真空斷路器的發展與表現分析

 面臨極其不同的開斷任務，新的專用斷路器應運而生。如用于發電機保護斷路器的特大容量真空斷路器（短路開斷電流高達63～80kA及以上），標準型真空斷路器（短路開斷電流25～50kA），經濟型真空斷路器（16～25kA），頻繁型真空斷路器（如操作次數5～6萬次），超頻繁型真空斷路器（如操作次數10～15萬次）。如西門子公司的3AH系列斷路器就按使用場合劃分為5種型號，其中3AH1和3AH3型為標準型，操作10000次，3AHZ型為頻繁型，操作6萬次，3AH4為超頻繁型，操作12萬次，3AH5型為經濟型，價格便宜．

2.低過電壓型真空斷路器

眾所周知，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，ZnO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。

日本幾家公司另辟路徑，開發出低過電壓真空斷路器。它不用加過電壓吸收裝置而用新開發出的觸頭材料，將過電壓限制至常規值的十分之一。低過電壓觸頭材料東芝為AgWC日立為Co－Ag－Se，三菱為Cu－Cr－Bi－α，富士為CuCr＋高蒸氣材料。這些公司一般做到7.2kV下20kA，只有東芝公司做到7.2kV下40kA。

3.多功能真空斷路器

眾所周知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。西門子公司、Alstom公司、日立公司均有這樣的產品。西門子公司推出NXACT型模塊式真空斷路器就具有多功能，集關合、開斷、隔離、接地及聯鎖于一體。Alstom公司配VISAX開關柜的真空斷路器為三I位（合—分—隔離）。日立公司與東京電力公司合作研發的24kV真空斷路器為四I位（合—分—隔離—接地）。

為使產品多功能化，從現有產品看，有兩種做法：一是真空斷路器相柱在開斷后移動或旋轉，形成隔離和接地；另一是真空滅弧室內觸頭旋轉完成隔離和接地。西門子公司NXAct型產品為開斷后相柱移動完成隔離和接地，而Alstom公司為開斷后相柱旋轉完成隔離任務，日立公司通過滅弧室內觸頭旋轉完成隔離和接地任務。

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。其基本原理是使真空斷路器在電壓或電流最有利時刻關合或開斷。

與普通真空斷路器相比，同步斷路器具有如下優勢：1.降低了電網瞬態過電壓負荷；2.改善了電網供電質量；3.提高了斷路器電壽命及性能；4.簡化了電網設計，從而降低了整個系統費用。

ABB公司利用數字電子器件和磁力操動機構已開發出了同步真空斷路器，這是一個良好的開端。

5.智能型真空斷路器

真空斷路器智能化是建立在現代傳感技術和數字化控制技術之上。

國外制造公司都使自己的產品具有智能，這是配電自動化的需要，也是斷路器本身控制保護的需要。如Alstom公司的DCX型可編程序數字控制裝置，ABB公司的REF542型控制和保護裝置，西門子公司第二代數字保護裝置等。

由以上可知，真空斷路器發展很快，究其原因，固然很多，但有兩條是基本的：一是真空滅弧室技術的進步；二是操動機構技術的進步。真空滅弧室是真空斷路器的心臟。真空滅弧室的進步表現在如觸頭材料從CuBi轉變成CuCr，提高了開斷能力，并降低了截流值，同時磁場從橫磁場轉向縱磁場，提高了開斷能力，減少了觸頭的燒損。在工藝上，一次排封工藝的采用，大大提高了滅弧室性能及可靠性。

操動機構被稱之為真空斷路器的神經中樞。原先用電磁機構，后出現了彈簧機構，又出現了永磁機構。彈簧機構結構復雜，零件數多（多達200個），加工精度要求高，且彈簧機構的出力特性與真空斷路器的負載特性不相匹配，要在凸輪輪廓曲線和連桿結構上進行合理設計。永磁機構的機械結構特別簡單，零部件比任何其他機構都要少，運動部件可以減少至一個，因而機械可靠性特別高，而且永磁機構的出力特性能與真空斷路器的負載特性很好的匹配。永磁機構用永磁鎖扣，電容器（或直流屏供電）儲能，用電子控制。永磁機構特別適用于頻繁操作，如可達6萬～15萬次。

在世界上，特瑞能電氣公司（TAVRIDAELECTRICAG簡稱TEL公司）于1974年首創配永磁機構的真空斷路器模型，1989年配永磁機構的免維護真空斷路器投放市場，1993年配永磁機構的真空斷路器在荷蘭KEMA試驗站通過了型式試驗。1994年配永磁機構的ISM型真空斷路器獲得俄羅斯專利（專利號N.020631）自此以后，ABB、Josly、Cooper、Whipp＆Bourn等公司均開發出自己的配永磁機構的真空斷路器。如ABB公司1997年開發成功配永磁機構的VM1型真空斷路器。配永磁機構的真空斷路器不僅用于戶內斷路器，也用于戶外斷路器和重合器，如TEL公司的OSM型重合器和Whipp＆Bourne公司的GVR型戶外重合器。

上世紀90年代后期，配永磁機構的真空斷路器傳入我國，我國許多公司開發出永磁機構，而且有的試驗到10萬次，配永磁機構的真空斷路器如VSM和VSIA型、ZN23－40.5型、ZN65型、ZWD－12型、ZND－40.5型等產品！