真空介質的優(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，高頻涌流會局部燒蝕觸頭表面，使得觸頭閉合時發(fā)生熔焊，而觸頭拉開后會在表面形成微突起，同時部分突起在開斷過程中會產(chǎn)生微粒，這就嚴重影響了真空斷路器的絕緣性能，現(xiàn)通過結合TRIZ理論對上述問題進行分析，得出改進方案。
TRIZ理論
TRIZ是俄語“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300多萬件發(fā)明專利進行研究、整理和歸納，最終建立起的一套系統(tǒng)化的、實用的解決發(fā)明問題的理論和方法體系�，F(xiàn)代TRIZ理論的核心思想主要體現(xiàn)在3個方面：首先，無論是一個簡單產(chǎn)品還是復雜的技術系統(tǒng)，其核心技術的發(fā)展都是遵循客觀的規(guī)律發(fā)展演變的，即具有客觀的進化規(guī)律和模式；其次，各種技術難題、沖突和矛盾的不斷解決是推動這種進化過程的動力；最后就是技術系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)是用盡量少的資源實現(xiàn)盡量多的功能。運用TRIZ理論可以加快創(chuàng)造發(fā)明的進程，而且能得到高質量的創(chuàng)新產(chǎn)品。
TRIZ理論的問題模型和工具
當一個技術系統(tǒng)出現(xiàn)向題時，其表現(xiàn)形式是多樣的；因此解決問題的手段也是多樣的，關鍵是要區(qū)分技術系統(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”、“結構屬性”和“資源屬性”，TRIZ的問題模型共有4種形式：技術矛盾、物理矛盾、物質-場問題、知識使能問題。與此相應，TRIZ的工具也有4種：矛盾矩陣、分離原理、標準解系統(tǒng)、知識與效應庫。
技術矛盾
技術矛盾是指技術系統(tǒng)中兩個參數(shù)之間存在著相互制約，即在提高技術系統(tǒng)的某個參數(shù)時，導致了另一個參數(shù)的惡化而產(chǎn)生的矛盾。技術矛盾在所有的人工制造物中無處不在、無時不有。利用TRIZ往往能夠得到較為徹底的解決方法，使矛盾的雙方(兩個通用工程參數(shù))都達到最優(yōu)。TRIZ理論技術矛盾解決問題的模式與思路如下：將一個待解決的實際問題轉化為利用39個通用工程參數(shù)描述的技術矛盾；然后針對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，最終結合現(xiàn)實技術來解決實際問題。
問題的提出
電網(wǎng)運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頻繁的操作任務。雖然容性開斷電流很小，但由于開關兩端的直流恢復電壓，偶爾會引起弧后重擊穿，甚至會發(fā)生延時重擊穿，重擊穿產(chǎn)生的過電壓會損壞斷路器本身及其他電力系統(tǒng)設備。研究表明，導致重擊穿的原因主要有2點：由場致發(fā)射引起的重擊穿和由微粒引發(fā)的重擊穿。
空斷路器在關合電容器時會出現(xiàn)涌流，頻率會達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，其預擊穿電弧會局部性地燒蝕和熔化觸頭表面。在投切電容器組的過程中，當觸頭閉合時，由于預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，熔焊區(qū)會破裂，大量微粒和突起就會在觸頭表面形成，由此就存在了一定的弧后重擊穿的可能性，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，觸頭表面會出現(xiàn)微粒，從而引發(fā)重擊穿。在真空滅弧室的設計過程中，觸頭表面始終會殘留微粒，由于真空電弧的作用，更多的微粒會產(chǎn)生，這直接影響了真空間隙的重擊穿過程。
問題的解決
由此可知，真空間隙的重擊穿機理表明：真空觸頭的材料與觸頭的表面狀況對真空間隙的絕緣都是非常重要的因素。觸頭材料對真空間隙的耐壓水平有重要影響，提高材料的硬度或機械強度有益于提高耐壓水平，但如果提高觸頭材料的硬度或機械強度會降低觸頭材料的抗熔焊性�？芍河|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；觸頭材料的機械強度越高，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個通用工程參數(shù)，對這一問題建立問題模型，將觸頭材料的硬度或機械強度看作改善的通用工程參數(shù)中的強度，而抗熔焊性降低問題可以看作為惡化的通用工程參數(shù)中結構的穩(wěn)定性問題。因此，可以把強度和結構的穩(wěn)定性作為技術矛盾的2個參數(shù)，建立真空斷路器重擊穿的問題模型。
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，可得出創(chuàng)新原理編號為13，17，35，與這3個編號相對應的創(chuàng)新原理為“反作用原理”、“空間維數(shù)變化原理”、“物理或化學參數(shù)改變原理”。
