“真空斷路器”因其滅弧介質(zhì)和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質(zhì)都是高真空而得名；其具有體積小、重量輕、適用于頻繁操作、滅弧不用檢修的優(yōu)點，在配電網(wǎng)中應(yīng)用較為普及。 真空斷路器是3～10kV，50Hz三相交流系統(tǒng)中的戶內(nèi)配電裝置，可供工礦企業(yè)、發(fā)電廠、變電站中作為電器設(shè)備的保護和控制之用，特別適用于要求無油化、少檢修及頻繁操作的使用場所，斷路器可配置在中置柜、雙層柜以及固定柜中作為控制和保護
高壓電氣設(shè)備用。
發(fā)展簡史
1893年，美國的
里頓豪斯提出了結(jié)構(gòu)簡單的
真空滅弧室，并獲得了設(shè)計專利。1920年瑞典佛加公司第一次制成了真空開關(guān)。1926年等公布的研究成果也顯示了在真空中分斷電流的可能性，但因分斷能力小，又受到真空技術(shù)和真空材料發(fā)展水平的限制，尚不能投入實際使用。隨著真空技術(shù)的發(fā)展，50年代美國才制成第一批適用于切斷電容器組等特殊要求的真空開關(guān),分斷電流尚停在4千安的水平。由于真空材料冶煉技術(shù)上的進步和真空開關(guān)觸頭結(jié)構(gòu)研究上所取得的突破，1961年，開始生產(chǎn)15千伏、分斷電流為12.5千安的真空斷路器。1966年試制成15千伏、26千安和31.5千安的真空斷路器，從而使真空斷路器進入了高電壓、大容量的電力系統(tǒng)。80年代中期，真空斷路器的分斷能力已達100千安。 中國從1958年開始研制真空開關(guān)，1960年西安交通大學(xué)和西安開關(guān)整流器廠共同研制成第一批6.7千伏、分斷能力為600安的真空開關(guān);隨后又制成10千伏、分斷能力為 1.5千安的三相真空開關(guān)。1969年華光電子管廠和西安高壓電器研究所制成了 10千伏、2千安單相快速
真空開關(guān)。70年代以后，中國已能獨立研制和生產(chǎn)各種規(guī)格的真空開關(guān)。
真空斷路器通常可分多個電壓等級。低壓型一般用于防爆電氣使用。像煤礦等等。
額定電流達到5000A，開斷電流達到50kA的較好水平，并已發(fā)展到電壓達35kV等級。
80年代以前，真空斷路器處于發(fā)展的起步階段，技術(shù)上在不斷摸索，還不能制定技術(shù)標準，直到1985年后才制成相關(guān)的產(chǎn)品標準。
[1]
JB/T 3855-2008《高壓交流真空斷路器》
DL/T 403-2017《高壓交流真空斷路器》
這里需要說明：IEC標準中并無與我國JB 3855相對應(yīng)的專用標準，只是套用《IEC56交流高壓斷路器》。因此，我國真空斷路器的標準至少在下列幾個方面高于或嚴于IEC標準：
(1) 絕緣水平： 試驗電壓 IEC 中國
1min工頻耐壓(kV) 28 42(極間、極對地)48(斷口間)
1.2/50沖擊耐壓(kV) 75 75(極間、極對地)84(斷口間)
(2)電壽命試驗結(jié)束后真空滅弧室斷口的耐壓水平：IEC56中無規(guī)定。我國JB3855一96規(guī)定為：完成電壽命次數(shù)試驗后的真空斷路器，其斷口間絕緣能力應(yīng)不低于初始絕緣水平的80%，即工頻1min33.6kV和沖擊60kV。
(3)觸頭合閘彈跳時間：IEC無規(guī)定，而我國規(guī)定要求不大于2ms。
(4)
溫升試驗的試驗電流：IEC標準中，試驗電流就等于產(chǎn)品的額定電流。我國DL403-91中規(guī)定試驗電流為產(chǎn)品額定電流的110%。
