第1章 緒論

1.1 真空斷路器發展簡介

真空斷路器是利用真空作為絕緣和熄弧介質，實現正常（或異常）回路條件下電流的關合、承載（或異常條件下在規定時間內承載）和開斷功能的機械開關裝置。利用真空作為絕緣與熄弧介質的設想最早是19世紀末由加州理工學院的Sorensen教授團隊提出的，并且在20世紀20年代制造出了在2300V電壓下能夠成功開斷100A的真空滅弧室。但是由于受當時真空工藝、材料制備等技術的限制，真空滅弧室并未實現商業化應用。

20世紀50年代以后，隨著真空技術的發展商業化，真空斷路器的生產、制造開始逐步發展起來。50年代中期，美國通用電氣（GE）公司相繼成功研制出了第一批用于切斷電容器組等特殊要求的額定短路開斷電流為4kA和12kA的真空斷路器。隨后在50年代末由于橫向磁場觸頭結構的提出使得真空斷路器額定短路開斷電流一舉提高到30kA的水平。60年代，隨著真空材料冶煉技術的進一步提高和真空斷路器觸頭結構研究的發展，額定電壓為15kV，額定短路開斷電流為12.5kA、26kA和31.5kA的真空斷路器相繼面世，從而使真空斷路器的應用逐步進入了高電壓、大容量的電力系統。70年代后期，日本東芝電氣公司成功研制了縱向磁場觸頭結構的真空滅弧室，真空斷路器額定短路開斷電流得到大幅度提高。至80年代中期，發電機用真空斷路器的短路開斷電流能力已經提高至100kA。目前，在世界范圍內，尤其是在美國、德國、日本、中國等國家，真空斷路器已經廣泛應用于10～35kV的中壓配電系統中。據統計，2015年中壓斷路器市場份額中真空斷路器已經占到95%以上，占據了絕對主導的地位。

在我國，20世紀80年代以前真空斷路器尚處于探索研究階段。我國真空電弧理論和真空開關的研究工作起始于1958年西安交通大學的王季梅教授研究團隊，他們于20世紀60年代與西安開關整流器廠合作相繼研制出額定電壓為6.7kV、額定短路開斷電流為600A和額定電壓為10kV額定短路開斷電流為1.5kA的真空開關。70年代以后，我國開始獨立研制和生產各種規格的真空開關，并于80年代中期形成了系列真空開關電器產品技術標準GB1984和JB/T3855等。目前，中壓真空斷路器的快速發展已使其在我國中壓配電領域占據了主導地位。2007年的統計結果顯示，同等級斷路器產品的市場份額中，12kV真空斷路器占98%以上；40.5kV真空斷路器占74%。2012年統計結果顯示，12kV真空斷路器占98.79%，而SF6斷路器占僅1.21%；40.5kV真空斷路器占81.97%，SF6斷路器占18.03%；但在輸電等級的72.5kV真空斷路器僅占0.56%。