真空斷路器是利用真空的絕緣和滅弧性能構成的開關設備。它的觸頭在密封的真空室內分、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散及再復合過程非常迅速，從而能快速滅弧和恢復原來的真空度，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斷電路時，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，對設備沒有多大威脅。影響設備安全運行的主要是斷開電路時產生的過電壓，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生過電壓，造成設備損壞，且由于真空斷路器滅弧能力極強，?開斷時引起的過電壓會造成高壓設備絕緣擊穿、回路設備故障甚至斷路器等損壞、高壓開關柜燒毀等事故發(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，開關操作瞬間釋放能量在電路中產生電磁振蕩而實現(xiàn)的。真空斷路器操作過電壓的產生真空斷路器在開斷變壓器等感性負載時，?產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、重擊穿過電壓、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荷時產生；重擊穿過電壓和彈跳過電壓一般在開合容性負荷時產生。

1.截流過電壓

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

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荷的性質在連接電纜的長度對于截流過電壓也有很大的影響。

負荷越小，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，如被斷開負荷的入口電容越小，由磁能轉化為電場能所產生的截流過電壓程度就越高。

被斷開負荷附設的電纜越長，電容就越大，因而過電壓就低。當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荷均不會產生超過設備和系統(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，截流產生的高頻振蕩過程，在真空斷路器的觸頭間的恢復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。

重燃時在負荷側和電源側發(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，如果負荷上儲存的能量足夠大，它又轉化為過電壓，使觸頭間隙再次擊穿。如此反復多次，直到觸頭間的介質恢復強度已足夠高，產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恢復強度特性。

一般來說，由于重燃的作用使得儲存在負荷電感上的能量有一部分回到電源側，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生高頻振蕩，導致產生高頻過電壓。重燃產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。在負荷側并聯(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生高頻率的作用。

3.開斷高壓電動機時的操作過電壓

真空斷路器開斷高壓電動機，也是開斷感性負荷。尤其是在開斷電動機起動電流時，因起動電流很大，引起繼電保護動作，斷路器斷開電動機，轉子繞組轉速接近為零，電磁暫態(tài)過程與變壓器二次側短路類似，轉子繞組相當于短接的變壓器二次繞組，定子繞組中的起動電流通常達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)的電機的截流過電壓會遠大于切空載電動機。它也常會發(fā)生因多次重燃過電壓將電動機繞組匝間絕緣擊穿。

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