2.真空斷路器的主要技術(shù)參數(shù) 真空斷路器的參數(shù)，大致可劃分為選用參數(shù)和運行參數(shù)兩個方面。前者供用戶設(shè)計選型時使用；后者則是
斷路器本身的機械特性或運動特性，為運行、調(diào)整的技術(shù)指標。
下表是選用參數(shù)的列項說明，并以三種真空斷路器數(shù)據(jù)為例。
表中所列各項參數(shù)，均須按JB3855和DL403標準的要求，在產(chǎn)品的型式試驗中逐項加以驗證，最終數(shù)據(jù)以型式試驗報告為準。
主要結(jié)構(gòu)
真空斷路器主要包含三大部分：真空滅弧室、電磁或彈簧操動機構(gòu)、支架及其
結(jié)構(gòu)圖他部件。
真空滅弧室
按照開關(guān)型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空滅弧室、中間封接杯狀縱磁場小型化真空滅弧室、內(nèi)封接式玻璃泡滅弧室，其基本結(jié)構(gòu)如下：
①氣密絕緣系統(tǒng)(外殼)
由陶瓷、玻璃或微晶玻璃制成的氣密絕緣筒、動端蓋板、定端蓋板、不銹鋼波紋管組成的氣密絕緣系統(tǒng)是一個真空密閉容器。為了保證氣密性，除了在封接式要有嚴格的操作工藝，還要求材料本身透氣性和內(nèi)部放氣量小。
②導(dǎo)電系統(tǒng)
由定導(dǎo)電桿、定跑弧面、定觸頭、動觸頭、動跑弧面、動導(dǎo)電桿構(gòu)成。觸頭結(jié)構(gòu)大致有三種：圓柱形觸頭、帶有螺旋槽跑弧面的橫向磁場觸頭、縱向磁場觸頭。目前采用縱磁場技術(shù)，此種滅弧室具有強而穩(wěn)定的電弧開斷能力。
③屏蔽系統(tǒng)
屏蔽罩是真空滅弧室中不可缺少的元件，并且有圍繞觸頭的主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓用屏蔽罩等多種。主屏蔽罩的作用是：a防止燃弧過程中電弧生成物噴濺到絕緣外殼的內(nèi)壁，從而降低外殼的絕緣強度。b改善滅弧室內(nèi)部電場分布的均勻性，有利于降低局部場強，促進真空滅弧室小型化。c冷凝電弧生成物，吸收一部分電弧能量，有助于弧后間隙介質(zhì)強度的恢復(fù)。
[2] 操作機構(gòu)
按照斷路器型式不同，采用的操作機構(gòu)不同。常用的操作機構(gòu)有彈簧操作機構(gòu)、CD10電磁操作機構(gòu)、CD17電磁操作機構(gòu)、CT19彈簧儲能操作機構(gòu)、CT8彈簧儲能操作機構(gòu)。
[2] 其它部件
基座、絕緣支撐件、絕緣子等
①觸頭開距小，10KV真空斷路器的觸頭開距只有10mm左右，操作機構(gòu)的操作功就小，機械部分行程小，其機械壽命就長。
②燃弧時間短，且與開關(guān)電流大小無關(guān)，一般只有半周波。
③熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快，對開斷近區(qū)故障性能較好。
④由于觸頭在開斷電流時磨損量較小，所以觸頭的電氣壽命長，滿容量開斷達30-50次，額定電流開斷達5000次以上，噪音小適于頻繁操作。
⑤體積小、重量輕。
⑥適用于開斷容性負荷電流。
由于其優(yōu)點很多，所以廣泛應(yīng)用于變電站中，目前型號主要有：ZN12-10型、ZN28A-10型、ZN65A-12型、ZN12A-12型、VS1型、ZN30型等。
[2] 具體介紹
