真空灭弧室的使用环境受高压开关设备和控制设备的约束。真空灭弧室周围空气温度应不低于-40℃，不高于+40℃。温度过低，由于真空灭弧室的导向套材料与动导电杆材料膨胀系数差别较大，其配合间隙就会过小。温度也不应高于40℃，因为长期工作时的最高允许温度是以环境最高温度为40℃设定的。一般导向套材料的最高允许使用温度在120℃左右。除非长期工作时的发热试验的温升裕度较大，才可以在稍高于40℃的环境温度下使用,否则周围空气温度不得高于40℃。相对湿度日平均值不大于95%，月平均值不大于90%。饱和蒸汽压日平均值不大于2.2×10-3MPa, 月平均值不大于1.8×10-3MPa。因为周围空气过于潮湿，其绝缘就会下降。周围应无可使真空灭弧室外绝缘下降的盐雾、凝露、灰尘等各种污染。也不应有可造成真空灭弧室损坏的腐蚀性气体、可燃性气体及经常性的剧烈震动。真空灭弧室无论是应用于户内开关设备还是应用于户外开关设备，当海拔高度超过1km时，都应与真空灭弧室生产厂家协商，适当地增加真空灭弧室的绝缘外壳的高度，或者对原真空灭弧室的绝缘外壳进行适当的防护如粘绝缘胶套、用环氧树脂固封等。虽然在高海拔时对真空灭弧室的检验标准没变，真空灭弧室的内部绝缘也没有下降，但是由于海拔较高时，空气较稀薄，无论是电晕，还是干弧放电、湿弧放电或冲击放电，都较低海拔时容易发生。真空灭弧室的外部绝缘将随之下降。例如：海拔高度3km时的大气压约是海平面大气压的69%，海拔高度1km以下短时（1min）工频耐压42kV的电气产品，在海拔高度3km时只能承受37kV。因此，必须增加绝缘外壳的高度或加以防护才能达到其检验标准和用户使用要求。

2类别及参数的选用

    按真空灭弧室安装于开关设备的不同，可分为断路器用真空灭弧室、负荷开关用真空灭弧室、接触器用真空灭弧室等。断路器用真空灭弧室，在操动机构的控制下，能开断、关合、承载运行线路的正常电流，也能在规定时间内承载、关合及开断规定的异常电流（如短路电流）。负荷开关用真空灭弧室，在操动机构的控制下，能关合、开断及承载线路的正常电流（包括规定的过载电流），也能在规定时间内承载规定的异常电流（如短路电流）。接触器用真空灭弧室，能关合、开断及承载正常电流及规定的过载电流。各类真空灭弧室用途、性能、特点是不同的。用户应根据不同的使用场合，选择不同类别的开关设备及真空灭弧室。例如：线路中有时出现较大的短路电流，为防止事故扩大，需要开断予以保护，则选用真空断路器及断路器用真空灭弧室。正常负荷中出现的短路电流或过载电流，则可通过限流熔断器与真空负荷开关相互串联进行开断。由限流熔断器开断短路电流，由真空负荷开关开断过载电流（出现所谓的转移电流或交接电流）及额定电流等，而选用负荷开关用真空灭弧室。同样容量的真空断路器和带限流熔断器的真空负荷开关相比，带限流熔断器的真空负荷开关要便宜很多。对于感性负载如电机或电弧炉变压器等，则选用熔断器与真空接触器构成的组合电器较为合适。因为接触器用真空灭弧室的截流值低（一般在3A以下，而断路器用真空灭弧室的截流值为3~10A左右），回路产生的过电压低。且其机械寿命和电寿命都很高，适于频繁操作的场合。

    真空灭弧室的参数要根据实际情况选择。如额定短路开断电流、额定电流等，并不是越大越好，适当留有一定的安全系数就可以了。从实际使用情况看，有时由于线路过电压造成极间放电等原因，波及真空灭弧室而使其损坏（多出现在电弧炉电路中）。但因为过流而损坏的几乎没有。如果真空灭弧室的机械寿命终了，就漏气失效了，即使电寿命余量再大，也需要更换真空灭弧室了。参数选的过高，费用就会增高。

