大開距真空開斷電弧研究

真空開關和SF6開關是60年代開始發(fā)展起來的兩大類新穎電力開關，真空開關在中壓領域占絕對優(yōu)勢，SF6開關以其優(yōu)異的特性占據了目前高壓、超高壓領域幾乎所有份額。但SF6氣體對環(huán)境造成的危害已越來越來引起重視，開發(fā)環(huán)保型的高壓開關具有重要意義。在眾多類型的斷路器中，真空斷路器幾乎對環(huán)境沒有污染，是符合環(huán)保要求的產品?？茖W技術的發(fā)展使真空開關向高電壓大容量方向發(fā)展條件已具備，其開發(fā)研究已引起了國內外的高度重視。真空滅弧室是真空開關的心臟，大開距真空開斷電弧特性及其控制是真空滅弧室向高電壓發(fā)展過程中需要解決的一個關鍵問題，也是前沿問題。本項目擬對大開距條件下真空開斷電弧特性以及縱向磁場對其控制機理進行研究,包括電極直徑、觸頭材料、開距、縱向磁場對電弧特性和開斷能力的影響，探索大開距真空電弧陽極斑點形成機理，為我國高電壓等級單斷口真空滅弧室的開發(fā)提供科學依據，本研究具有重要的學術和應用價值。

毫弧度（milliradian，簡稱mrad），也稱密位（mil），是一種在幾何學和應用物理學上用來測量平面角的SI導出單位，相當于1弧度的千分之一，經常被用于校正火器瞄具。一個360度圓周所對應的弧度為2π，也就是2000π（6283.185）個密位。

角距歷史

密位在十九世紀中期首先為洛桑大學教授Charles-Marc Dapples （1837–1920）首先使用。

第一次世界大戰(zhàn)初期，法國軍隊試驗性的使用milliemes （圓周/6400）作為炮兵角度度量單位替代了decigrade （圓周/4000）。英國軍隊隨后也效仿采用，取代了度與分。 隨后是美國軍隊。而瑞典軍隊一直使用"streck" （圓周/6300），這個最接近于毫弧度，但于2007年也采用了北約標準的密位（mil）。十月革命后，蘇俄軍隊采用了公制度量體系，并規(guī)定6000密位為1個圓周。

隨著計算機的普及，普遍不再使用老式標準里修約過的密位，而是直接使用數(shù)學上精確的毫弧度。

角距數(shù)學原理

角度足夠小的時候，有：

這使得三角學計算可以用簡單的算術來近似。

1密位接近于1個毫弧度。因此

架空電力線是由桿塔連接的明線，其中弧垂的彎曲程度最大，因此它的大小決定了架空線路的松緊程度和線路桿塔的高度。研究弧垂相關問題首先要了解影響弧垂的因素有哪些。影響弧垂大小的因素主要包括:導線應力、傳輸容量、大氣溫度、風、導線覆冰等。導線應力是決定弧垂大小的主要因素，在架線施工的時候己經對導線應力和弧垂的相關情況進行了考慮。應力的大小直接決定了線路的弧垂的大小，當導線的應力變大時線路的弧垂會變小。

等高檔距的弧垂計算公式為：在實際的工程中當弧垂f與檔距l(xiāng)之比小于10%時，采用平拋物線計算公式，可得最大弧垂的計算公式為：

式中：

真空開關利用真空作為主觸頭間的絕緣介 質和滅弧介質。真空以其極為優(yōu)異的絕緣強度和熄弧 能力給真空開關帶來了一系列優(yōu)點：

(1)燃弧時間短、分斷能力強。交流真空電弧在觸 頭分開后電流第一次過零時或過零前即可熄滅，從而 具有很強的熄弧能力。

(2)體積小、重量輕。因觸頭開距很小，對操動機 構負擔減輕，隨之體積和重量只是普通開關的1/3～ 1/2。

(3)壽命長，維修量小，適合于重載和頻繁操作。

(4)操作功小，振動和噪聲相應減小。

(5)不僅能開斷工頻電流，還有開斷高頻電流的能 力。

(6)電弧不外露，不會引起周圍易燃、易爆物質的 燃燒和爆炸。特別適合于有沼氣和煤塵爆炸危險的礦 井中使用。

真空開關的主要缺點。

(1)在特定的條件下可能產生較高的操作過電壓。

(2)真空度的檢測比較困難，而保持一定的真空度 是真空滅弧的必要條件。

(3)價格較高，因制造真空滅弧室的材質特殊、工 藝嚴格。