西安高压电器研究院有限责任公司 赵力楠

　　真空灭弧室是任何真空开关的核心部件， 而不同设计理念的真空开关所使用的真空灭弧室也是不尽相同的[1]。本文中所涉及的固封真空断路器是应用固体绝缘产品设计理念，固体绝缘的强度比空气和SF6都要强许多，其介电常数约为SF6气体的3倍～5倍[2-3]，便于电器设备的小型化。真空灭弧室的内部具有很高的绝缘强度，而制约真空灭弧室小型化的瓶颈之一就是其外部绝缘问题[4]。将真空灭弧室固封在固体绝缘层内能有效的提高真空灭弧室的外部绝缘强度，从而有效地减小真空灭弧室绝缘瓷壳的长度，缩小真空灭弧室的体积，降低真空灭弧室的成本。

　　1 固封极柱中真空灭弧室绝缘瓷壳合理长度优化设计

　　1.1 电场计算机模拟仿真数值计算前的分析

　　以该课题所设计固封极柱作为载体，通过对固封极柱的电场分析，综合考虑经济性和可靠性，得出确定固封极柱内真空灭弧室绝缘瓷壳的长度的有效方法和合理的长度数值[4]。

　　根据工程电磁场理论和绝缘配合理论对固封极柱进行分析如下：

　　（1）真空灭弧室为轴对称结构，固封极柱也基本是轴对称结构，除了上、下导电端子处。这对于固封极柱的电场分析计算是很重要的特点[5]。

　　（2）在对固封极柱进行电场模拟仿真计算之前分析最大场强可能出现的区域是很有必要的，在理论上对数值计算给出合理正确的导向，最大场强应该出现在真空灭弧室触头中间部分和屏蔽罩边缘[6]。

　　（3）因为固封极柱的准轴对称结构，和所分析出的最大电场强度出现的区域，可将三维问题合理的转化为二维问题，进行计算机模拟仿真数值计算[7]。

　　（4）进行计算机模拟仿真计算的策略是：上、下两个端子的距离不变（因为所配合的开关柜的这一规格尺寸一旦确定在工程上是不能随意改变的），仅改变真空灭弧室绝缘瓷壳的长度这一变量，对此变量进行逐一的计算机模拟仿真数值计算。

　　1.2 陶瓷外壳长度的优化方案

　　对固封极柱使用平面设计制图软件AutoCAD进行计算模型的建立，并使用该软件的图形交换模式DXF与有限元分析软件QuickField进行数据通讯，将模型导入有限元计算软件QuickField中进行计算[8]。根据所确定的电场计算的重点和对固封极柱电场分析，建立计算用模型。所建立的固封极柱的真空灭弧室绝缘瓷壳的长度的模型有208mm、19mm。所建立的模型中的极柱都处于分闸状态，触头开距18mm，在下导电端子施加185kV的电压，上端子接地。