2.4 真空滅弧室長真空間隙的工頻絕緣特性

2.4.1 實驗數據

實驗獲得的6～60mm觸頭間隙范圍內工頻擊穿電壓與觸頭開距關系的結果如圖2-2所示，使用實驗數據按照式（2-2）進行數據擬合獲得A和B的數值，工頻擊穿電壓UB與觸頭間隙距離d關系為

UB=89d0.25 （2-4）

圖2-2 模型滅弧室工頻擊穿電壓與觸頭間隙距離之間的關系

從實驗結果看，長真空間隙下工頻擊穿電壓隨間隙距離增大存在明顯的“飽和”現象。下面將分析擊穿發生時觸頭表面的電場強度。對圖2-3所示滅弧室結構進行數值分析，獲得擊穿發生時電極表面的最大電場強度。具體采用Maxwell2D有限元分析軟件按照一比一的比例建立二維模型，其中考慮了主屏蔽筒、端部屏蔽筒等對真空滅弧室在不同觸頭間隙距離下的電場分布的影響。仿真過程中在靜觸頭上施加高電位，動觸頭上施加地電位，屏蔽罩設為懸浮電位。計算場域為關心區域的6～8倍。采用自適應網格剖分，計算誤差小于1%。

假設在工頻電壓下擊穿發生在觸頭表面電場最強的地方，則定義觸頭表面上最大電場強度為工頻擊穿電場強度EB。代入實驗獲得的實際擊穿電壓，得到不同觸頭間隙距離下的工頻擊穿電場強度EB曲線如圖2-4所示。真空滅弧室的工頻擊穿電場強度隨著觸頭間距的變化發生明顯變化，而不是某一固定閾值。

圖2-3 126kV高電壓等級真空滅弧室的二維模型

圖2-4 模型真空滅弧室不同觸頭間隙距離下的擊穿電場強度