真空斷路器具有滅弧電壓低、滅弧能力強(qiáng)、分?jǐn)嗨俣瓤?、開(kāi)斷容量大、使用壽命長(zhǎng)、適應(yīng)頻繁操作等特點(diǎn)。已在電力、冶金、化工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但真空斷路器在開(kāi)斷過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，若在運(yùn)行中使用不當(dāng)，也會(huì)造成斷路器爆炸等事故，給安全生產(chǎn)帶來(lái)重大影響。
1 過(guò)電壓產(chǎn)生的機(jī)理
1.1 截流過(guò)電壓 真空斷路器在開(kāi)斷負(fù)載設(shè)備時(shí)，會(huì)在電流過(guò)零前提前熄弧，產(chǎn)生截流現(xiàn)象，即di/dt→ ，于是在負(fù)載設(shè)備上將感應(yīng)出相應(yīng)的截流過(guò)電壓，即幅值與斷路器的截流水平和負(fù)載特性有關(guān)。在同樣負(fù)載下斷路器的截流值越低，過(guò)電壓幅值越小。
1.2 多次重燃過(guò)電壓 在真空斷路器開(kāi)斷電氣負(fù)載時(shí)，當(dāng)滅弧室觸頭在工頻電流過(guò)零時(shí)分離熄弧。由于斷路 器觸頭開(kāi)距小，在恢復(fù)電壓的作用下將發(fā)生重燃。大家知道，對(duì)于電氣負(fù)載均存在著l-c回路，電弧重燃將會(huì)在回路中出現(xiàn)高頻電流。在高頻電流過(guò)零時(shí)，電弧又將熄滅。由于觸頭開(kāi)距小，又會(huì)產(chǎn)生新的振蕩，再次將觸頭間隙擊穿，導(dǎo)致電弧多次重燃。這樣，在回路中將會(huì)出現(xiàn)高電壓，其過(guò)電壓幅值隨重燃次數(shù)增多而增高。這種重燃可能在開(kāi)斷過(guò)程中重復(fù)發(fā)生多次，其過(guò)電壓值將較高。實(shí)際上，過(guò)電壓值受斷路器動(dòng)作瞬間工況的限制，但其電壓幅值也在4倍相電壓左右，對(duì)電器負(fù)載的絕緣將會(huì)造成危害。
1.3 同時(shí)開(kāi)斷過(guò)電壓 當(dāng)真空斷路器運(yùn)用在開(kāi)斷電機(jī)回路時(shí)，由于斷路器的截流現(xiàn)象，加上電機(jī)回路都存在著互感和電容，將引起電弧的重燃與高頻振蕩。當(dāng)?shù)谝幌嚅_(kāi)斷后，高頻電流將通過(guò)相間互感和電容耦合到第二、第三相上與原有的高頻電流疊加，形成三相電流同時(shí)過(guò)零點(diǎn)。第一相熄弧時(shí)，強(qiáng)迫第二、第三相電弧強(qiáng)制截?cái)?，出現(xiàn)較高過(guò)電壓。
2 過(guò)電壓的防范
2.1 使用截流值較低的斷路器 由于真空斷路器的截流過(guò)電壓與斷路器的截流值有關(guān)，截流值越小其過(guò)電壓幅值越小。而斷路器的截流值與斷路器觸頭材料有關(guān)，因此在斷路器設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)特別注意選擇合適 的觸頭材料，以降低斷路器的截流值，減少截流過(guò)電壓。目前，滅弧室觸頭材料多為銅鉻合金，截流值為1 a左右。
2.2 使用r-c阻容回路吸收裝置 真空斷路器的多次重燃過(guò)電壓，與負(fù)載回路中存在l-c振蕩而出現(xiàn)高頻電流有關(guān)，因此使用r-c阻容回路可有效地限制過(guò)電壓。r-c回路不僅能限制截流過(guò)電壓的幅值，而且可降低多次重燃過(guò)電壓的上升陡度。 該裝置由電阻和電容構(gòu)成。電阻r的作用是增大衰減系數(shù)，消耗高頻振蕩電能，電容c的作用是限制過(guò)電壓波頭陡度。但使用r-c阻容回路不能完全吸收過(guò)電壓產(chǎn)生的能量。 如：6 kv系統(tǒng)所能承受的過(guò)電壓值uq約為 15 kv，取斷路器的截流值ij=1a；動(dòng)作時(shí)間td= 2ms；則其過(guò)電壓產(chǎn)生的能量為： qc=ij×uq×td=1×15×2=30j 取r=100 ? u=12kv c=0.2 礔，則r-c回路所能吸收的能量為： qx=1/2×c×u×u=1/2×0.2×12× 12=14.4j 可見(jiàn)，過(guò)電壓產(chǎn)生的能量r-c裝置不能全部吸收。當(dāng)然增大電容c，過(guò)電壓值將明顯下降。但目前大電容質(zhì)量尚有問(wèn)題，因此c值一般取0.1～0.2礔。
2.3 使用過(guò)電壓保護(hù)器 過(guò)電壓保護(hù)器能較好的限制過(guò)電壓。目前較普遍使用氧化鋅避雷器作為過(guò)電壓保護(hù)器。但氧化鋅避雷器對(duì)于小電流接地系統(tǒng)還存在一些問(wèn)題：一是運(yùn)行電壓偏低；二是承受不住間歇性過(guò)電壓和諧波過(guò)電壓；三是不能很好地發(fā)揮氧化鋅避雷器的優(yōu)勢(shì)。 在電動(dòng)機(jī)回路使用氧化鋅避雷器時(shí)，因其接在相與地之間，其保護(hù)范圍是相與地之間的過(guò)電壓。而電機(jī)回路的過(guò)電壓存在于相與相之間，因此它不能很好地保護(hù)電機(jī)絕緣。采用組合型避雷器，可有效地限制過(guò)電壓，達(dá)到理想的保護(hù)效果。