摘要：隨著電力技術的發展，電網改造的需要，對高壓開關設備的性能提出了更高的要求。真空斷路器由于其所特有的性能和在高壓斷路器領域中無可替代的地位，將會在電力系統的中低壓電器領域內起到重要作用。本文介紹了真空斷路器及其工作原理，特性優點和絕緣特性，概述了真空斷路器的在線狀態監測過程及其智能化面臨三大技術問題、解決辦法、維護方法，展望了真空斷路器的未來發展。

　　關鍵字：真空斷路器;絕緣特性;在線狀態監測;智能化

　　一、真空斷路器簡介及工作原理

　　真空斷路器因其滅弧介質和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質都是高真空而得名。真空斷路器具有結構緊湊、體積小、重量輕、壽命長、維護量小、防燃、防爆和適于頻繁操作等優點，目前在中壓開關特別是10 kV戶內產品中占絕對優勢。真空斷路器的主要滅弧機構是真空滅弧室，其滅弧原理與其他種類斷路器滅弧原理不同，其他斷路器主要利用滅弧介質來達到熄滅電弧的目的，而真空斷路器是利用真空阻止電弧重燃來達到滅弧的目的。因此，電流過零后能否重燃取決于弧隙介質強度的恢復。若恢復了，則能有效的阻止電弧的重燃，否則，電弧會繼續燃燒直到下一個過零點，才有可能熄弧。具體原理是，斷路器處于合閘位置時其對地絕緣由支持絕緣子承受，一旦真空斷路器所連接的線路發生永久接地故障，斷路器動作跳閘后，接地故障點又未被清除，則有電母線的對地絕緣亦要由該斷路器斷口的真空間隙承受;各種故障開斷時，斷口一對觸子間的真空絕緣間隙要耐受各種恢復電壓的作用而不發生擊穿。真空斷路器是可以替代有油斷路器的新型設備，對消除火災事故具有重大意義。

　　二、真空斷路器的優點

　　真空斷路器與其他高壓斷路器相比具有較多優點。

　　(1)在密封的容器中真空熄弧效果好,電弧和熾熱氣體不外露。

　　(2)觸頭間隙很少。

　　(3)燃弧時間短,電壓低,能量小,觸頭磨耗少,允許的開斷次數多。

　　(4)動導電桿的慣性小,適宜頻繁操作。

　　(5)操作機構小及結構簡單,整體體積小,重量輕。

　　(6))操作時噪聲小。

　　(7)無火災和爆炸燃火的危險。

　　(8)觸頭部分為完全密封結構,不容易因潮氣、灰塵、有害氣體等影響而降低它的性能,運行可靠。

　　三、真空斷路器的在線狀態監測過程

　　狀態監測是指了解和掌握設備的運行狀態，包括采用各種檢測、測量、監視、分析和判別方法，結合系統的歷史和現狀，考慮環境因素，對開關設備運行狀態進行評估，判斷其處于正常或非正常狀態，并對狀態進行顯示和記錄，對異常情況做出報警，以便運行人員及時加以處理，并對開關設備的故障分析、性能評估、合理使用和安全工作提供信息和準備基礎數據。通常開關設備的狀態可分為正常狀態、異常狀態、和故障狀態幾種情況。

　　狀態監測的步驟主要分為以下三步：(1)信號采集開關設備在運行過程中必然會有力、熱、振動和能量等各種量的變化，由此會產生各種不同信息。根據不同的診斷需要，選擇能表征設備工作狀態的不同信號。

　　(2)信號處理這是將采集到的信號進行分類處理、加工，獲得能表征機器特征過程，也稱特征提取過程。

　　(3)狀態識別將經過信號處理后獲得的開關設備特征參數與規定的允許參數進行比較、對比以確定設備所處的狀態，是否存在故障。

　　四、真空斷路器的絕緣特性

　　真空具有很強的絕緣特性，在真空斷路器中，氣體非常稀薄，氣體分子的自由行程相對較大，發生相互碰撞的幾率很小，因此，碰撞游離不是真空間隙擊穿的主要原因，而在高強電場作用下由電極析出的金屬質點才是引起絕緣破壞的主要因素。

