1.4 真空斷路器的容性負荷投切和相控開斷

真空斷路器在電壽命方面具有極其明顯的優勢，特別適合于頻繁操作的場合。因而在通過投切電容器組進行功率因數調節的應用場合下，很自然會選擇真空斷路器作為控制開關。但在實際應用中發現真空斷路器會出現重擊穿現象，即在斷路器已經開斷電流之后的幾十甚至上百毫秒后又發生擊穿。這種擊穿會引起電容器的電壓提升，造成很高的過電壓，給系統帶來一定威脅。這個問題的存在對真空斷路器的應用造成了很大影響，成為當前研究的一個熱點問題。造成真空斷路器弧后重擊穿的起因其實在于關合電容器組時的涌流對觸頭表面的燒蝕和破壞，因此解決問題的思路也需要從這里入手，例如如何減小涌流幅度就是一種解決問題的方法。另外就是從提高觸頭間隙的耐壓水平入手，例如選擇不同的觸頭材料、改變電極結構等。本書第5章介紹了高壓開關的容性負荷投切相關研究。

電力系統中開關的投切都會產生一定的暫態過程，這個過程可能是電流或者是電壓，比較嚴重的暫態過程對系統的安全性造成威脅。所有的暫態過程都和開斷和投切的時刻（或者相位）有關，如果開斷和投切中能夠準確地選擇時刻或者相位，那么可以有效控制暫態過程的幅值。例如容性投切過程如果能夠實現選相操作，就可以極大程度上降低涌流幅值，減小涌流對觸頭表面的燒蝕，降低開關開斷后的重擊穿率。另外，在感性小電流負荷的投切和空載變壓器的投切操作中都存在涌流和過電壓現象，選相投切是一種很好的應對措施。

基于以上原因在斷路器投切控制方面產生了相控技術。精密的相控技術依賴于信息檢測、快速計算和機構驅動控制等技術。隨著信息和計算機技術的發展，在信息采集和計算方法方面目前都可以滿足對相控的要求。然而機械式開關都有復雜的操作機構，它們驅動觸頭系統運動。壓氣式SF₆斷路器在觸頭運動過程中還要壓縮SF₆氣體冷卻和熄滅電弧，無論從操作功還是行程上講都比較大。盡管不同的斷路器工作原理和結構不同，但一般機械式斷路器操作機構動作時間與電壓、電流周期相比都比較長，并且隨著環境氣候變化操作時間的分散性也比較大，這成為機械式開關實現相控操作的最大障礙。真空斷路器由于真空間隙耐壓水平高，因此一般開距較小（隨電壓等級不同從十幾到幾十毫米），并且觸頭質量也比較輕，有利于實現分合操作的高速、精確控制。通過利用電動斥力驅動真空滅弧室的觸頭快速運動，實現斷路器相控投切是極有前景的一項技術，本書專門在第6章中進行了介紹。