真空斷路器是利用真空的絕緣和滅弧性能構(gòu)成的開關(guān)設(shè)備。它的觸頭在密封的真空室內(nèi)分、合電路的，觸頭切斷電流時，有金屬蒸汽離子形成電弧，而無氣體的碰撞游離，因金屬蒸汽離子的擴(kuò)散及再復(fù)合過程非常迅速，從而能快速滅弧和恢復(fù)原來的真空度，可經(jīng)受多次分、合閘而不降低開斷能力。因此真空斷路器具有維護(hù)工作量小、斷流容量大、適宜頻繁操作等許多優(yōu)點，但真空斷路器在運(yùn)行中發(fā)生的操作過電壓問題較普遍。?

真空斷路器在接通和分?jǐn)嚯娐窌r，都可能發(fā)生操作過電壓。真空斷路器的觸頭合閘時一般存在不同程度的彈跳現(xiàn)象，因而發(fā)生過電壓。但接通電路時，觸頭間距隨時間增長很快消失，觸頭間出現(xiàn)的過渡電壓呈下降趨勢，因此，過電壓的峰值一般較低，對設(shè)備沒有多大威脅。影響設(shè)備安全運(yùn)行的主要是斷開電路時產(chǎn)生的過電壓，即截流過壓、電弧重燃過電壓、三相同時截流過電壓。

由于在截流、重燃或三相同時斷開時等原因產(chǎn)生過電壓，造成設(shè)備損壞，且由于真空斷路器滅弧能力極強(qiáng)，?開斷時引起的過電壓會造成高壓設(shè)備絕緣擊穿、回路設(shè)備故障甚至斷路器等損壞、高壓開關(guān)柜燒毀等事故發(fā)生。真空斷路器的操作過電壓是由于電路中存在電感、電容儲能器件，開關(guān)操作瞬間釋放能量在電路中產(chǎn)生電磁振蕩而實現(xiàn)的。真空斷路器操作過電壓的產(chǎn)生真空斷路器在開斷變壓器等感性負(fù)載時，?產(chǎn)生的操作過電壓分為截流過電壓、三相同時截流過電壓和多次重燃過電壓。

真空斷路器的操作過電壓

真空斷路器的操作過電壓主要有截流過電壓、重燃高頻過電壓、重?fù)舸┻^電壓、彈跳過電壓等。截流過電壓和重燃過電壓一般在開合感性負(fù)荷時產(chǎn)生；重?fù)舸┻^電壓和彈跳過電壓一般在開合容性負(fù)荷時產(chǎn)生。

1.截流過電壓

真空斷路器在開斷交流電流時，由于其極強(qiáng)的滅弧能力，在電流尚未到達(dá)自然零點時，電弧熄滅，電流被強(qiáng)迫截斷，這就是截流現(xiàn)象。由于電流被迅速截斷，電感負(fù)荷的磁場能就轉(zhuǎn)化為電場能，引起截流過電壓。當(dāng)設(shè)備的入口電容較小時，過電壓倍數(shù)就越高，對系統(tǒng)和設(shè)備的絕緣產(chǎn)生極不利的影響。

真空斷路器的截流水平主要取決于斷路器觸頭電極所用的材料。目前，各國廣泛采用的CuCr觸頭材料的截流水平約為5A。

真空斷路器的截流水平也決定了截流過電壓的大小。另外，真空斷路器所開合負(fù)荷的性質(zhì)在連接電纜的長度對于截流過電壓也有很大的影響。

負(fù)荷越小，元件就越呈感性的特征。因而在電流截斷時刻儲存在電感上的磁能就越大，如被斷開負(fù)荷的入口電容越小，由磁能轉(zhuǎn)化為電場能所產(chǎn)生的截流過電壓程度就越高。

