摘要：真空滅弧室在完成設(shè)計(jì)和制造過程中的絕緣保證后，需要由真空開關(guān)配套廠家來考慮使用中的絕緣。本文從內(nèi)部絕緣、外部絕緣和特殊工況這三個(gè)方面對如何保證真空滅弧室在使用中的絕緣做以闡述。

　　1 、概述

　　真空開關(guān)的絕緣主要分為斷口絕緣、相間絕緣和對地絕緣。真空滅弧室在真空開關(guān)的使用期內(nèi)除開斷工作電流和短路電流外，還承擔(dān)著斷口隔離的任務(wù)。為保證真空開關(guān)在電力系統(tǒng)中安全可靠的運(yùn)行，真空滅弧室作為真空開關(guān)的核心器件，其絕緣能力的保證至關(guān)重要。

　　真空滅弧室的絕緣分為內(nèi)部絕緣和外部絕緣，內(nèi)部絕緣又分為靜態(tài)絕緣和動(dòng)態(tài)絕緣。在型式試驗(yàn)中，真空滅弧室的絕緣主要考核短時(shí)工頻耐受電壓和雷電沖擊耐受電壓，而在實(shí)際使用中，由于電網(wǎng)工況和使用環(huán)境的不同，真空滅弧室的絕緣需要考慮的因素較多，如開斷小電感電流時(shí)的截流過電壓、開斷容性負(fù)載時(shí)的重?fù)舸┻^電壓以及在高溫、濕熱、污穢、高海拔等多種苛刻條件下的絕緣耐受能力。鑒于以上種種因素，真空滅弧室的絕緣主要從以下三個(gè)方面考慮：絕緣設(shè)計(jì)、制造過程和使用方式。絕緣設(shè)計(jì)和制造過程是由真空滅弧室廠家來完成的，而使用方式則更多的需要真空開關(guān)配套廠家來考慮。真空滅弧室在完成了設(shè)計(jì)和制造過程中的絕緣保證后，并不意味著可以在任何條件下隨意使用，空滅弧室在實(shí)際應(yīng)用中的絕緣問題多數(shù)都是因?yàn)槭褂脳l件不當(dāng)造成的。本文僅從內(nèi)部絕緣、外部絕緣和特殊工況下的絕緣防護(hù)這三個(gè)方面對真空滅弧室在使用中的絕緣問題做以闡述。

　　2、 內(nèi)部絕緣

　　2.1 動(dòng)態(tài)絕緣

　　表征真空滅弧室動(dòng)態(tài)絕緣的兩個(gè)因素是開斷后觸頭間介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)速度和恢復(fù)電壓的上升速度。圖1為恢復(fù)電壓和介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度的理想波形。真空滅弧室在開斷后可以承

　　圖1 恢復(fù)電壓與介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度理想波形,其中UT為恢復(fù)電壓波形，UD為介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度

　　受的電壓上升率(du/dt)實(shí)際上反映了真空滅弧室的介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)能力，它的水平不但決定了真空滅弧室的額定工作電壓，同時(shí)也決定了分?jǐn)嗄芰Α?

　　真空開關(guān)的機(jī)械參數(shù)對開斷后真空滅弧室的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度有很大的影響。主要表現(xiàn)在：(1)觸頭開距和分閘速度的影響。如觸頭開距過小或分閘速度

　　過低，觸頭間介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)速度將小于恢復(fù)電壓的上升速度，容易引起電弧的重燃;(2)合閘速度和觸頭壓力的影響。合閘速度過高產(chǎn)生彈跳易引起熔焊，合閘速度過低預(yù)擊穿時(shí)間過長易引起熔焊，觸頭壓力不足易引起熔焊。真空開關(guān)在分閘時(shí)由于拉斷熔焊點(diǎn)會(huì)破壞觸頭表面，形成毛刺或凸凹不平，在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)就會(huì)因局部電場過強(qiáng)而產(chǎn)生重燃或重?fù)舸?。過大的熔焊力還會(huì)使真空滅弧室的觸頭變形，造成開距減小而影響觸頭間的絕緣;(3)分閘反彈的影響。過大的分閘反彈易使真空滅弧室在開斷過程中介質(zhì)強(qiáng)度低于恢復(fù)電壓的強(qiáng)度而造成重燃或重?fù)舸踔敛幌ɑ∈归_斷失敗。另外，如油緩沖器的安裝高度過大，分?jǐn)嘀杏|頭未走完足夠的行程就碰到緩沖器使分?jǐn)嗨俣认陆狄彩怯绊憚?dòng)態(tài)絕緣的一個(gè)因素。在型式試驗(yàn)中做異相接地試驗(yàn)時(shí)由于試驗(yàn)電壓為線電壓，比開斷額定短路電流試驗(yàn)(T100)時(shí)的電壓高15%，這一現(xiàn)象更容易出現(xiàn)。

　　因此，真空開關(guān)合理的機(jī)械參數(shù)是真空滅弧室使用中良好動(dòng)態(tài)絕緣的有力保證。

　　2.2 靜態(tài)絕緣

　　在保證真空開關(guān)具有合理的機(jī)械參數(shù)的前提下，真空滅弧室在進(jìn)行大電流開斷后，也會(huì)出現(xiàn)絕緣劣化現(xiàn)象，而且開斷電流越是接近極限電流,絕緣劣化越嚴(yán)重,尤其是沖擊耐壓水平下降比較明顯。真空滅弧室開斷大電流后絕緣劣化的主要原因有：(1)由于大電流真空電弧對觸頭表面的侵蝕，惡化了觸頭的表面狀況;(2)開斷大電流過程中電弧使觸頭材料噴濺形成許多微小的金屬液滴附著在主屏蔽罩上改變了電場分布;(3)如果主屏蔽罩屏蔽效果不好,噴濺的液滴和金屬蒸氣會(huì)對瓷殼內(nèi)壁造成污染，使瓷殼耐壓強(qiáng)度降低。

　　在做型式試驗(yàn)時(shí)，真空滅弧室開斷前的絕緣一般是不會(huì)有問題的，因?yàn)榇藭r(shí)真空滅弧室的斷口絕緣和出廠時(shí)幾乎一致，為絕緣設(shè)計(jì)和制造過程保證的絕緣。電壽命試驗(yàn)后，由于受真空開關(guān)機(jī)械參數(shù)的影響或開斷大電流后絕緣劣化的影響，真空滅弧室斷口間的絕緣會(huì)有所下降。

　　但是，由于當(dāng)代真空滅弧室設(shè)計(jì)水平的提高(如采用縱磁均布式觸頭結(jié)構(gòu)使開斷能力提高，觸頭磨損小，表面狀態(tài)好;利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行電場優(yōu)化設(shè)計(jì))和制造工藝的改進(jìn)及具有較高耐壓水平的CuCr觸頭材料的使用，真空滅弧室在出廠時(shí)的絕緣水平與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)比相對較高。以12kV真空滅弧室為例，型式試驗(yàn)中工頻耐壓值為48kV，雷電沖擊耐壓值為85kV，而在真空滅弧室出廠時(shí)工頻耐壓可達(dá)55kV或60kV以上，雷電沖擊耐壓可達(dá)100kV甚至110kV以上，因此，即使電壽命試驗(yàn)后絕緣有所下降，一般仍可按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電壓(工頻耐壓48kV，雷電沖擊耐壓85kV)通過。