工作原理

真空斷路器的工作原理是：當(dāng)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。

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：

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(dāng)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(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量，有預(yù)壓力。

這是為使合閘過程中，當(dāng)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(dāng)力量抵抗電動力，而不

致于向后退縮；當(dāng)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(dāng)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(dāng)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！

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、固定柜中作為控制和保護高壓電氣設(shè)備用。

1、作業(yè)條件檢查

1.1檢查開關(guān)安裝完畢，符合試驗條件。

1.2現(xiàn)場條件滿足試驗要求。

1.3檢查工作票完善，工作安全措施完善。

1.4試驗人員符合要求，熟悉相關(guān)資料和技術(shù)要求。

1.5相關(guān)試驗儀器已準備，并保證其完好。

2、外觀檢查

2.1檢查開關(guān)安裝完好，無機械損傷。

2.2檢查開關(guān)柜內(nèi)無雜物，元器件無受潮現(xiàn)象。

2.3柜體接地已完善可靠。

2.4柜內(nèi)二次接線完善、牢固。

2.5柜體型號、銘牌參數(shù)與設(shè)計一致。

3、元件檢查

3.1測量分、合閘線圈的絕緣電阻和直流電阻，用 500V 絕緣電阻表分別測量分閘線圈和合閘線圈對地的

絕緣電阻，要求不低于 10M，用萬用表或單臂電橋分別測量分閘線圈和合閘線圈的直流電阻。

3.2儲能電機檢查。用 500V 絕緣電阻表測量電機的絕緣電阻；檢查儲能電機額定電壓與設(shè)計相符；通入

電機額定的電源，檢查電機運轉(zhuǎn)是否正常和儲能機構(gòu)工作是否正常。

4、主導(dǎo)電回路絕緣電阻測量

4.1測量斷路器導(dǎo)電回路對地及斷口間的絕緣電阻，斷路器在合閘狀態(tài)，分別測量每相導(dǎo)電回路對地的絕

緣電阻；在分閘狀態(tài)測量各斷口之間的絕緣電阻。

4.2測試時要求用專用測試導(dǎo)線。

5、測量每相導(dǎo)電回路的直流電阻

5.1用大電流回路電阻測試儀分別測量每相導(dǎo)電回路的直流電阻。

5.2回路電阻測試儀要求可靠接地，通過專用引線和斷路器可靠連接，電壓測量線應(yīng)在電流輸出線內(nèi)側(cè)。

5.3測量時電流要求不小于 100A。測量讀數(shù)要求在穩(wěn)定數(shù)值時開始讀數(shù)。

5.4測量完畢要求待測試儀放電完才能斷開測試回路。

5.5要求測試結(jié)果符合產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范，測試時必須記錄當(dāng)時環(huán)境溫度，以進行電阻值的換算。

6、斷路器的特性試驗

6.1用高壓開關(guān)特性測試儀分別測量斷路器的分、合閘時間、彈跳時間及同期性，將試驗儀器可靠

接地。

6.2測量時要求電源電壓及氣壓都在額定條件。

6.3合閘過程中斷路器彈跳時間在 40.5kV 以上不大于 3ms，40.5kV 以下不大于 2ms。

6.4分、合閘時間測試實際數(shù)據(jù)應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。

6.5測量操動機構(gòu)的電氣特性。調(diào)節(jié)斷路器控制回路電壓，在 85％～110％Un 情況下斷路器能可靠的分

、合，在 65％Un 情況下斷路器能可靠地分開，在 30％Un 情況下斷路器不能分、合。

7、交流耐壓試驗

用試驗變壓器、調(diào)壓器組成一個高壓交流回路作為高壓交流電源，分別對斷路器每相的合閘狀態(tài)對地、

分閘狀態(tài)斷口間進行耐壓試驗（具體試驗方法見特殊性試驗交流耐壓試驗部分）