真空斷路器技術(shù)標準真空斷路器在我國近十年來得到了蓬勃的發(fā)展。產(chǎn)品從過去的ZN1～ZN5幾個品種發(fā)展到數(shù)十多個型號、品種，額定電流達到5000A，開斷電流達到50kA的較好水平，并已發(fā)展到電壓達35kV等級。
80年代以前，真空斷路器處于發(fā)展的起步階段，技術(shù)上在不斷摸索，還不能制定技術(shù)標準，直到1985年后才制定相關(guān)的產(chǎn)品標準。
國內(nèi)主要依據(jù)標準：
JP3855-96《3.6～40.5kV交流高壓真空斷路器通用技術(shù)條件》
DL403-91《10～35kV戶內(nèi)
高壓斷路器訂貨技術(shù)條件》
這里需要說明：IEC標準中并無與我國JB3855相對應(yīng)的專用標準，只是套用《IEC56交流高壓斷路器》。因此，我國真空斷路器的標準至少在下列幾個方面高于或嚴于IEC標準：
(1) 絕緣水平： 試驗電壓 IEC 中國
1min工頻耐壓(kV) 28 42(極間、極對地)48(斷口間)
1.2/50沖擊耐壓(kV) 75 75(極間、極對地)84(斷口間)
(2)電壽命試驗結(jié)束后真空滅弧室斷口的耐壓水平：IEC56中無規(guī)定。我國JB3855一96規(guī)定為：完成電壽命次數(shù)試驗后的真空斷路器，其斷口間絕緣能力應(yīng)不低于初始絕緣水平的80%，即工頻1min33.6kV和沖擊60kV。
(3)觸頭合閘彈跳時間：IEC無規(guī)定，而我國規(guī)定要求不大于2ms。
(4)溫升試驗的試驗電流：IEC標準中，試驗電流就等于產(chǎn)品的額定電流。我國DL403-91中規(guī)定試驗電流為產(chǎn)品額定電流的110%。
2.真空斷路器的主要技術(shù)參數(shù) 真空斷路器的參數(shù)，大致可劃分為選用參數(shù)和運行參數(shù)兩個方面。前者供用戶設(shè)計選型時使用；后者則是
斷路器本身的機械特性或運動特性，為運行、調(diào)整的技術(shù)指標。
下表是選用參數(shù)的列項說明，并以三種真空斷路器數(shù)據(jù)為例。
表中所列各項參數(shù)，均須按JB3855和DL403標準的要求，在產(chǎn)品的型式試驗中逐項加以驗證，最終數(shù)據(jù)以型式試驗報告為準。
[2] 工作原理
真空斷路器的工作原理是：當動、靜觸頭在操作機構(gòu)的作用下分閘時，觸頭間產(chǎn)生電弧，觸頭表面在高溫下?lián)]發(fā)出蒸汽，由于觸頭設(shè)計為特殊形狀，在電流通過時產(chǎn)生一磁場，電弧在此磁場作用下沿觸頭表面切線方向快速運動，在金屬圓筒(屏蔽罩)上凝結(jié)了部分金屬蒸汽，電弧在自然過零時就熄滅了，觸頭間的介質(zhì)強度又迅速恢復(fù)起來。
[2] 參數(shù)名稱 單位 型號
ZN28-12/1250-20 ZN27-12/1250-31.5 ZN27A-12/3150-40
電壓參數(shù)
額定電壓 kV 10
最高電壓 11.5
絕緣水平
工頻耐壓 極間、極對地 42
斷口間 48
沖擊耐壓 極間、極對地 75
斷口間 84
電流參數(shù) 額定電流 A 1250 1250 3150
額定短路開斷 kA 20 31.5 40
額定峰值耐受電流 kA 50 80 100
4S短時耐受電流 kA 20 31.5 40
額定短時關(guān)合電流(峰值) kA 50 80 100
額定單個電容器組開斷電流 A 630 800
額定背對背電容器組開斷電流 A 400 400
壽命 額定短路開斷電流次數(shù) 次 50 50 30
機械壽命 次 10000