被斷開負(fù)荷附設(shè)的電纜越長，電容就越大，因而過電壓就低。當(dāng)電纜長度超過一定值時，就可以將截流過電壓限制在系統(tǒng)允許值（3.2倍最大相電壓幅值）以下。只要電纜長度超過200m（總對地電容約0.1μF及以上），則開斷配電變壓器的各類負(fù)荷均不會產(chǎn)生超過設(shè)備和系統(tǒng)允許的過電壓水平。

2.重燃情況下的截流過電壓

上述截流過電壓的分析是沒有考慮真空斷路器重燃影響的。如果在觸頭剛分離不久就發(fā)生截流現(xiàn)象，截流產(chǎn)生的高頻振蕩過程，在真空斷路器的觸頭間的恢復(fù)電壓以很快的速度上升。由于此時觸頭間距很小，因而容易被擊穿，即發(fā)生重燃。

重燃時在負(fù)荷側(cè)和電源側(cè)發(fā)生高頻振蕩過程，在間隙中將流過較大的高頻電流，高頻電流過零熄弧后，如果負(fù)荷上儲存的能量足夠大，它又轉(zhuǎn)化為過電壓，使觸頭間隙再次擊穿。如此反復(fù)多次，直到觸頭間的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度已足夠高，產(chǎn)生的過電壓不能再使間隙擊穿為止，電路最終被開斷。因此，決定此種情況的過電壓特性將不再完全是由截流值，同時還包括了真空間隙的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度特性。

一般來說，由于重燃的作用使得儲存在負(fù)荷電感上的能量有一部分回到電源側(cè)，從而使得截流過電壓有所降低。這是因為一方面觸頭重燃相當(dāng)于限壓間隙動作；另一方面，在多次重燃過程中，由于振蕩回路中的能量不斷減少，使過電壓幅值降低。

特別要指出，重燃雖可使截流過電壓的幅值有所降低，但是在真空斷路器重燃的過程中將產(chǎn)生高頻振蕩，導(dǎo)致產(chǎn)生高頻過電壓。重燃產(chǎn)生的高頻過電壓頻率在電纜長度較短時是很高的。這樣的高頻過電壓即使其幅值不大，對變壓器的縱絕緣還是有危害的。因此對于絕緣比較薄弱的變壓器（例如運(yùn)行時間已較長的變壓器、干式絕緣變壓器等）需要限制重燃過電壓的頻率。

計算分析表明，加長連接電纜的長度可以有效地降低重燃過電壓的頻率。在負(fù)荷側(cè)并聯(lián)電容器的效果跟延長電纜長度是一樣的，它將減緩過電壓的前沿陡度。因此，對于絕緣比較薄弱的變壓器，在連接電纜較短時，應(yīng)在變壓器的高壓端并聯(lián)電容器來降低重燃過電壓的頻率，典型的數(shù)值可取0.1～0.2μF。這里特別要注意的是MOA對于限制截流過電壓的幅值是很有效的，但起不到限制重燃過電壓產(chǎn)生高頻率的作用。

3.開斷高壓電動機(jī)時的操作過電壓

真空斷路器開斷高壓電動機(jī)，也是開斷感性負(fù)荷。尤其是在開斷電動機(jī)起動電流時，因起動電流很大，引起繼電保護(hù)動作，斷路器斷開電動機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)速接近為零，電磁暫態(tài)過程與變壓器二次側(cè)短路類似，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于短接的變壓器二次繞組，定子繞組中的起動電流通常達(dá)5～7倍額定電流，斷路器的截流值很大，從而開斷制動狀態(tài)的電機(jī)的截流過電壓會遠(yuǎn)大于切空載電動機(jī)。它也常會發(fā)生因多次重燃過電壓將電動機(jī)繞組匝間絕緣擊穿。

這是因為多次重燃過電壓是頻率很高的高頻過電壓，其頻率可達(dá)幾百千赫至幾個兆赫。高幅值的高頻過電壓不僅嚴(yán)重威脅電動機(jī)的主絕緣，而且對繞組匝間絕緣也構(gòu)成嚴(yán)重的危害。