开断过程中灭弧室内压力异常产生的可能性分析

在灭弧室参数测试中，压力测量是重要的一项。灭弧室内压力是形成气吹的基础，但高的压力会造成对灭弧室外壳强度的过高要求。因而灭弧室优化设计的一个重要目标是在提高开断性能的同时，尽可能降低灭弧室内压力。低压断路器灭弧室设计的主要内容包括：出气口的形状和尺寸；栅片形状和布置；排气通道的结构；灭弧室外壳尺寸和结构；产气材料的选择等，本节首先介绍低压灭弧室压力测量的方法及压力传感器，然后结合几个实例说明压力测量在低压灭弧室优化设计中的应用。

根据理想气体状态方程：

PV=mRT （7-6）

P=ρRT （7-7）

式中 P——灭弧室内压力；

V——灭弧室体积；

m——灭弧室气体质量；

R——普适气体常数；

T——灭弧室温度；

ρ——气体分子密度。

假定电弧能量完全由辐射方式散出。

ui=P_r=εkAT⁴=CT⁴ （7-8）

式中 A——表面积（m²）；(https://www.xing528.com)

ε——辐射率；

k——玻尔兹曼辐射常数[W/（m²K⁴）]；

T——温度（K）。

P=ρRC（ui）^1/4 （7-9）

由上式（7-9）可以看出：灭弧室压力与电弧功率瞬时值ui成正比。图7-13为三菱公司WS系列225A塑壳断路器当电压为447V、预期电流为72kA的开断试验时获得的电弧电压、电流、功率和压力波形，从图7-13中可以明显地看出压力波形与电弧瞬时功率波形成比例的关系。由于塑壳断路器限流性能的提高必然会导致电弧电压和电弧功率瞬时值的提高，因而在提高开断性能的同时，尽可能降低灭弧室内的压力也是灭弧室优化设计的一个目标。

图7-13 三菱公司WS系列225A塑壳断路器当电压447V预期电流72kA开断试验时获得的电弧电压、电流、功率和压力波形

测量压力有许多单位，表7-3中列出了各种单位的换算方法。

表7-3 各种压力单位的换算方法

（续）