真空介質(zhì)的優(yōu)異絕緣與開斷特性，真空斷路器在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。觸頭表面情況是決定真空斷路器絕緣特性的主要因素之一，高頻涌流會(huì)局部燒蝕觸頭表面，使得觸頭閉合時(shí)發(fā)生熔焊，而觸頭拉開后會(huì)在表面形成微突起，同時(shí)部分突起在開斷過程中會(huì)產(chǎn)生微粒，這就嚴(yán)重影響了真空斷路器的絕緣性能，現(xiàn)通過結(jié)合TRIZ理論對(duì)上述問題進(jìn)行分析，得出改進(jìn)方案。
TRIZ理論
TRIZ是俄語(yǔ)“發(fā)明問題解決理論”的縮寫，TRIZ理論是由前蘇聯(lián)發(fā)明家G.S.Altshuller和他的同事從1946年起經(jīng)過50多年對(duì)300多萬件發(fā)明專利進(jìn)行研究、整理和歸納，最終建立起的一套系統(tǒng)化的、實(shí)用的解決發(fā)明問題的理論和方法體系。現(xiàn)代TRIZ理論的核心思想主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：首先，無論是一個(gè)簡(jiǎn)單產(chǎn)品還是復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，其核心技術(shù)的發(fā)展都是遵循客觀的規(guī)律發(fā)展演變的，即具有客觀的進(jìn)化規(guī)律和模式；其次，各種技術(shù)難題、沖突和矛盾的不斷解決是推動(dòng)這種進(jìn)化過程的動(dòng)力；最后就是技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)是用盡量少的資源實(shí)現(xiàn)盡量多的功能。運(yùn)用TRIZ理論可以加快創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程，而且能得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。
TRIZ理論的問題模型和工具
當(dāng)一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)出現(xiàn)向題時(shí)，其表現(xiàn)形式是多樣的；因此解決問題的手段也是多樣的，關(guān)鍵是要區(qū)分技術(shù)系統(tǒng)的問題屬性和產(chǎn)生問題的根源。根據(jù)問題所表現(xiàn)出來的“參數(shù)屬性”、“結(jié)構(gòu)屬性”和“資源屬性”，TRIZ的問題模型共有4種形式：技術(shù)矛盾、物理矛盾、物質(zhì)-場(chǎng)問題、知識(shí)使能問題。與此相應(yīng)，TRIZ的工具也有4種：矛盾矩陣、分離原理、標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)、知識(shí)與效應(yīng)庫(kù)。
技術(shù)矛盾
技術(shù)矛盾是指技術(shù)系統(tǒng)中兩個(gè)參數(shù)之間存在著相互制約，即在提高技術(shù)系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)時(shí)，導(dǎo)致了另一個(gè)參數(shù)的惡化而產(chǎn)生的矛盾。技術(shù)矛盾在所有的人工制造物中無處不在、無時(shí)不有。利用TRIZ往往能夠得到較為徹底的解決方法，使矛盾的雙方(兩個(gè)通用工程參數(shù))都達(dá)到最優(yōu)。TRIZ理論技術(shù)矛盾解決問題的模式與思路如下：將一個(gè)待解決的實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為利用39個(gè)通用工程參數(shù)描述的技術(shù)矛盾；然后針對(duì)這種類型的問題模型，根據(jù)矛盾矩陣表從40條創(chuàng)新原理中抽取可利用的原理得出解決方案模型，最終結(jié)合現(xiàn)實(shí)技術(shù)來解決實(shí)際問題。
問題的提出
電網(wǎng)運(yùn)行過程中容性電流開斷主要有空載架空線、電纜和電容器組，其中開斷電容器組是一項(xiàng)頻繁的操作任務(wù)。雖然容性開斷電流很小，但由于開關(guān)兩端的直流恢復(fù)電壓，偶爾會(huì)引起弧后重?fù)舸�，甚至�(xí)l(fā)生延時(shí)重?fù)舸�，重�(fù)舸┊a(chǎn)生的過電壓會(huì)損壞斷路器本身及其他電力系統(tǒng)設(shè)備。研究表明，導(dǎo)致重?fù)舸┑脑蛑饕?點(diǎn)：由場(chǎng)致發(fā)射引起的重?fù)舸┖陀晌⒘Ｒl(fā)的重?fù)舸?br />
空斷路器在關(guān)合電容器時(shí)會(huì)出現(xiàn)涌流，頻率會(huì)達(dá)到幾百赫茲甚至幾千赫茲，幅值比電容器正常工作電流大幾倍甚至幾十倍，其預(yù)擊穿電弧會(huì)局部性地?zé)g和熔化觸頭表面。在投切電容器組的過程中，當(dāng)觸頭閉合時(shí)，由于預(yù)擊穿電弧局部加熱作用觸頭表面發(fā)生熔焊，然后觸頭被迫拉開時(shí)，熔焊區(qū)會(huì)破裂，大量微粒和突起就會(huì)在觸頭表面形成，由此就存在了一定的弧后重?fù)舸┑目赡苄�，而且開斷過程中由于熔焊區(qū)金屬微粒的噴發(fā)和熔焊區(qū)的破裂，觸頭表面會(huì)出現(xiàn)微粒，從而引發(fā)重?fù)舸�。在真空滅弧室的設(shè)計(jì)過程中，觸頭表面始終會(huì)殘留微粒，由于真空電弧的作用，更多的微粒會(huì)產(chǎn)生，這直接影響了真空間隙的重?fù)舸┻^程。
問題的解決
由此可知，真空間隙的重?fù)舸C(jī)理表明：真空觸頭的材料與觸頭的表面狀況對(duì)真空間隙的絕緣都是非常重要的因素。觸頭材料對(duì)真空間隙的耐壓水平有重要影響，提高材料的硬度或機(jī)械強(qiáng)度有益于提高耐壓水平，但如果提高觸頭材料的硬度或機(jī)械強(qiáng)度會(huì)降低觸頭材料的抗熔焊性。可知：觸頭材料的硬度越大，熔焊性能判據(jù)值越小，觸頭材料抗熔焊性能越差；觸頭材料的機(jī)械強(qiáng)度越高，熔焊力越大，觸頭材料的抗熔焊性能越差。這樣就可以根據(jù)TRIZ理論的39個(gè)通用工程參數(shù)，對(duì)這一問題建立問題模型，將觸頭材料的硬度或機(jī)械強(qiáng)度看作改善的通用工程參數(shù)中的強(qiáng)度，而抗熔焊性降低問題可以看作為惡化的通用工程參數(shù)中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題。因此，可以把強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性作為技術(shù)矛盾的2個(gè)參數(shù)，建立真空斷路器重?fù)舸┑膯栴}模型。
將上述建立的模型參數(shù)在矛盾矩陣表(見表1)中找出交叉點(diǎn)，可得出創(chuàng)新原理編號(hào)為13，17，35，與這3個(gè)編號(hào)相對(duì)應(yīng)的創(chuàng)新原理為“反作用原理”、“空間維數(shù)變化原理”、“物理或化學(xué)參數(shù)改變?cè)怼薄?/span>
