真空断路器触头间隙电弧运动相关研究

李梦如 林仁杰 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司

断路器是变电站中重要的一次设备，与刀闸都可以起到连接和切断供电的作用，但区别于刀闸，断路器具有灭弧功能，可以有效地完成带负荷停送电操作。气体介质的绝缘性能及灭弧性能对于断路器开断性能、使用寿命、尺寸大小具有直接的影响，根据气体介质的不同，可以将断路器分为真空断路器、SF6 断路器等。早在1923 年相关学者就验证了真空的金属蒸汽特性，提出将真空作为断路器灭弧介质，在1997 年SF6 气体被指会在一定程度上引发温室效应，真空断路器得到了更为广泛的应用。目前变电站中在使用SF6 断路器时，往往会配套搭设气体检测装置、通风装置、压力告警仪表等监测装置，保障变电站运行维护人员的人身安全。除了气体介质会显著影响断路器开断性能外，断路器动静触头的材料、结构都会在一定程度上影响熄灭电弧的能力，进而直接影响断路器开断大电流的性能。

一、真空击穿原理及触头结构分类

当断路器分断短路电流时，其内部会出现真空击穿的现象，在动触头与静触头分离瞬间，即电极距离在1-2mm 之间时，真空击穿往往由场致发射引起，随着触头间距的增大，团粒成为真空击穿的主要原因，而这将会产生肉眼可见的电弧。电弧的产生往往会烧蚀触头表面，阳极触头通过电离金属蒸汽释放气体、熔化及蒸发，而阴极触头通过发射电子引起真空击穿，这也就是一般情况下阳极触头的融化程度更为明显的原因。……