真空交流接觸器的耐壓能力及其對策

程航,張寰,徐獻勤，王望平

(1.蘭州工業(yè)學(xué)院電氣工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050； 2.上海電器科學(xué)研究院，上海200063； 3.天水長城開關(guān)廠，甘肅 天水 741000)

真空交流接觸器的耐壓能力及其對策

程航1,張寰1,徐獻勤2，王望平3

(1.蘭州工業(yè)學(xué)院電氣工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050； 2.上海電器科學(xué)研究院，上海200063； 3.天水長城開關(guān)廠，甘肅 天水 741000)

分析了真空交流接觸器耐壓能力的影響因素，介紹了漏電流的危害性，給出了提高真空交流接觸器耐受電壓的對策。

真空接觸器；耐受電壓；漏電流；影響因素；對策

1 引言

真空交流接觸器在使用過程中常常受到雷電過電壓、操作過電壓等各種過電壓的作用，因此，真空交流接觸器必須具有一定的耐壓能力。真空交流接觸器由真空滅弧室(其結(jié)構(gòu)如圖1所示)和外殼、電磁系統(tǒng)、二次回路等部分構(gòu)成，而真空滅弧室是真空交流接觸器的心臟[1]，其性能優(yōu)劣直接影響真空交流接觸器耐受電壓的能力。

2 影響因素及危害

當一個真空滅弧室設(shè)計制作完成以后，其動靜觸頭之間的間隙d保持不變，因此，間隙擊穿電壓的大小主要取決于壓力(壓強)p，也就是真空滅弧室真空度的大小。當真空度較大時，電子的相對密度很小，當然帶電微粒也很少，氣體的放電能力就很弱，因而擊穿電壓就大，真空滅弧室耐受電壓的能力就強。因此，理論上，真空度越高，壓力越小，觸頭間隙的介電強度越高，擊穿電壓就越高，真空滅弧室耐受電壓的能力就越強，此時，漏電流就越小。

影響真空滅弧室耐受電壓的因素，除了觸頭間隙間所存有的帶電微粒(真空度起主要作用)外，還與真空滅弧室的外殼有關(guān)。如圖1所示，真空滅弧室的外殼由陶瓷或玻璃制成。由于陶瓷和玻璃同屬親水性絕緣物質(zhì)，具有很強的吸附水的能力，水又吸收雜質(zhì)，在外加電壓的作用下，這些雜質(zhì)很容易電離成帶電微粒而發(fā)生沿面放電，降低真空滅弧室耐受電壓的能力，此時，外殼的絕緣強度降低，漏電流增大。在外加電壓的作用下，真空滅弧室主觸頭間隙與真空滅弧室外殼形成并聯(lián)電路。若真空滅弧室的沿面放電發(fā)展為閃絡(luò)，就表明真空滅弧室沿外殼表面發(fā)生擊穿，嚴重影響真空滅弧室的絕緣性能。

另外，對于真空交流接觸器來說，外殼的質(zhì)量也是影響其耐壓的一個因素。

3 改進措施

既然真空交流接觸器的耐壓能力主要取決于真空滅弧室，而影響真空滅弧室耐受電壓的因素包括滅弧室內(nèi)部和外殼兩個方面，那么，應(yīng)從這兩個方面入手采取措施加以改進。

首先，從真空滅弧室內(nèi)部來說來說，應(yīng)從以下幾個方面引起重視：

(1)改善觸頭的物理結(jié)構(gòu)，使真空滅弧室的電場盡可能為勻強電場。

在真空滅弧室觸頭間隙確定的情況下，改善滅弧室內(nèi)電場的分布情況，使之分布更均勻一些，有助于提高真空滅弧室的耐受電壓，減小漏電流的大小。在實際情況下，首先應(yīng)適當增加觸頭的厚度，并使觸頭的尖角、棱角鈍化，這樣，這些部位的電場分布不太集中，從而有助于提高真空滅弧室的耐受電壓；另外，對于高電壓、大容量的真空滅弧室，還應(yīng)在觸頭周圍設(shè)計均壓屏蔽罩、均壓屏蔽罩末端設(shè)計輔助均壓屏蔽罩，有效的改善觸頭附近的電場分布，在真空滅弧室兩端端蓋附近設(shè)計端部屏蔽罩，可有效降低真空滅弧室端蓋附近的電場強度。

(2)提高真空度。

真空度是反應(yīng)真空滅弧室質(zhì)量的一個重要參數(shù)，質(zhì)量合格的真空滅弧室真空度的大小有一個范圍，在10-4～10-2Pa，即10-6～10-4mmHg之間[3]，如圖3所示，當真空滅弧室的壓強大于10-2Pa時，其耐壓能力迅速降低。

(3)觸頭表面光潔平整，必要時通過老煉去除觸頭表面毛刺。

(4)提高同軸度。導(dǎo)向套可有效保證真空滅弧室的同軸度，但有時同軸度仍不在最佳狀態(tài)，需要細致調(diào)試。同軸度提高，保證動靜觸頭有效接觸，可減小接觸電阻，減小觸頭閉合時產(chǎn)生的熱量，有效降低觸頭斷開時因熔焊而拉傷表面。

其次，從真空滅弧室外殼方面來說，應(yīng)從以下幾個方面引起重視：

(1)增大爬電距離，尤其是在產(chǎn)品小型化的情況下，通過把外殼設(shè)計成波紋狀，可以有效的達到目的。

(2)保持外殼清潔度，注意使用環(huán)境，尤其是在污穢潮濕環(huán)境戶外使用的真空開關(guān)，要注意采取措施保持外殼干凈。

(3)對于高壓大容量真空滅弧室，在真空滅弧室外表面和絕緣瓷套之間添加硅脂絕緣，可有效提高真空滅弧室外表面的絕緣強度[4]。

另外，必須選用絕緣強度高的材料提高真空交流接觸器外殼的耐壓能力。

4 結(jié)論

通過提高真空滅弧室的內(nèi)絕緣和降低真空滅弧室外殼表面電導(dǎo)，提高真空交流接觸器外殼的耐壓能力，可以大大提高真空交流接觸器的耐受電壓，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

[1] 王季梅.真空電弧理論研究及其測試[M].西安交通大學(xué)出版社,1993.[2]周澤存.高電壓技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2002.

[3]沈詩佳,程航.高電壓技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2011.

[4]馮亞清,馬志瀛,劉韜,等.真空斷路器滅弧室外表面絕緣及其電場計算[J].高電壓技術(shù),2003(3):20.

Withstand Voltage Ability and Its Countermeasures of Vacuum AC Contactors

CHENGHang1，ZHANGHuan1，XUXian-qin2，WANGWang-ping3

(1.Electrical Engineering Department of Lanzhou Industry College，Lanzhou 730050,China；2.Shanghai Electric Appliance Science Research Institute，Shanghai 200063,China；3.Tianshui Great Wall Switch Factory,Tianshui 741000,China)

The paper analyzes the influencing factors of vacuum AC contactor with stand voltage ability,presents leakage current harm and gives out countermeasures for improving vacuum AC contactor withsand voltage.

vacuum contactor；withstand voltage；leakage current；influencing factor；countermeasure.

1004-289X(2016)03-0103-02

TM57

B

2016-03-06

程航(1971-)，男，1994年畢業(yè)于西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，副教授，長期從事真空電器的設(shè)計與制造?，F(xiàn)主要從事電器設(shè)計與制造，智能電器及電力系統(tǒng)自動化方面的教學(xué)科研工作。