其它 額定操作順序 分-0.5s-合分-180s-合分 分-180s-合分-180-合分
全開斷次數(shù) 不大于60
配用操動機構(gòu) CD或CT機構(gòu)
[2] 機械特性
（運行參數(shù)） 序號 機械特性參數(shù) 單位 ZN28-12/1250-20 ZN27-12/1250-31.5 ZN27A-12/3150-40
1 觸頭開距 mm 11±1.0 10±1.0 11±1.0
2 接觸行程 mm 4±1.0 3±0.5
3 觸頭接觸壓力 N 1500±200 3000±200 5000±300
4 平均合閘速度 m/s 0.6±0.2
5 平均分閘速度 m/s 1.1±0.2 1.1±0.3 1.1±0.3
6 合閘彈跳時間 ms <2
7 分、合不同期性 ms <3
8 合閘時間 ms <100
9 分閘時間 ms <60
10 主回路直流電阻 μΩ ≤60 ≤60 ≤20
11 動靜觸頭累積允許磨損厚度 mm 3.0
為滿足真空滅弧室對機械
參量的要求，保證真空斷路器電氣機械性能，確保運行可靠性，真空斷路器須具有穩(wěn)定、良好的機械特性。主要機械特性列于上表，亦以三種斷路器技術(shù)指標為例。 4.各機械特性對產(chǎn)品性能的影響 產(chǎn)品機械特性的優(yōu)劣，對產(chǎn)品各項電氣性能有重要的關(guān)系，而且影響產(chǎn)品運行可靠性。衡量真空斷路器的性能，真空滅孤室本身的性能固然重要，然而機械特性同樣具有舉足輕重的作用。下面對各機械特性參數(shù)與產(chǎn)品性能的關(guān)系分述如下：
開距
觸頭的開距主要取決于真空斷路器的額定電壓和耐壓要求，一般額定電壓低時觸頭開距選得小些。但開距太小會影響分斷能力和耐壓水平。開距太大，雖然可以提高耐壓水平，但會使真空滅弧室的波紋管壽命下降。設(shè)計時一般在滿足運行的耐壓要求下盡量把開距選得小一些。10kV真空斷路器的開距通常在8～12mm之間，35kV的則在30～40mm之間。
接觸壓力
在無外力作用時，
動觸頭在大氣壓作用下，對內(nèi)腔產(chǎn)生一個閉合力使其與
靜觸頭閉合，稱之為自閉力，其大小取決于波紋管的端口直徑。滅弧室在工作狀態(tài)時，這個力太小不能保證動靜觸頭間良好的電接觸，必須施加一個外加壓力。這個外加壓力和自閉力之和稱為觸頭的接觸壓力。這個接觸壓力有如下幾個作用：
(1)保證動、靜觸頭的良好接觸，并使其接觸電阻少于規(guī)定值。
(2)滿足額定短路狀態(tài)時的動穩(wěn)定要求。應(yīng)使觸頭壓力大于額定短路狀態(tài)時的觸頭間的斥力，以保證在該狀態(tài)下的完全閉合和不受損壞。
(3)抑制合閘彈跳。使觸頭在閉合碰撞時得以緩沖，把碰撞的動能轉(zhuǎn)彈性勢能，抑制觸頭的彈跳。
(4)為分閘提供一個加速力。當接觸壓力大時，動觸頭得到較大的分閘力，容易拉斷會鬧熔焊點，提高分閘初始的加速度，減少燃弧時間，提高分斷能力。觸頭接觸壓力是一個很重要的參數(shù)，在產(chǎn)品的初始設(shè)計中要經(jīng)過多次驗證、試驗才選取得比較合適。如觸頭壓力選得太小，滿足不了上述各方面的要求；但觸頭壓力太大，一方面需要增大合閘操作功，另外滅弧室和整機的機械強度要求也需要提高，技術(shù)上不經(jīng)濟。
接觸行程
真空斷路器毫無例外地采用對接式接觸方式。動觸頭碰上靜觸頭之后就不能再前進了，觸頭接觸壓力是由每極觸頭壓縮彈簧(有時稱作合閘緩沖彈簧)提供的。所謂接觸行程，就是開關(guān)觸頭碰觸開始，觸頭壓簧施力端繼續(xù)運動至終結(jié)的距離，亦即觸頭彈簧的壓縮距離，故又稱壓縮行程。
