真空開關(guān)絕緣外殼高度尺寸的確定

　　真空開關(guān)在進行網(wǎng)絡(luò)切合時，無論是短路切合還是負載切合，真空開關(guān)管除了要承受與額定工作電壓有關(guān)的工頻恢復(fù)電壓和瞬態(tài)恢復(fù)電壓之外，還要承受切合時由于電路狀態(tài)突變而造成的瞬時過電壓的作用。前一類電壓的幅值和頻率是由負載電路的不同性質(zhì)決定的，它與額定工作電壓有關(guān)，其幅值和頻率相對較低。在開關(guān)管的盡緣試驗中，是以短時工頻耐壓來考核的。后一類電壓是由系統(tǒng)操縱負載特性所決定的一種幅值高但持續(xù)時間短的脈沖電壓，通常以雷電沖擊電壓來驗證開關(guān)管耐受瞬時過電壓的水平。在以盡緣配合為目的的開關(guān)管盡緣外殼的設(shè)計中要保證開關(guān)管在這兩類電壓作用下的良好盡緣性能。基本設(shè)計依據(jù)是開關(guān)管的額定工作電壓和沖擊電壓水平。

　　1、絕緣外殼高度尺寸的確定

　　盡緣外殼最小高度是由沖擊電壓值決定的。對于真空開關(guān)的不同使用場合，根據(jù)系統(tǒng)里可能出現(xiàn)的瞬時過電壓以及過電壓保護裝置的特性，國家標準GB311規(guī)定了它所必須承受的沖擊電壓值。表1列出了三種不同電壓等級開關(guān)管耐受沖擊電壓的國家標準。這是作為設(shè)計盡緣外殼高度的原始依據(jù)。根據(jù)1.1的分析，表2給出了在海拔高度1000米處不同電場分布下滿足各種沖擊電壓的最小電氣間隙。這些都是理論與實驗相結(jié)合的數(shù)據(jù)，其中非均勻電場欄中所給出的間隙值可以保證在任何電場條件下間隙都能承受對應(yīng)的沖擊電壓。假如要縮小管子盡緣外殼的高度，則必須精心設(shè)計電極外形或加以適當(dāng)?shù)钠帘蝸砀纳葡⒍酥g的電場分布狀態(tài)，使電場趨于均勻，即電氣間隙的極限值是表2均勻電場欄給出的數(shù)值。此時高度減少了60%～70%.

　　沖擊電壓標準：

　　額定工作電壓

　　(kV)(有效值) 額定沖擊電壓

　　(kV)(1.5/40μs)

　　3 42

　　6 57

　　10 75

　　海拔1000米處電氣間隙值：

　　額定沖擊電壓(kV) 4 6 8 12 20 40 60 80 100

　　非均勻電場時(mm) 3 5.5 8 14 25 60 90 130 170

　　均勻電場時(mm) 1.2 2 3 4.5 8 17 27 35 45

　　還應(yīng)留意，當(dāng)海拔高度超過1000米時，電氣間隙值還要乘以修正系數(shù)Z，Z=1/(k-), 式中常數(shù)k=1.1, H是海拔高度值，單位是米。

　　2、絕緣外殼爬電間隔的確定

　　爬電間隔是指開關(guān)消息端之間沿盡緣外殼表面的最短距高。它與瞬時過電壓無關(guān)，是由開關(guān)管的額定工作電壓所決定的，同時要考慮環(huán)境的污染條件和介質(zhì)材料種類的影響。通常環(huán)境的污染條件是根據(jù)環(huán)境的濕潤情況和塵埃物質(zhì)的導(dǎo)電情況而加以區(qū)別的。對于玻璃和陶瓷材料，由于玻璃的吸潮性較強，且其體內(nèi)的堿離子在電場作用下的定向遷移而產(chǎn)生的電解現(xiàn)象，都加重了玻璃表面的電場畸變。所以其表面閃絡(luò)特性不如陶瓷材料，而上釉陶瓷的介電性能又優(yōu)于未上釉陶瓷。表3給出了不同工作電壓所需的爬電間隔。