Máy cắt chân không (VCB) và nguyên lý hoạt động

Máy cắt chân không VCB có bộ phận dập hồ quang bằng chân không. Ở loại máy cắt này, tiếp điểm tĩnh và động được gắn trong buồng chân không được bịt kín hoàn toàn. Hồ quang được dập tắt trong môi trường chân không cao. VCB được sử dụng chủ yếu cho cấp điện áp từ 12kV đến 36kV.

 

Mối quan hệ giữa điện áp phóng điện và khoảng cách điện cực trong các điện môi khác nhau

Khi xảy ra sự cố (ngắn mạch…) dòng điện tăng cao, role nhận tín hiệu và truyền lệnh để máy cắt cắt. Khi hai tiếp điểm tách rời nhau, hồ quang xuất hiện > nhiệt độ tăng cao. Do quá trình ion hóa, bề mặt tiếp xúc của hai tiếp điểm VCB bị bay hơi tạo nên plasma làm đầy khoảng không ở vùng điện cực. 
Mật độ hơi kim loại bay ra từ tiếp điểm phụ thộc vào dòng điện hồ quang. Khi dòng điện giảm tốc độ bay hơi giảm, tại thời điểm dòng điện đi qua không, hơi kim loại mất tính dẫn điện và nhanh chóng khuếch tán ra môi trường xung quanh (do môi trường xung quanh là chân không nên không bị ảnh hưởng bởi các phân tử khí)> độ bền điện ở khoảng không giữa hai tiếp điểm của máy cắt chân không được phục hồi. Cường độ hồi phục trong một vài giây đầu tiên là 1 kV / μs giây đối với dòng hồ quang 100A.
Dòng điện băm hồ quang là dòng điện mà tại đó hồ quang bị dập tắt trước khi dòng điện bằng không. Do đó, dòng điện băm càng nhỏ thì khả năng phục hồi độ bền điện càng lớn, điều kiện cháy lặp lại của hồ quang càng giảm. Dòng băm hồ quang này được khảo sát chủ yếu trong Vacuum Circuit Breaker (VCB) và Air Blast Circuit Breaker, không có hiện tượng trong máy cắt dầu (Oil Circuit Breaker).
Về cơ bản, trong máy cắt dầu (Oil Circuit Breaker), điều khiển hồ quang tỷ lệ thuận với dòng sự cố hoặc dòng điện bị gián đoạn. Như vậy, trong một máy cắt, năng lượng dập tắt tỷ lệ với dòng điện bị gián đoạn (tức dòng điện về không thì hồ quang mới bị dập tắt). Do đó không thể dập tắt hồ quang trước khi dòng điện đạt trị số không.
 Dòng điện băm trong máy cắt chân không - VCB phụ thuộc vào áp suất hơi và đặc tính phát xạ điện tử của vật liệu tiếp xúc. Vật liệu gồm crom – đồng (40% Cr và 60% Cu) thích hợp nhất để cấu thành tiếp tiếp điểm máy cắt chân không. Bởi ở vật liệu này, dòng băm dao động trong quãng (1A đến 5A), thời gian cháy của hồ quang bé hơn 15ms.
Ưu điểm của máy cắt chân không – VCB