串联真空间隙冲击击穿统计特性研究

摘要

真空断路器有很多优点，但单个的真空间隙如果做到较高耐压时，灭弧室的尺寸增加太快，工艺费用和材料费用都进入了快速增加的阶段。在这种背景下，人们开始考虑使用串联真空间隙来制造高电压等级真空断路器。 串联真空间隙的一个重要的特性是其绝缘击穿特性，有必要对其击穿规律进行研究。本文对串联真空间隙的冲击击穿统计特性进行了研究。研究分为理论分析和实验研究两部分。 本文首先分析了单个真空间隙的击穿统计特性，揭示了真空间隙的击穿过程是一个能量主导的过程，从击穿弱点的概念出发，推导出单个真空间隙的击穿统计分布规律服从Weibull分布。以单真空间隙击穿统计特性为基础，使用条件概率的分析方法，从理论上得出了串联真空间隙击穿统计特性的数学表达式，得到了串联真空间隙击穿概率是一个各种单间隙承受电压组合的击穿概率的和的结论。分析了实际的串联真空间隙击穿物理过程，根据串联真空间隙存在预击穿过程和介质恢复过程的实际情况，对理论表达式进行了修正。使用标准雷电冲击波对单间隙以及双间隙进行了冲击击穿实验，给出了实验结果，并对实验数据进行了分析。 理论分析和实验数据表明：串联真空间隙的击穿是一个复杂的过程，与单真空间隙相比，存在复杂的预击穿过程以及介质恢复过程；串联真空间隙击穿统计特性是一个以单真空间隙击穿概率为基础的条件概率，但引用单真空间隙击穿概率时需要考虑击穿过程不同带来的影响。