影響真空絕緣水平的主要因素有哪些

　　影響真空絕緣水平的主要因素真空絕緣是一個(gè)十分復(fù)雜的物理過(guò)程，其機(jī)理到目前為止仍沒(méi)有明確的結(jié)論。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，主要有以下幾個(gè)方面：

　　1、電極的幾何形狀

　　電極的幾何形狀對(duì)電場(chǎng)的分布有很大的影響，往往由于幾何形狀不夠恰當(dāng)，引起電場(chǎng)在局部過(guò)于集中而導(dǎo)致?lián)舸?，這一點(diǎn)在高電壓的真空產(chǎn)品中尤其突出。電極邊緣的曲率半徑大小是重要因素。一般來(lái)說(shuō)，曲率半徑大的電極承受擊穿電壓的能力比曲率半徑小的大。此外，擊穿電壓還和電極面積的大小成反比，即隨著電極面積的增大而有所降低。面積增大導(dǎo)致耐壓降低的原因主要是放電概率增加。

　　2、間隙距離

　　真空的擊穿電壓與間隙距離有著比較明確的關(guān)系。試驗(yàn)表明，當(dāng)間隙距離較小時(shí)(≤5mm)，擊穿電壓隨著間隙距離的增加而線性增長(zhǎng)，但隨著間隙距離的進(jìn)一步增加，擊穿電壓的增長(zhǎng)減緩，即真空間隙發(fā)生擊穿的電場(chǎng)強(qiáng)度隨著間隙距離的增加而減小。當(dāng)間隙達(dá)到一定的長(zhǎng)度后(≥20mm)，單靠增加間隙距離提高耐壓水平已經(jīng)十分困難，這時(shí)采用多斷口反而比單斷口有利。一般認(rèn)為短間隙下的電擊穿主要是場(chǎng)致發(fā)射引起的，而長(zhǎng)間隙下的的電擊穿則主要是微粒效應(yīng)所致。

　　3、電極材料

　　真空開(kāi)關(guān)工作在10-2Pa以上的高真空，由于此時(shí)氣體分子十分稀少，氣體分子的碰撞游離對(duì)擊穿已經(jīng)不起作用，因此擊穿電壓表現(xiàn)出和電極材料有較強(qiáng)的相關(guān)性。

　　真空間隙的擊穿電壓隨著電極材料的不同而不同，研究者發(fā)現(xiàn)擊穿電壓和材料的硬度與機(jī)械強(qiáng)度有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，硬度和機(jī)械強(qiáng)度較高的材料，往往有較高的絕緣強(qiáng)度。比如，鋼電極在淬火后硬度提高，其擊穿電壓較淬火前可提高80%。

　　此外，擊穿電壓還和陰極材料的物理常數(shù)如熔點(diǎn)、比熱和密度等正相關(guān)，即熔點(diǎn)較高的材料其擊穿電壓也較高。對(duì)比熱和密度而言亦然。這一問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是在相同熱能的作用下，材料發(fā)生熔化的概率越大，則擊穿電壓越低。

　　4、真空度

　　圖一顯示了間隙擊穿電壓和氣體壓強(qiáng)之間的關(guān)系。由圖可以看到真空度高于10-2Pa(10-4托)時(shí)，擊穿電壓基本上不再隨著氣體壓力的下降而增大，因?yàn)闅怏w分子碰撞游離現(xiàn)象已不再起作用。當(dāng)氣體壓力從l0-2Pa逐步升高時(shí)(真空度下降)，擊穿強(qiáng)度逐漸下降，而在接近1托(102Pa左右)最低，以后又隨氣壓的增高而增高。從曲線上可以看出真空度高于10-2Pa時(shí)其耐壓強(qiáng)度基本上保持不變。這就表明，真空滅弧室的真空度在10-2Pa以上時(shí)完全能夠滿足正常的使用需求。

　　5、電極的表面狀況

　　電極的表面狀況對(duì)真空間隙的擊穿電壓影響較大。電極表面的氧化物、雜質(zhì)和金屬微粒都會(huì)使真空間隙的擊穿電壓明顯下降。

　　此外，無(wú)論真空滅弧室的電極表面在制造中加工得如何，大電流開(kāi)斷均會(huì)使電極表面變得凸凹不平，這也將使得擊穿電壓降低。

　　6、老煉效應(yīng)

　　電極老煉有電壓老煉和電流老煉兩種。

　　一個(gè)新的真空間隙進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，最初幾次的擊穿電壓往往較低。隨著試驗(yàn)次數(shù)的增加擊穿電壓也逐漸增大，最后會(huì)穩(wěn)定在某一數(shù)值上。這種擊穿電壓隨擊穿次數(shù)增大的現(xiàn)象就是電壓老煉的作用。