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(1. 兰州工业学院电气工程学院，甘肃 兰州 710030；2. 西安交通大学，陕西 西安 710049；3. 上海电器科学研究院，上海 200063；4. 天水长城开关厂，甘肃 天水 741000)

1 引言

真空灭弧室(其结构如图1所示)是真空开关的心脏[1]，其性能优劣直接影响真空开关的性能，主要是影响真空开关的分断能力及真空开关耐受电压的能力。

图1 真空灭弧室结构

2 真空灭弧室漏电流

真空灭弧室漏电流的大小反映其耐受电压的能力，一些用户除了要求检验真空灭弧室的耐受电压外，还对真空灭弧室耐受电压下的漏电流做了严格要求。质量优质的真空灭弧室，其漏电流的大小一般不超过100μA，最大也不超过1mA[2]，真空灭弧室耐受电压的能力取决于内部绝缘强度和外部绝缘强度的大小。真空灭弧室在触头两端施加电压时，其介质回路有两路，一路是触头间隙，另一路是外壳。真空灭弧室要有优越的耐受电压的能力，触头间隙和外壳都应有承受过电压的能力。其电介质的等效电路可用图2表示。图中显示，真空灭弧室的绝缘电阻由代表间隙的电容Cg和代表外壳的电阻R两部分组成，绝缘电阻越大，则漏电流i就越小。对于一定间隙的真空灭弧室，其间隙承受过电压的能力(电介质的强度)主要取决于真空度、触头结构及灭弧室内电场分布情况。对于真空灭弧室外壳，主要是保证其在外加电压作用下，不发生沿面放电甚至闪络。一般情况下，通过检测真空灭弧室漏电流的大小，可以综合判断其耐受电压的绝缘能力。

图2 真空灭弧室分断状诚时在交流电压作用下的等效电路等效电路图

3 产生机理及危害

(1)

式中:me—电子的质量；

υe——电子的运动速度；

Wi——气体原子(或分子)的游离能。

质点两次碰撞之间的距离称为自由行程。平均自由行程与气体间的压力成反比，与绝对温度成正比。一般情况下，平均自由行程越大，越容易发生碰撞游离。

当一个真空灭弧室设计制作完成以后，其动静触头之间的间隙d保持不变，因此，间隙击穿电压的大小主要取决于压力(压强)p，也就是真空灭弧室真空度的大小。当真空度较大时，电子的相对密度很小，在向阳极运动过程中，其碰撞次数太少，产生的带电微粒很少，气体的放电能力就很弱，因而击穿电压就大，真空灭弧室耐受电压的能力就强。因此，理论上，真空度越高，压力越小，电子的碰撞次数越少，产生的带电微粒就越少，因此，间隙的介电强度越高，击穿电压就越高，真空灭弧室耐受电压的能力就越强，此时，漏电流就越小。

影响真空灭弧室耐受电压的因素，除了触头间隙间所存有的带电微粒(真空度起主要作用)外，还与真空灭弧室的外壳有关。如图1所示，真空灭弧室的外壳由陶瓷或玻璃制成。由于陶瓷和玻璃同属亲水性绝缘物质，具有很强的吸附水的能力，水又吸收杂质，在外加电压的作用下，这些杂质很容易电离成带电微粒而发生沿面放电，降低真空灭弧室耐受电压的能力，此时，外壳的绝缘强度降低，漏电流增大。如图2所示，在外加电压的作用下，真空灭弧室主触头间隙与真空灭弧室外壳形成并联电路。特别地，若真空灭弧室的沿面放电发展为闪络，就表明真空灭弧室沿外壳表面发生击穿，严重影响真空灭弧室的绝缘性能。

4 改进措施

既然影响真空灭弧室耐受电压的因素包括灭弧室内部和外壳两个方面，那么，应从这两个方面入手采取措施加以改进。

首先，从真空灭弧室内部来说来说，应从以下两个方面引起重视：

(1) 改善触头的物理结构，使真空灭弧室的电场尽可能为匀强电场。

在真空灭弧室触头间隙确定的情况下，改善灭弧室内电场的分布情况，使之分布更均匀一些，有助于提高真空灭弧室的耐受电压，减小漏电流的大小。在实际情况下，首先应适当增加触头的厚度，并使触头的尖角、棱角钝化，这样，这些部位的电场分布不太集中，从而有助于提高真空灭弧室的耐受电压；另外，对于高电压、大容量的真空灭弧室，还应在触头周围设计均压屏蔽罩、均压屏蔽罩末端设计辅助均压屏蔽罩，有效的改善触头附近的电场分布，在真空灭弧室两端端盖附近设计端部屏蔽罩，可有效降低真空灭弧室端盖附近的电场强度。

(2) 提高真空度。

表1 某公司ZNTD12/1250—31.5型真空灭弧室的真空度与压强的测试数据

真空度是反应真空灭弧室质量的一个重要参数，质量合格的真空灭弧室真空度的大小有一个范围，在10-4～10-2Pa，即10-6～10-4mmHg之间[3]。表1是国内某公司ZNTD12/1250—31.5型真空灭弧室的真空度与压强的关系测试数据，绘制成坐标图后如图3所示，从图中可以看出，当真空灭弧室的压强大于10-2Pa时，其耐压能力迅速降低因此，保持真空灭弧室具有10-2Pa以上的真空度是十分必要的。

(3)提高同轴度。导向套可有效保证真空灭弧室的同轴度，但有时同轴度仍不在最佳状态，需要细致调试。同轴度提高，保证动静触头有效接触，可减小接触

电阻，减小触头闭合时产生的热量，有效降低触头断开时因熔焊而产生的对触头表面的拉伤。

图3 一种10kV真空弧室真空度与耐压关系图

(4) 触头表面光洁平整，必要时通过老炼去除触头表面的毛刺。

其次，从真空灭弧室外壳方面来说，应从以下接个方面引起重视：

(1) 增大爬电距离，尤其是在产品小型化的情况下，通过把外壳设计成波纹状，可以有效的达到目的。

(2) 保持外壳清洁度，注意使用环境，尤其是在污秽潮湿环境户外使用的真空开关，要注意采取措施保持外壳干净。

(3) 对于高压大容量真空灭弧室，在真空灭弧室外表面和绝缘瓷套之间添加硅脂绝缘，可有效提高真空灭弧室外表面的绝缘强度[4]。

5 结论

通过提高真空灭弧室的内绝缘和降低真空灭弧室外壳表面电导，可以大大提高真空灭弧室的耐受电压，提高产品质量。