第1章 绪论

1.1 真空断路器发展简介

真空断路器是利用真空作为绝缘和熄弧介质，实现正常（或异常）回路条件下电流的关合、承载（或异常条件下在规定时间内承载）和开断功能的机械开关装置。利用真空作为绝缘与熄弧介质的设想最早是19世纪末由加州理工学院的Sorensen教授团队提出的，并且在20世纪20年代制造出了在2300V电压下能够成功开断100A的真空灭弧室。但是由于受当时真空工艺、材料制备等技术的限制，真空灭弧室并未实现商业化应用。

20世纪50年代以后，随着真空技术的发展商业化，真空断路器的生产、制造开始逐步发展起来。50年代中期，美国通用电气（GE）公司相继成功研制出了第一批用于切断电容器组等特殊要求的额定短路开断电流为4kA和12kA的真空断路器。随后在50年代末由于横向磁场触头结构的提出使得真空断路器额定短路开断电流一举提高到30kA的水平。60年代，随着真空材料冶炼技术的进一步提高和真空断路器触头结构研究的发展，额定电压为15kV，额定短路开断电流为12.5kA、26kA和31.5kA的真空断路器相继面世，从而使真空断路器的应用逐步进入了高电压、大容量的电力系统。70年代后期，日本东芝电气公司成功研制了纵向磁场触头结构的真空灭弧室，真空断路器额定短路开断电流得到大幅度提高。至80年代中期，发电机用真空断路器的短路开断电流能力已经提高至100kA。目前，在世界范围内，尤其是在美国、德国、日本、中国等国家，真空断路器已经广泛应用于10～35kV的中压配电系统中。据统计，2015年中压断路器市场份额中真空断路器已经占到95%以上，占据了绝对主导的地位。

在我国，20世纪80年代以前真空断路器尚处于探索研究阶段。我国真空电弧理论和真空开关的研究工作起始于1958年西安交通大学的王季梅教授研究团队，他们于20世纪60年代与西安开关整流器厂合作相继研制出额定电压为6.7kV、额定短路开断电流为600A和额定电压为10kV额定短路开断电流为1.5kA的真空开关。70年代以后，我国开始独立研制和生产各种规格的真空开关，并于80年代中期形成了系列真空开关电器产品技术标准GB1984和JB/T3855等。目前，中压真空断路器的快速发展已使其在我国中压配电领域占据了主导地位。2007年的统计结果显示，同等级断路器产品的市场份额中，12kV真空断路器占98%以上；40.5kV真空断路器占74%。2012年统计结果显示，12kV真空断路器占98.79%，而SF6断路器占仅1.21%；40.5kV真空断路器占81.97%，SF6断路器占18.03%；但在输电等级的72.5kV真空断路器仅占0.56%。