　　真空間隙中的絕緣強度不僅與間隙的大小、電場的均勻程度有關，而且受電極材料的性質及表面狀況的影響較大。真空間隙在較小的距離間隙(2～3mm)情況下，有比空氣與SF6氣體高的絕緣特性，這就是真空斷路器的觸頭開距一般不大的原因。電極材料對擊穿電壓的影響主要表現在材料的機械強度(抗拉強度)和金屬材料的熔點上。抗拉強度和熔點越高，電極在真空下的絕緣強度越高。實驗表明，真空度越高，氣體間隙的擊穿電壓越高，所以，要保證真空滅弧室的絕緣強度。

　　五、真空斷路器智能化面臨的技術問題

　　從用戶未來需求的角度來看，智能化真空斷路器除具有真空斷路器通用功能外，還應具有感知功能、思維判斷功能和執行功能。考慮到上述需求，智能化真空斷路器面臨的三個技術問題需要突破。

　　第一個技術問題是實現感知功能。這是智能化的基礎，該功能的實現必須依托現代傳感器技術來獲取如電壓、電流、絕緣(局放)、距離、速度、溫度等信息，傳感器將這些信息轉換成能被識別和處理的各種信號，這些信號能準確、可靠、靈敏的反映信息的變化，傳感器除自身必須具有高質量、高可靠性外，還應有適應斷路器工作環境、體積小、便于安裝的特點。

　　第二個技術問題是實現思維判斷功能。這是智能化的核心，該功能的實現必須依靠現代電子技術、計算機技術和通信技術。一方面為執行功能提供操作指令，另一方面為系統提供斷路器工作狀態信息。

　　第三個技術問題是實現執行功能。執行功能必須按控制器發出的操作指令進行可靠的操作，完成斷路器的關合與開斷。

　　感知功能和思維判斷功能的實現是智能化真空斷路器研發必須花大力氣進行攻關予以突破的技術難點，目前已有不少產品面世，實現關鍵技術的突破將指日可待。

　　六、有關真空斷路器的維護

　　真空斷路器應經常保持清潔，清潔時需注意的是，不用水清洗，應用干凈的毛巾或綢布擦拭。真空斷路器的活動摩擦部位應保持有干凈的潤滑油，以使操動機構和其它轉動部分動作靈活，減少機械摩擦。對于磨損較嚴重的部件、變形的零部件要及時更換。所有緊固件均應定期檢查，以防止松動，同時要注意開口銷、當卡等有無在震動中斷裂、脫落的現象。

　　要經常觀察真空滅弧室開斷電流時真空電弧的顏色，如有懷疑應進行真空度檢查。要經常觀察接觸行程的變化，若與規定值相差過大，應予以注意。超行程量的變化反應了真空滅弧室觸頭的磨損量，若磨損量超過標準，應更換真空滅弧室。

　　七、真空斷路器的發展

　　技術的創新，市場的需求，為真空斷路器的發展營造了空間。簡述之如：

　　①、專用真空斷路器：由于面臨不同開斷任務的需要，新的專用斷路器將會應運而生。

　　如用于發電機保護斷路器的特大容量真空斷路器、標準型真空斷路器、經濟型真空斷路器、頻繁型真空斷路器、超頻繁型真空斷路器等。

　　②、低過電壓型真空斷路器：真空斷路器因截流會引起截流過電壓，特別在開斷小的感性負截如電動機時。一般情況下，為限制過電壓而給真空斷路器配過電壓吸收裝置如Sic RC路，Z n O避雷器等，這使斷路器結構龐大且復雜化，而且有的限制過電壓不理想。

　　③.多功能真空斷路器：真空斷路器迄今為二I位(即合一分)完成關合和開斷任務。現在出現了多功能真空斷路器，賦予了多個功能，如合—分—隔離—接地等。甚至有真空斷路器還兼具了集關合、開斷、隔離、接地及聯鎖于一體。

　　④同步斷路器：同步斷路器又叫選相真空斷路器或受控真空斷路器。

　　⑤智能型真空斷路器。

　　總之，真空斷路器雖然發展很快，但究其原因，有兩條是基本的，即真空滅弧室技術和操動機構技術的進步。

　　參考文獻：

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