2.5.3 开关操作的影响

在中压真空灭弧室绝缘特性的研究中发现，开关操作过程会对真空灭弧室绝缘强度产生显著的影响。输电等级真空开关与中压开关相比，其机械特性、触头压力、触头尺寸等方面存在较大的差异。实验研究了三种典型的开关操作过程对输电等级真空灭弧室绝缘强度的影响，这三种开关操作分别为“空载合分”“空载关合-开断电流”以及“空载关合-开断直流”。

在本实验条件下，经过三种开关操作后，与基准真空灭弧室相比较其老炼因数均增大，真空灭弧室在进行冲击击穿实验中达到饱和段所需的击穿电压的次数均上升。造成这一结果的原因可以通过微粒击穿机理来解释，对于刚刚经机械加工好的触头表面，触头表面微粒的密度为5.7×103～8.7×103cm-2之间，经过开关操作后，真空灭弧室触头表面的微粒数目会显著的增加。随着真空灭弧室触头表面微粒数目的增加，微粒引起真空间隙击穿的概率也会升高，所以开关操作会引起真空灭弧室触头间隙击穿的概率升高，即经过开关操作后，触头间隙更容易发生击穿。在冲击击穿实验的老炼过程中，真空间隙的击穿主要位于触头表面的“击穿弱点”。所谓“击穿弱点”是指触头表面上最易发生击穿的地方，比如触头表面的微粒等。老炼的过程就是去除“击穿弱点”的过程，包括触头表面的微粒等。当触头表面的击穿弱点消失时，老炼过程完成，所以老炼过程随着触头表面微粒等击穿弱点的增加而变慢。通过前面的分析可知，经过开关操作后，真空灭弧室触头表面的微粒数目会显著增加，即触头表面的击穿弱点会增加，所以开关操作后，老炼过程会变慢。

对不同开关操作后冲击击穿电压的概率分布的研究结果表明，不同的开关操作后概率分布均符合Weibull分布。研究结果表明，经过开关操作后，击穿电压U50均会有所上升。在本实验条件下，高电压等级真空灭弧室经过“空载合分”操作以后，击穿电压U50可以上升约6%；高电压等级真空灭弧室经过“空载关合-开断电流5kA”操作以后，击穿电压U50可以上升约16%；高电压等级真空灭弧室经过“空载关合-开断直流”操作以后，击穿电压U50可以上升约14%。