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高压真空断路器的原理及优点

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高压真空断路器,是利用“真空”(气压为10-2-10-' Pa)灭弧的一种断路器,其触头装在真空灭弧室内。由于真空中不存在气体游离的问题,所以这种断路器的触头断开时很难发生电弧。

但是在感性电路中,灭弧速度过快,瞬间切断电流将使di/dt极大,从而使电路出现过电压(UL=Ldi/dt),这对供电系统是不利的。因此,该“真空”不能是绝对的真空,实际上能在触头断开时因高电场发射和热电发射产生一点电弧,称为“真空电弧”,它能在电流第一次过零时熄灭。这样,嫩弧时间既短(至多半个周期)又不致产生很高的过电压。

真空断路器的灭弧室结构图如图4-11所示。真空灭弧室的中部,有一对圆盘状的触头。在触头刚分离时,由于高电场发射和热电发射而使触头间发生电弧。电弧温度很高,可使触头表面产生金属蒸气。随着触头的分开和电弧电流的减小,触头间的金属蒸气密度也逐渐减小。当电弧电流过零时,电弧暂时熄灭,触头周围的金属离子迅速扩散,凝聚在四周的屏蔽罩上,以致在电流过零后只几个微秒的极短时间内,触头间隙实际上又恢复了原有的高真空度。因此,当电流过零后虽很快加上高电压,触头间隙也不会再次击穿,也就是说,真空电弧在电流第一次过零时就能完全熄灭。

真空断路器具有体积小、重量轻、动作快、寿命长、安全可靠和便于维护检修等优点,但价格较贵,主要适用于频繁操作的场所。