3安装与维护

    真空灭弧室安装前应检查其是否因运输等原因而损坏，型号、参数是否正确，外形尺寸、工频耐压、真空度、额定触头压力下的接触电阻等各项参数是否合格。安装前要用干净纱布将其导电杆、螺钉板等导电部位的灰尘等污物擦除，以使接触导电良好；将绝缘外壳表面擦拭干净，防止爬电。安装时应先将真空灭弧室的静端固定，紧固螺钉板上的螺钉时，应对称均匀紧固。安装导电夹或连接螺杆时应用专用扳手卡住动导电杆铣扁处，使之不能转动，以防扭伤波纹管。与连接螺杆相连的拉杆要与动导电杆同轴。真空灭弧室的安装一定要满足真空灭弧室产品使用说明书的要求。如触头压力、开距、分闸速度、合闸速度、弹跳、返弹等。触头压力过小，关合时很容易熔焊，长期工作时的温升也会过高。开距过小，就会影响其绝缘和开断性能；开距过大，就会影响真空灭弧室的机械寿命。分闸速度过小，特别是刚分速度过小，动触头不能在较短时间内达到较大的行程，两触头间的绝缘恢复速度低于系统的电压恢复速度，就不能有效开断；分闸速度过大，动触头组件的动能就会过大，到达最大开距时返弹，两触头间产生重燃或重击穿。合闸速度过小，合闸过程时间就会过长，两触头间的预击穿严重，触头表面严重熔化，容易产生熔焊；合闸速度过大，触头容易弹跳而熔焊。弹跳和返弹除了影响合、分闸性能外，还会降低真空灭弧室的机械寿命。安装完毕后，要空载操作几十次至几百次，并检查紧固螺钉是否有松动，参数是否有变化，若有变化则调整之。

    真空灭弧室投入使用后，应经常擦拭绝缘外壳，使之清洁干燥，以免降低耐压水平。应定期检查调整真空开关的超程，保持触头间的压力。定期用工频耐压法检查真空灭弧室的真空度，如出现明显的辉光放电或持续放电或耐压水平明显下降，应及时更换真空灭弧室。应定期检查真空灭弧室触头烧损标志的位置，推算触头烧损量，当烧损量达3mm（烧损标记与导向套口齐平）时，表明电寿命已经终了，应更换真空灭弧室。

4使用寿命

    真空灭弧室的寿命可分为真空寿命、电寿命和机械寿命。任一寿命终了，都要更换真空灭弧室。

    真空寿命包括真空灭弧室的储存寿命和最低工作真空度。真空储存寿命为20年，即从出厂之日起，真空灭弧室在20年的储存期内，其真空度不得低于最低工作真空度。最低工作真空度为6.6×10-2Pa。低于6.6×10-2Pa，真空灭弧室的绝缘性能和开断性能都会下降。真空度可通过磁控真空计或工频耐压法检验。

    电寿命是指真空灭弧室能够成功开断额定短路电流的次数或开断额定电流的次数。实际使用过程中，开断的电流既可能是额定短路电流，也可能是额定电流或比额定电流还小的电流，还可能是介于额定短路电流与额定电流的任意值的电流，开断的电流是随机的。所以，使用电寿命是无法用次数计算的。只能根据触头烧损量或由于触头烧损沉积在绝缘外壳内表面的金属蒸发物是否严重影响绝缘或触头表面严重烧损后影响绝缘等因素确定。一般规定触头的烧损量为3mm。绝缘外壳内表面的绝缘和额定开距时触头间的绝缘可通过工频耐压和冲击耐压检验。

    机械寿命一般是由真空灭弧室的波纹管决定的。而波纹管的寿命又与其使用状态有关。开距过大、波纹管受扭伤、开关合闸弹跳和分闸返弹，都将降低真空灭弧室的机械寿命，应该尽量避免。机械寿命是否终了，可通过真空开关上的计数器得知。

