基于场发射电流的双断口真空断路器异步关合预击穿特性研究

本文通过实验研究了双断口真空断路器（VCB）在异步关合策略下的预击穿行为，系统测量了场发射电流（Ipre）、预击穿间隙（dpre）和浮动端电压（Upre）的统计特性，发现异步时序可调控电容电压分布，抑制电流波动并提升绝缘稳定性，为双断口VCB的相位控制关合策略提供了理论支撑。

　　

Highlight

双断口VCB中场发射电流与预击穿间隙的累积概率分布及离散性

在真空灭弧室（VI）中，预击穿场发射电流（I_pre）指电极间在强电场下宏观放电通道形成前的弱电子发射电流。实验表明，I_pre的统计分布符合三参数Weibull分布，该分布能有效表征预击穿阶段发射电流的随机性与离散性，对理解绝缘失效机制具有重要意义。

双断口VCB中预击穿场发射电流与间隙距离的变化趋势

通过六种测试配置的离散分布图（图3-4）分析发现：方形标记代表场发射电流（I₅₀）和预击穿间隙（d₅₀）的中位值，垂直线表示其离散度（σ_i和σ_d）。总体而言，随着施加的直流电压升高，I_pre与d_pre呈现显著负相关性，且同步关合时线性耦合最强。

CONCLUSIONS

本研究揭示了异步关合时序对双断口VCB预击穿行为的调控机制：高压侧提前关合会增大低压侧分压比，导致d_pre中位值显著增加（达1.40 mm）而I_pre大幅降低（最低0.90 mA），同时两者离散度减小。U_pre与I_pre的弱相关性表明预击穿行为主要受物理间隙距离支配，浮动电位变化影响有限。