工作原理

真空断路器的工作原理是：当动、静触头在操作机构的作用下分闸时，触头间产生电弧，触头表面在高

温下挥发出蒸汽，由于触头设计为特殊形状，在电流通过时产生一磁场，电弧在此磁场作用下沿触头表

面切线方向快速运动，在金属圆筒(屏蔽罩)上凝结了部分金属蒸汽，电弧在自然过零时就熄灭了，触头

间的介质强度又迅速恢复起来。

为满足真空灭弧室对机械参量的要求，保证真空断路器电气机械性能，确保运行可靠性，真空断路器须

具有稳定、良好的机械特性。主要机械特性列于上表，亦以三种断路器技术指标为例。 4.各机械特性对

产品性能的影响 产品机械特性的优劣，对产品各项电气性能有重要的关系，而且影响产品运行可靠性。

衡量真空断路器的性能，真空灭孤室本身的性能固然重要，然而机械特性同样具有举足轻重的作用。下

面对各机械特性参数与产品性能的关系分述如下：

接触压力

在无外力作用时，动触头在大气压作用下，对内腔产生一个闭合力使其与静触头闭合，称之为自闭力，

其大小取决于波纹管的端口直径。灭弧室在工作状态时，这个力太小不能保证动静触头间良好的电接触

，必须施加一个外加压力。这个外加压力和自闭力之和称为触头的接触压力。这个接触压力有如下几个

作用：

(1)保证动、静触头的良好接触，并使其接触电阻少于规定值。

(2)满足额定短路状态时的动稳定要求。应使触头压力大于额定短路状态时的触头间的斥力，以保证在该

状态下的完全闭合和不受损坏。

(3)抑制合闸弹跳。使触头在闭合碰撞时得以缓冲，把碰撞的动能转弹性势能，抑制触头的弹跳。

(4)为分闸提供一个加速力。当接触压力大时，动触头得到较大的分闸力，容易拉断会闹熔焊点，提高分

闸初始的加速度，减少燃弧时间，提高分断能力。触头接触压力是一个很重要的参数，在产品的初始设

计中要经过多次验证、试验才选取得比较合适。如触头压力选得太小，满足不了上述各方面的要求；但

触头压力太大，一方面需要增大合闸操作功，另外灭弧室和整机的机械强度要求也需要提高，技术上不

经济。

接触行程

真空断路器毫无例外地采用对接式接触方式。动触头碰上静触头之后就不能再前进了，触头接触压力是

由每极触头压缩弹簧(有时称作合闸缓冲弹簧)提供的。所谓接触行程，就是开关触头碰触开始，触头压

簧施力端继续运动至终结的距离，亦即触头弹簧的压缩距离，故又称压缩行程。

接触行程有两方面作用，一是令触头弹簧受压而向对接触头提供接触压力；二是保证在运行磨损后仍然

保持一定的接触压力，使之可靠接触。一般接触行程可取开距的20%～30%左右，10kV的真空断路器约为3

～4mm。

真空断路器的实际结构中，触头合闸弹簧设计成即使处于分闸位置，也有相当的预压缩量，有预压力。

这是为使合闸过程中，当动触头尚未碰到静触头而发生预击穿时，动触头有相当力量抵抗电动力，而不

致于向后退缩；当触头碰接瞬间，接触压力陡然跃增至预压力数值，防止合闸弹跳，足以抵抗电动斥力

，并使接触初始就有良好状态；随着接触行程的前进，触头间的接触压力逐步增大，接触行程终结时，

接触压力达到设计值。接触行程不包括合闸弹簧的预压缩量程，它实际上是合闸弹簧的第二次受压行程

。

合闸速度

平均合闸速度主要影响触头的电磨蚀。如合闸速度太低，则预击穿时间长，电弧存在的时间长，触头表

面电磨损大，甚至使触头熔焊而粘住，降低灭弧室的电寿命。但速度太高，容易产生合闸弹跳，操动机

构输出功也要增大，对灭弧室和整机机械冲击大，影响产品的使用可靠性与机械寿命。平均合闸速度通

常取0.6m/s左右为宜。

分闸速度

断路器的分闸速度一般而言速度越快越好，这样可以使首开相在电流趋近于0前2～3ms时能开断故障电流

；否则首开相不能开断而延续至下一相，原来首开相变为后开相，燃弧时间加长了，增加了开断的难度

，甚至使开断失败。但分闸速度太快，分闸的反弹也大，反弹太大震动过剧亦容易产生重燃，所以分间

速度亦应考虑这方面因素。分闸速度的快慢，主要取决于合闸时动触头弹簧和分闸弹簧的贮能大小。为

了提高分闸速度，可以增加分闸弹簧的贮能量，也可以增加合闸弹簧的压缩量，这都必然需要提高操动

机构的输出功和整机的机械强度，降低了技术经济指标。经过多年试验认为，10kV的真空断路器，平均

分闸速度能保证在0.95～1.2m/s比较合适。

弹跳时间

合闸弹跳时间是断路器在合闸时，触头刚接触开始计起，随后产生分离，可能又接触又分离，到其稳定

接触之间的时间。

这一参数国外的标准中都没有明确规定，1989年底能源部电力司提出真空断路器合闸弹跳时间必须小于

2ms。为什么合闸弹跳时间要小于2ms呢？主要是合闸弹跳的瞬间会引起电力系统或设备产生L.C高频振荡

，振荡产生的过电压对电气设备的绝缘可能造成伤害甚至损坏。当合闸弹跳时；同小于2ms时，不会产生