5回路保护

    在真空中，电流过零后介质恢复强度要比在空气中高8~12个数量级。高的介质恢复强度使真空电弧在电流过零后μs~ms级立即熄灭。熄弧能力较强这是其优点。但同时也带来一个问题，它在开断高频电流可能产生多次重燃过电压。在开断电机或变压器等感性元件时，在电流零点附近电路开断后，如果这时的开距还不够大，耐受不住系统中上升速度较大的瞬态恢复电压，产生重燃。重燃后电路又向电机或变压器等感性元件中注入能量，并在电路中产生高频谐振。高频电流与工频电流相迭加，形成零点时再次开断。因为高频电流的频率很高，周期很短，这时开距仍不大，耐受不住瞬态恢复电压，再次重燃，多次重燃产生的过电压（电压级升）幅值很大，频率很高（最高可达数MHz）,其上升陡度很大，很容易破坏电机和变压器的匝间绝缘。应选择合适的电路加以保护。各类避雷器虽然能限定过电压的幅值，却不能限定其上升陡度。选用阻容串联保护电路既可以限制过电压的幅值，又可以限制其上升陡度。三相电路中，阻容串联保护电路一般采用星形接法。

    和其它类型开关一样，真空开关在开断小电流时，也会出现截流，产生截流过电压。即在电流过零前，由于导电粒子不足以维持电弧稳定，电流突然截断，产生截流过电压。对于开断轻载变压器、频繁操作的电弧炉变压器等，容易产生截流。截流过电压的频率一般在几kHz,上升陡度相对小些，危害不及多次重燃过电压大；但过电压的幅值大，会危害电机或变压器的安全运行。特别是耐冲击电压不高的干式变压器（一般不如油浸变压器绝缘水平高）或额定容量低、电压高的变压器（波阻抗高，可达104Ω），更易损坏。选用避雷器或阻容串联保护电路都可起到保护作用。三相电路中，避雷器采用中性点接地的星形接法。

    在供电系统中，感性负载占的比例较大，常常采用并联电容器组来调整功率因数。6kV以上三相电路并联电容器组尽量采用中性点不接地的星形接法，而不采用三角形接法。三角形接法电容器直接承受线电压，任一台电容器击穿，就形成相间短路。出现很大的短路电流。如果故障切除不及时，故障电流和电弧使电容器的绝缘介质分解产生气体，使电容器爆炸。危及真空开关和真空灭弧室。采用中性点不接地的星形接法，当一台电容器击穿，通过故障点的电流仅为电容器额定电流的1.5倍，电容器保护断路器延时过电流动作切断故障点，可避免发生两相短路故障。

    分断电容器组，如果真空灭弧室的耐压水平低，发生多次重燃或重击穿时，过电压倍数可达相对地电压的5倍以上。应尽量避免。可加装避雷器加以保护。

    不管哪种保护装置，都应尽量靠近被保护元件布置。对于重要负荷，在真空开关的前后侧都应设置过电压保护装置。

6结论

    良好的使用环境，选择合适的真空灭弧室类型及参数，正确地安装与维护，对电路进行适当的保护，才能充分发挥真空灭弧室的优良性能。

 

 

参考文献

1 GB/T11022  高压开关设备和控制设备的共用技术要求.  北京：国家质量技术监督局

2厉焕璞等. 高压开关电器的过电压及其抑制.  锦州：《华光电子技术》（内部期刊），1997第1、2期合刊.

3李建国. 绝缘配合是真空断路器应用中迫切需要解决的问题.  锦州： 《华光电子技术》（内部期刊）， 1998第4期.

4谷定燮等. 并联补偿电容器组过电压保护方式的研究.  《高电压技术》，1988第2期.

 

作者简介：女，高级工程师，现任职品质管理处，负责真空开关管的质量管理工作。