1.2 输电等级真空断路器的发展

自20世纪20年代以来，真空断路器以其强大的开断能力、寿命期内免维护以及环境友好等优点，在中压配电领域逐步取代了油断路器和压缩空气断路器，并进一步取代了性能优越的SF6断路器。然而，在72kV、126kV及以上电压等级的输电系统中，由于真空开断技术存在一些瓶颈技术问题，使得SF6断路器仍然占据绝对主导地位。目前，全球每年使用的SF6气体中的80%用于电力开关设备，而SF6因十分强的温室气体效应被《京都议定书》列为限制使用的六种气体之一。寻求SF6技术的替代技术成为电力开关装备未来发展必须解决的问题之一。过去30年来，寻找替代SF6气体的研究工作一直没有停止过，但由于作为开关绝缘和开断的气体介质要求十分苛刻，至今这项工作尚无理想结果。而与SF6断路器相比，真空断路器电寿命更长，操作功率更低，弧后介质恢复特性更优异，并且环境友好性无可比拟，从而寻求发展高电压等级的真空断路器以替代SF6断路器就成了开关技术发展中的必然选择和趋势。

目前，鉴于真空断路器在中压配电领域的技术储备与运行经验，真空断路器向输电等级发展主要采取两种技术路线：一种为发展高电压等级的单断口灭弧室；另一种为采用中压等级的双断口或多断口灭弧室进行串联。发展高电压等级的单断口灭弧室在技术上面临一系列巨大的挑战。提高真空间隙的绝缘击穿水平会遇到所谓面积效应，即击穿电压在很大程度与触头结构以及触头表面状况有关，击穿电压Ub与触头开距d呈Ub=Ada（a＜1）的非线性关系，即灭弧室内绝缘水平随触头开距增大呈饱和趋势，无法通过简单增加开距提高击穿电压。相比之下，SF6断路器中触头间隙的绝缘击穿具有体积效应，即击穿电压受气体介质、触头开距以及气体压力的影响较大，击穿电压Ub与触头开距d呈线性关系，触头结构对击穿电压的影响相对较小。采用双断口或多断口串联技术，在理想的断口均压情况下，相对同等级单断口技术而言各断口具有更小的开距，但多断口真空断路器的开发亦将面临各断口同步分合闸控制技术、动态均压以及可靠性技术的挑战。总体分析，这两种技术路线都是发展输电等级真空断路器必须进一步研究的，即不断研究和发展更高电压等级的单断口真空灭弧室，同时在超高压、特高压电压等级仍需采用多个灭弧室串联的技术。