真空開關絕緣外殼高度尺寸的確定

　　真空開關在進行網絡切合時，無論是短路切合還是負載切合，真空開關管除了要承受與額定工作電壓有關的工頻恢復電壓和瞬態恢復電壓之外，還要承受切合時由于電路狀態突變而造成的瞬時過電壓的作用。前一類電壓的幅值和頻率是由負載電路的不同性質決定的，它與額定工作電壓有關，其幅值和頻率相對較低。在開關管的盡緣試驗中，是以短時工頻耐壓來考核的。后一類電壓是由系統操縱負載特性所決定的一種幅值高但持續時間短的脈沖電壓，通常以雷電沖擊電壓來驗證開關管耐受瞬時過電壓的水平。在以盡緣配合為目的的開關管盡緣外殼的設計中要保證開關管在這兩類電壓作用下的良好盡緣性能。基本設計依據是開關管的額定工作電壓和沖擊電壓水平。

　　1、絕緣外殼高度尺寸的確定

　　盡緣外殼最小高度是由沖擊電壓值決定的。對于真空開關的不同使用場合，根據系統里可能出現的瞬時過電壓以及過電壓保護裝置的特性，國家標準GB311規定了它所必須承受的沖擊電壓值。表1列出了三種不同電壓等級開關管耐受沖擊電壓的國家標準。這是作為設計盡緣外殼高度的原始依據。根據1.1的分析，表2給出了在海拔高度1000米處不同電場分布下滿足各種沖擊電壓的最小電氣間隙。這些都是理論與實驗相結合的數據，其中非均勻電場欄中所給出的間隙值可以保證在任何電場條件下間隙都能承受對應的沖擊電壓。假如要縮小管子盡緣外殼的高度，則必須精心設計電極外形或加以適當的屏蔽來改善消息端之間的電場分布狀態，使電場趨于均勻，即電氣間隙的極限值是表2均勻電場欄給出的數值。此時高度減少了60%～70%.

　　沖擊電壓標準：

　　額定工作電壓

　　(kV)(有效值) 額定沖擊電壓

　　(kV)(1.5/40μs)

　　3 42

　　6 57

　　10 75

　　海拔1000米處電氣間隙值：

　　額定沖擊電壓(kV) 4 6 8 12 20 40 60 80 100

　　非均勻電場時(mm) 3 5.5 8 14 25 60 90 130 170

　　均勻電場時(mm) 1.2 2 3 4.5 8 17 27 35 45

　　還應留意，當海拔高度超過1000米時，電氣間隙值還要乘以修正系數Z，Z=1/(k-), 式中常數k=1.1, H是海拔高度值，單位是米。

　　2、絕緣外殼爬電間隔的確定

　　爬電間隔是指開關消息端之間沿盡緣外殼表面的最短距高。它與瞬時過電壓無關，是由開關管的額定工作電壓所決定的，同時要考慮環境的污染條件和介質材料種類的影響。通常環境的污染條件是根據環境的濕潤情況和塵埃物質的導電情況而加以區別的。對于玻璃和陶瓷材料，由于玻璃的吸潮性較強，且其體內的堿離子在電場作用下的定向遷移而產生的電解現象，都加重了玻璃表面的電場畸變。所以其表面閃絡特性不如陶瓷材料，而上釉陶瓷的介電性能又優于未上釉陶瓷。表3給出了不同工作電壓所需的爬電間隔。