工藝過程對真空滅弧室的影響

[摘 要] 本文通過結合真空滅弧室在工藝過程中的相關知識點，包括真空滅弧室的基本工作原理、真空滅弧室的生產工藝過程，以及工藝過程中真空滅弧室的影響要素等方面，分析和探究了工藝過程中真空度、絕緣性能、導電性能和機械性能及環境耐受性能等幾大要素對真空滅弧室的影響，希望能夠給予相關的技術人員一些幫助和參考。

[關鍵詞] 工藝過程； 真空滅弧室； 工作原理； 影響要素； 分析和探究

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 16. 045

[中圖分類號] TM561.5 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）16- 0072- 01

1 真空滅弧室的基本工作原理

真空滅弧室，主要由一對密封在真空中的電極構成。利用真空絕緣的特點，真空滅弧室能夠實現電路電流的導通和開斷功能。其基本工作原理是：在分斷電流時，首先動定觸頭分離致使金屬橋爆炸，從而產生絕緣的真空電弧，并在自生磁場的作用下，保持電弧的擴散形態，以保證觸頭的燃弧面能夠均勻燒蝕，然后在電流過零時電弧熄滅，動定觸頭的熔斷處會冷卻凝固，與此同時，觸頭之間的等離子體也將迅速恢復，從而保證觸頭能夠承受快速升高的恢復電壓，實現電流的開斷。

2 真空滅弧室的生產工藝過程及其影響要素

2.1 真空滅弧室的生產工藝過程

真空滅弧室的生產工藝過程及其水平，是影響真空滅弧室與其他滅弧室具備競爭力的重要因素。通過結合陶瓷外殼真空滅弧室的制造過程，真空滅弧室的工藝過程需要經過原材料檢驗、零件加工、陶瓷表面處理、部件裝配與釬焊、氦質譜檢、超聲波清洗、一次封排和老煉測試及烘裝，以及成品綜合檢驗等幾個步驟。其中，在對原材料進行檢驗時，需要對所有真空滅弧室材料的性能和結構進行分析測量；在加工零件時，要根據真空滅弧室的不同功能要求，精確零件的尺寸和形狀設計；在陶瓷表面的處理及清洗工作中，需要嚴格控制真空滅弧室的各個零件的潔凈程度；在裝配與釬焊、封排外殼部件時，則需要控制其焊縫的氣密性和牢固性。在陶瓷外殼真空滅弧室的整個生產過程中，每一個環節的生產都會對真空滅弧室的某一性能參數帶來致命性的影響。因此，通過對工藝過程中真空滅弧室的影響要素的分析，有著極為重要的意義。

2.2 真空滅弧室的影響要素

2.2.1 真空度要素

真空度指標通?？梢苑譃殪o態真空度和動態真空度。靜態真空度是指真空滅弧室觸頭完全斷開或關合后，留在滅弧室內的真空度。而動態真空度則是觸頭斷開或關合的過程中的真空度。為保證真空滅弧室具備高度的真空度，前提條件是要保證靜態真空度和動態真空度兩者的工藝過程得到有效控制。包括原材料質量、工藝環境和排氣工藝等方面的控制。

在原材料質量上，要加強控制真空滅弧室所有的金屬材料及其絕緣外殼的機械、物理和化學特性，例如選用無氧銅時，要控制其含氧量在0.003%以下，在選用陶瓷外殼時，最大限度保證其三氧化二鋁的含量在90%以上。在這方面，我公司的陶瓷外殼主要采用95瓷的三氧化二鋁，保證了真空滅弧室良好的氣密性和較低的放氣量。在真空滅弧室的裝配、封接等工藝環境方面的控制，應該將重點放在控制影響各種金屬零件的溫度及濕度上，溫度一般在20℃～25℃之間，相對濕度控制在30%～80%左右。同時，還應按潔凈間的要求嚴格控制塵埃數。最后，在控制排氣工藝方面，應該在一次封排生產過程時，進行大量的工藝試驗，確保零部件去氣徹底。

2.2.2 絕緣性能要素

在真空度控制上，若真空度在1.33 × 10-3 Pa以上，會影響真空滅弧室的絕緣強度，而當真空度在1.33 × 10-3 Pa以下時，則能夠保證絕緣強度基本維持不變。為了保證真空滅弧室的絕緣性能，必須將真空度控制在優于1.33 × 10-3 Pa的水平上。在零件清潔工藝及保護措施上，除了生產廠家的清洗，還包括零件在運輸和保存當中的清潔和保護問題。應該最大限度避免零件受到污染、損傷，從而降低其絕緣性能。在老煉工藝方面，通過高電壓老煉、電流老煉、電容老煉和輝光放電等方式，能夠進一步提高真空滅弧室的觸頭、導電桿或波紋管及其他部件的質量，保證其絕緣性能的良好。

2.2.3 導電性能要素

在影響真空滅弧室的工藝過程中，導電性能也是主要因素之一。因此，在控制導電性能時，要嚴格要求其電流密度和回路電阻足夠低，且均勻分布?？梢栽诹私夂缚p結構和焊接要求的前提下，選用合適的焊接工藝來實現焊縫焊料流散均勻飽滿。

2.2.4 機械性能及環境耐受性能要素

除了上述幾個要素之外，工藝過程中機械性能及環境耐受性能也會對真空滅弧室造成一定影響。機械性能通常是指其機械強度和機械壽命。若真空滅弧室機械強度差，在分合閘操作中，極有可能導致構件無法承受機械沖擊作用而變形、脫落。而環境耐受性能，則要求真空滅弧室在制造過程中，充分考慮制成后其耐高溫低溫、潮濕等氣候的性能。并通過定期實行抗沖擊、耐高低溫等環境耐受性能的檢測工作，確保真空滅弧室的機械性能及環境耐受性能良好可靠。

3 波紋管對真空滅弧室壽命的影響

在真空滅弧室中，波紋管通常焊接在動導電桿的外部和端蓋板的內口上，在真空滅弧室的開斷過程中，主要起到密封作用，是真空滅弧室壽命最主要的影響因素。在選擇波紋管的內外徑時，由于其內徑受動導電桿粗細和導向套的限制，外徑受真空滅弧室內徑、工頻和沖擊耐壓限制，因此，在選用時，應該保證外徑距離瓷殼18～22 mm，距內徑6～9 mm。一般壁厚為0.14～0.18 mm，壁厚公差為±10%。

通常在釬焊波紋管前，要做好清洗和電鍍（鍍層10～15 μm）工作，并經過氦質譜檢漏儀檢驗，確定不漏后才能使用。同時，為確保其使用壽命，在設計波紋管的安裝在合閘位置的尺寸大小時，應該盡量保持波紋管呈自然狀態，在觸頭磨損中有稍微的拉伸。

4 結 語

通過認識真空滅弧室的工作原理和大致的工藝流程，并深入分析其在工藝過程中的真空度控制、絕緣性能、導電性能和機械性能及環境耐受性能等方面的影響要素，能夠加深廣大技術人員對制造合格的真空滅弧室的了解和掌握，從而為用戶提供優質可靠的產品。