较大的过电压，设备绝缘不会受损，在关合时动静触头之间也不会产生熔焊。

合闸的不同期性太大容易引起合闸的弹跳，因为机构输出的运动冲量仅由首合闸相触头承受。分闸的不

同期性太大可能使后开相管子燃弧时间加长，降低开断能力。

合闸与分闸的不同期性一般是同时存在的，所以调好了合闸的不同期性，分闸的不同期性也就有了保证

。产品中要求合分闸不同期性小于2ms。

分、合闸时间是指从操动线圈的端子得电时刻计起，至三极触头全部合上或分离止的一段时间间隔。

合、分闸线圈是按短时工作制作设计的，合闸线圈的通电时间不到100ms，分闸线圈的不到60ms。分、合

闸时间一般在断路器出厂时已调好，无须再动。

当断路器用在发电系统并在电源近端短路时，故障电流衰减较慢，若分闸时间很短，这时断路器分断的

故障电流就可能含有较大的直流分量，开断条件更为恶劣，这对断路器的开断是很不利的。所以用于发

电系统的真空断路器，其分闸时间尽可能设计长些为宜。

回路电阻

回路电阻值是表征导电回路的联接是否良好的一个参数，各类型产品都规定了一定范围内的值。若回路

电阻超过规定值时，很可能是导电回路某一连接处接触不良。在大电流运行时接触不良处的局部温升增

高，严重时甚至引起恶性循环造成氧化烧损，对用于大电流运行的断路器尤需加倍注意。回路电阻测量

，不允许采用电桥法测量，须采用GB763规定的直流压降法。

触头系统

“真空断路器”的触头常采取对接式触头。因为一般的真空断路器在分闸状态下动静触头的距离只有

16mm这么小的距离很难制作出其他形状的接触面，而且平直的接触面瞬间动作电弧的损伤也较小。真空

断路器的优点之一是体积小，动静触头要在一个绝对真空的空间内动作，如果制作成其他的对接方式也

会增加断路器自身的体积！

真空断路器是3～10kV，50Hz三相交流系统中的户内配电装置，可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电

器设备的保护和控制之用，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所，断路器可配置在中

置柜、双层柜、固定柜中作为控制和保护高压电气设备用。

1、作业条件检查

1.1检查开关安装完毕，符合试验条件。

1.2现场条件满足试验要求。

1.3检查工作票完善，工作安全措施完善。

1.4试验人员符合要求，熟悉相关资料和技术要求。

1.5相关试验仪器已准备，并保证其完好。

2、外观检查

2.1检查开关安装完好，无机械损伤。

2.2检查开关柜内无杂物，元器件无受潮现象。

2.3柜体接地已完善可靠。

2.4柜内二次接线完善、牢固。

2.5柜体型号、铭牌参数与设计一致。

3、元件检查

3.1测量分、合闸线圈的绝缘电阻和直流电阻，用 500V 绝缘电阻表分别测量分闸线圈和合闸线圈对地的

绝缘电阻，要求不低于 10M，用万用表或单臂电桥分别测量分闸线圈和合闸线圈的直流电阻。

3.2储能电机检查。用 500V 绝缘电阻表测量电机的绝缘电阻；检查储能电机额定电压与设计相符；通入

电机额定的电源，检查电机运转是否正常和储能机构工作是否正常。

4、主导电回路绝缘电阻测量

4.1测量断路器导电回路对地及断口间的绝缘电阻，断路器在合闸状态，分别测量每相导电回路对地的绝

缘电阻；在分闸状态测量各断口之间的绝缘电阻。

4.2测试时要求用专用测试导线。

5、测量每相导电回路的直流电阻

5.1用大电流回路电阻测试仪分别测量每相导电回路的直流电阻。

5.2回路电阻测试仪要求可靠接地，通过专用引线和断路器可靠连接，电压测量线应在电流输出线内侧。

5.3测量时电流要求不小于 100A。测量读数要求在稳定数值时开始读数。

5.4测量完毕要求待测试仪放电完才能断开测试回路。

5.5要求测试结果符合产品技术规范，测试时必须记录当时环境温度，以进行电阻值的换算。

6、断路器的特性试验

6.1用高压开关特性测试仪分别测量断路器的分、合闸时间、弹跳时间及同期性，将试验仪器可靠

接地。

6.2测量时要求电源电压及气压都在额定条件。

6.3合闸过程中断路器弹跳时间在 40.5kV 以上不大于 3ms，40.5kV 以下不大于 2ms。

6.4分、合闸时间测试实际数据应符合产品技术条件的规定。

6.5测量操动机构的电气特性。调节断路器控制回路电压，在 85％～110％Un 情况下断路器能可靠的分

、合，在 65％Un 情况下断路器能可靠地分开，在 30％Un 情况下断路器不能分、合。

7、交流耐压试验

用试验变压器、调压器组成一个高压交流回路作为高压交流电源，分别对断路器每相的合闸状态对地、

分闸状态断口间进行耐压试验（具体试验方法见特殊性试验交流耐压试验部分）