接觸行程有兩方面作用，一是令觸頭彈簧受壓而向?qū)佑|頭提供接觸壓力；二是保證在運行磨損后仍然保持一定的接觸壓力，使之可靠接觸。一般接觸行程可取開距的20%～30%左右，10kV的真空斷路器約為3～4mm。
真空斷路器的實際結(jié)構(gòu)中，觸頭合閘彈簧設(shè)計成即使處于分閘位置，也有相當?shù)念A(yù)壓縮量，有預(yù)壓力。這是為使合閘過程中，當動觸頭尚未碰到靜觸頭而發(fā)生預(yù)擊穿時，動觸頭有相當力量抵抗電動力，而不致于向后退縮；當觸頭碰接瞬間，接觸壓力陡然躍增至預(yù)壓力數(shù)值，防止合閘彈跳，足以抵抗電動斥力，并使接觸初始就有良好狀態(tài)；隨著接觸行程的前進，觸頭間的接觸壓力逐步增大，接觸行程終結(jié)時，接觸壓力達到設(shè)計值。接觸行程不包括合閘彈簧的預(yù)壓縮量程，它實際上是合閘彈簧的第二次受壓行程。
合閘速度
平均合閘速度主要影響觸頭的電磨蝕。如合閘速度太低，則預(yù)擊穿時間長，電弧存在的時間長，觸頭表面電磨損大，甚至使觸頭熔焊而粘住，降低滅弧室的電壽命。但速度太高，容易產(chǎn)生合閘彈跳，操動機構(gòu)輸出功也要增大，對滅弧室和整機機械沖擊大，影響產(chǎn)品的使用可靠性與機械壽命。平均合閘速度通常取0.6m/s左右為宜。
分閘速度
斷路器的分閘速度一般而言速度越快越好，這樣可以使首開相在電流趨近于0前2～3ms時能開斷故障電流；否則首開相不能開斷而延續(xù)至下一相，原來首開相變?yōu)楹箝_相，燃弧時間加長了，增加了開斷的難度，甚至使開斷失敗。但分閘速度太快，分閘的反彈也大，反彈太大震動過劇亦容易產(chǎn)生重燃，所以分間速度亦應(yīng)考慮這方面因素。分閘速度的快慢，主要取決于合閘時動觸頭彈簧和分閘彈簧的貯能大小。為了提高分閘速度，可以增加分閘彈簧的貯能量，也可以增加合閘彈簧的壓縮量，這都必然需要提高操動機構(gòu)的輸出功和整機的機械強度，降低了技術(shù)經(jīng)濟指標。經(jīng)過多年試驗認為，10kV的真空斷路器，平均分閘速度能保證在0.95～1.2m/s比較合適。
彈跳時間
合閘彈跳時間是斷路器在合閘時，觸頭剛接觸開始計起，隨后產(chǎn)生分離，可能又接觸又分離，到其穩(wěn)定接觸之間的時間。
這一參數(shù)國外的標準中都沒有明確規(guī)定，1989年底能源部電力司提出真空斷路器合閘彈跳時間必須小于2ms。為什么合閘彈跳時間要小于2ms呢？主要是合閘彈跳的瞬間會引起電力系統(tǒng)或設(shè)備產(chǎn)生L.C高頻振蕩，振蕩產(chǎn)生的過電壓對電氣設(shè)備的絕緣可能造成傷害甚至損壞。當合閘彈跳時；同小于2ms時，不會產(chǎn)生較大的過電壓，設(shè)備絕緣不會受損，在關(guān)合時動靜觸頭之間也不會產(chǎn)生
熔焊。
合閘的不同期性太大容易引起合閘的彈跳，因為機構(gòu)輸出的運動沖量僅由首合閘相觸頭承受。分閘的不同期性太大可能使后開相管子燃弧時間加長，降低開斷能力。
合閘與分閘的不同期性一般是同時存在的，所以調(diào)好了合閘的不同期性，分閘的不同期性也就有了保證。產(chǎn)品中要求合分閘不同期性小于2ms。
分、合閘時間是指從操動線圈的端子得電時刻計起，至三極觸頭全部合上或分離止的一段時間間隔。
合、分閘線圈是按短時工作制作設(shè)計的，合閘線圈的通電時間不到100ms，分閘線圈的不到60ms。分、合閘時間一般在斷路器出廠時已調(diào)好，無須再動。
當斷路器用在發(fā)電系統(tǒng)并在電源近端短路時，故障電流衰減較慢，若分閘時間很短，這時斷路器分斷的故障電流就可能含有較大的直流分量，開斷條件更為惡劣，這對斷路器的開斷是很不利的。所以用于發(fā)電系統(tǒng)的真空斷路器，其分閘時間盡可能設(shè)計長些為宜。
