真空開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)地的知識(shí)—真空地絕緣性能

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案真空開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)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(qiáng)低于一個(gè)大干壓的氣體狀態(tài).也就是說(shuō),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(duì)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(qiáng)來(lái)表示。在國(guó)標(biāo)單位制中，壓強(qiáng)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(méi)有統(tǒng)一熄定.我國(guó)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(lái)汞柱Gmiig）=133.322Pa,1帕=7.5X10-3抵。真空區(qū)域的料點(diǎn)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(kāi)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(duì)電極，加上高壓時(shí).在一定的電壓下也會(huì)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(chǎng)作和下高速度運(yùn)動(dòng)，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(guò)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(qiáng)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(gè)電極飛向另一個(gè)電極時(shí),也很少有機(jī)會(huì)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?yàn)槊w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(chǎng)致發(fā)射等其它現(xiàn)象時(shí)才有可隨形成。從理論上推測(cè).電場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)到108V/CTT1以上時(shí)才會(huì)迨成電擊穿，實(shí)際上真空間板的絕緣強(qiáng)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(jì)算值幾個(gè)數(shù)量級(jí).兵空滅弧空中的真空度很高，一般為10-310-6帕.此時(shí)攵空間麻的絕緣強(qiáng)度遠(yuǎn)詼高于1個(gè)大壓的空和SF6的絕緣強(qiáng)度,比變質(zhì)25油的絕

4、緣強(qiáng)反還要高。正因?yàn)檎婵盏慕^緣強(qiáng)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(kāi)距只有812e.40.5kV兵空天蛆室的觸頭開(kāi)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(gè)十分虻雜的物理過(guò)程，其機(jī)理到目前為止仍沒(méi)有明碉的結(jié)論©從實(shí)標(biāo)應(yīng)用討況來(lái)看.主要有以下幾個(gè)方面：1、電極的幾何彩狀電極的幾何份狀對(duì)電場(chǎng)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(chǎng)在局部過(guò)于集中而導(dǎo)致?lián)舸?這一點(diǎn)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(bào)來(lái)說(shuō),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(duì)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(shí)（W5mm）,擊穿電壓的希間隙距離的增加而線性增長(zhǎng),但隨著間隙距離的進(jìn)一步增加,擊穿電壓的增長(zhǎng)減線，即兵空間班發(fā)生擊穿的電場(chǎng)強(qiáng)度版著間麻距離的增加而減小,當(dāng)間隙達(dá)到一定的長(zhǎng)度后（220mm）,單點(diǎn)增加間隙距離提高耐壓水平已經(jīng)十分困難,這時(shí)來(lái)用多斷口反而比單斷口有利.一敢認(rèn)為包間時(shí)下的電擊穿主要是場(chǎng)致發(fā)時(shí)引起的，而長(zhǎng)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(kāi)關(guān)工作在

6、10-2Pa以上的為真空，由于此時(shí)氣體分子十分稀少，氣體分子的碰扭游離時(shí)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(qiáng)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(jī)械磔皮有關(guān)。一般來(lái)說(shuō).衩度和機(jī)械強(qiáng)度較高的材料,往往有較高的絕濠強(qiáng)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(diǎn)、比熱和密度等正相關(guān)，即爆點(diǎn)較高的材料其擊穿電壓也較高。時(shí)比熱和密度而言亦然,這一問(wèn)跑的實(shí)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(qiáng)之間的關(guān)系.由圖可

7、以看到真空度高于10-2Pa（10-4托）時(shí),擊穿電壓基本上不再著氣體壓力的下修而增大，國(guó)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(shí)（兵空度下降）,擊穿強(qiáng)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(shí)共對(duì)壓強(qiáng)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(shí)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(duì)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(huì)使事空間段的擊穿電壓明旻下降。此外，無(wú)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(kāi)斷均會(huì)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(gè)新的真空間班進(jìn)行試臉時(shí),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(huì)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(guò)放電消除電極表面的凝現(xiàn)凸起、雜質(zhì)和缺陷。經(jīng)過(guò)小電流的放電使表面的微風(fēng)凸起點(diǎn)燒熔、蒸發(fā),使電極表面光滑平整,局部電場(chǎng)的增強(qiáng)效應(yīng)減小，提高了擊穿電壓。老煉對(duì)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(guò)程中若能同時(shí)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(duì)真空滅荒室做頭間隙擊穿電壓的提高不會(huì)有太大的效果，電如對(duì)般頭表面的燒枷將使電