间隙越小，电流开断后的尽缘强度恢复越快；纵向磁场触头结构的采用，有极为秀的弧后尽缘恢复特征。

提高真空灭弧室的外部尽缘

　　真空灭弧室的外部概况，如处于正常的年夜气之中，则尽缘耐压是很低的，不能适合高电压条件下使用，随着真空断路器向高电压，小型化标的目的成长，对真空灭弧室外部概况接纳下列强化措施:

(1)用环氧树脂尽缘包裹真空灭弧室陶瓷外壳概况，环氧树脂具有高尽缘性能，其冲击电压为50kV/mm，工频耐压为30kV/mm，而且其制品机械强度高，浇注加工性能好，可以较轻易成型复盖于陶瓷外壳概况，从而到达灭弧室外概况尽缘强化的目的。并提高了耐污性能，使所需对地尽缘更趋合理化。户外真空断路则往往采用带有裙边的硅胶外衣作管，复盖于陶瓷外壳的概况，具有更好的抗雾闪性能，但机械强度则不如环氧树脂制间。

(2)将真空灭弧室置于SF6气体之中，使陶瓷外壳为SF6气体所包围，由于SF6气体只起尽缘作用，其充气压力通常为不高的。

　　　　　　　　　　　　　　孙煦　真空间隙的尽缘特征华东电管局