回路電阻
回路電阻值是表征導(dǎo)電回路的聯(lián)接是否良好的一個參數(shù)，各類型產(chǎn)品都規(guī)定了一定范圍內(nèi)的值。若回路電阻超過規(guī)定值時，很可能是導(dǎo)電回路某一連接處接觸不良。在大電流運行時接觸不良處的局部溫升增高，嚴重時甚至引起惡性循環(huán)造成氧化燒損，對用于大電流運行的斷路器尤需加倍注意?；芈冯娮铚y量，不允許采用電橋法測量，須采用GB763規(guī)定的直流壓降法。
觸頭系統(tǒng)
“真空斷路器”的觸頭常采取對接式觸頭。因為一般的真空斷路器在分閘狀態(tài)下動靜觸頭的距離只有16mm這么小的距離很難制作出其他形狀的接觸面，而且平直的接觸面瞬間動作電弧的損傷也較小。真空斷路器的優(yōu)點之一是體積小，動靜觸頭要在一個絕對真空的空間內(nèi)動作，如果制作成其他的對接方式也會增加斷路器自身的體積！
概述
“
開關(guān)柜”是一種電設(shè)備，外線先進入柜內(nèi)主控開關(guān)，然后進入分控開關(guān)，各分路按其需要設(shè)置。如儀表，自控，電動機磁力開關(guān)，各種
交流接觸器等，有的還設(shè)高壓室與低壓室開關(guān)柜，設(shè)有高壓母線，如發(fā)電廠等，有的還設(shè)有為保主要設(shè)備的低周減載
分類
1、低壓抽出式開關(guān)柜
2、交流低壓
3、金屬鎧裝移開式開關(guān)柜
4、低壓固定分隔式開關(guān)柜
5、高壓電容器柜
6、高壓開關(guān)柜
7、中壓真空環(huán)網(wǎng)柜
相關(guān)標準
SJ/T 31401-1994|高壓開關(guān)柜完好要求和檢查評定方法
DL/T 791-2001|戶內(nèi)交流充氣式開關(guān)柜選用導(dǎo)則
DL 404-1991|戶內(nèi)交流高壓開關(guān)柜訂貨技術(shù)條件
DL/T 404-1997|戶內(nèi)交流高壓開關(guān)柜訂貨技術(shù)條件
DL/T 539-1993|戶內(nèi)交流高壓開關(guān)柜和元部件 凝露及污穢試驗技術(shù)條件
TB/T 2010-1987|27.5kV交流電氣化鐵道開關(guān)柜技術(shù)條件
DL/T 404-2005|戶內(nèi)交流高壓開關(guān)柜訂貨技術(shù)條件
維護
對真空斷路器應(yīng)該每年進行一次停電檢查維護，以保證正常運行。檢查應(yīng)做好如下方面的工作：
a)對管子進行斷口工頻耐壓試驗，測試真空度并記錄在冊。
b)對絕緣件進行工頻耐壓試驗。
c)測試斷路器的開距、接觸行程和機械特性，并記錄在冊。
d)對各連接件的可調(diào)整處的連接螺栓、螺母等應(yīng)檢查是否有松動，特別是輔助開關(guān)拐臂處的連接小螺釘，真空管動導(dǎo)電桿連接的鎖緊螺母等。
e)對各轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)處應(yīng)檢查各種卡簧，銷子等是否松脫；并對各轉(zhuǎn)動、滑動部分加潤滑油膏。
f)對使用在電流大于1 600 A以上的真空斷路器，應(yīng)對每極作直流電阻測試并記錄在冊。
g)如需更換管子應(yīng)按產(chǎn)品說明書的要求進行，更換后應(yīng)進行機械特性的測試和耐壓試驗。
h)年檢后和投運前應(yīng)連續(xù)空載操作8～10次，一切正常方可投運。
[3]
