真空灭弧室电压老炼新技术

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1、真空灭弧室电压老炼新技术研究　杨兰均　王宝利　张文元　冯允平　　摘要　研究了并联电容器在真空灭弧室工频电压老炼中的作用，并与现有的电压老炼技术作了比较。通过在真空灭弧室的排气过程中的应用，证明了并联电容器后，不但可以使放电点非常均匀地覆盖整个触头表面，有助于触头材料表层的释气，而且迅速提高间隙耐电压强度，大大减小了工频电压老炼的时间。　　关键词　真空灭弧室　老炼　并联电容器TheInvestigationofaNewTechniquefortheSparkConditioningofVacuumInterrupter　　Abstrac　Thecharacte

2、risticsofthesparkconditioningofvacuuminterruptersunderpowerfrequencyvoltagewithaparallelcapacitorarestudied,andtheresultsarealsocomparedwiththosewithoutparallelcapacitor.Usingparallelcapacitorintheexhaustiveprocessingofvacuuminterrupterproduction,ithadbeenprovedthatthismethodnotonl

3、ymadebreakdownpointscoverentireelectrodesurfaceandreleaseofgascontainedinthematerial,butalsoraisedthewithstandvoltageofvacuumgaprapidly,andgreatlyreducedthesparkconditioningtime.　　　　Keywords　vacuuminterrupter　conditioningparallelcapacitor　　0　引　言　　真空间隙的绝缘性能不仅受触头材料性能的影响，而且还受触头表面状况的影响

4、，如微凸起、附着金属微粒、氧化物和有机污染物以及表层含气量等。电压老炼可以有效提高真空灭弧室触头间的耐电压强度。文献［1］报道经过机械精细抛光的电极虽比电压老炼后的表面平滑得多，但耐电压强度仍不如老炼后的电极间隙。由于老炼能改善表面状况而使真空间隙耐电压强度大幅度提高，因而研究提高电压老炼效果的机理和因素有较大的实际意义。　　对于新生产的真空灭弧室，工频下的火花老炼是最简单和最有效的提高真空间隙耐压的方法。电压老炼主要是利用间隙击穿的放电能量使电极表层局部熔化并再结晶，从而使真空间隙的耐压强度随着一次次击穿放电而逐步提高。因此，适当改变老炼时的放电能量可以有

5、效加快老炼进程。本文研究了增加并联电容器对真空灭弧室工频电压老炼的影响，并与现有电压老炼方法进行了全面的比较。　　1　试验线路与电路分析　　工频电压下的火花老炼试验是在电压等级10kV、开断能力20kA、纵向磁场触头结构的玻璃外壳真空开关上进行的。施加工频高压进行老炼，试验线路及测试原理如图1所示。图中T为工频电源；限流电阻Rm为多级线绕电阻串联(50～300kΩ)组成，阻值可调；真空开关灭弧室VCB电容值约在10～20pF之间随开距的变化而变化；Cp为并联电容器；V为静电电压表，电流信号的测量由罗柯夫斯基线圈R.C来完成。罗柯夫斯基线圈可测量ns级的快速变

6、化的大电流［2］，分辨率为1.8　V/kA。所测得的信号经过同轴双屏蔽电缆送入TDS220数字记忆存储示波器(C.R.O)。整个测量回路屏蔽良好，测量线为双层屏蔽线，示波器置于屏蔽车中，使用隔离滤波电源。图1　火花老炼试验及测量原理图　　2　试验波形与分析　　工频电压下的火花老炼，可以通过击穿电流来反映放电能量的大小。实验记录了上千次的老炼放电电流。图2(Rm＝340kΩ，Ce＝20pF，f＝3MHz，开距d=3.5Mm)和图3(Rm＝340kΩ，Ce＝549pF，f＝3MHz，开距d=3.5Mm)是并联电容器前后的真空灭弧室击穿电流的典型波形。未并联电容器

7、时就是现有电压老炼电路，真空灭弧室试品的等效电容主要包括：电极间隙电容、线路杂散电容和静电电压表电容，总电容量很小。击穿电流持续时间约为500ns。击穿电流的峰值约800A，衰减很快，不到1μs就降到零。电流波形振荡频率在15～25MHz之间。在并联电容器的试验中，真空灭弧室击穿电流波形持续时间约5～10μs，峰值可达约1800A，电流波形振荡频率在3～5MHz之间。并联电容器后放电电流的峰值和持续时间大大增加，每次击穿后放电能量大大增大。图2　未并联电容器时的真空灭弧室击穿电流波形图3　并联电容器后的真空灭弧室击穿电流波形　　现有的电压老炼，施加电压后观测

8、到的火花放电次数很少，记录到的放电次数一般只有一次；