一、真空斷路器的結構

真空斷路器的結構主要由三部分組成：真空滅弧室、操動機構、支架及其他部件。

1、真空滅弧室

真空滅弧室又名真空開關管，是真空斷路器的核心部件。其主要作用是通過管內真空優(yōu)良的絕緣性能，使中高壓電路切斷電源后能迅速熄弧并抑制電流，避免事故和意外的發(fā)生。真空滅弧室按外殼分為玻璃真空滅弧室、陶瓷真空滅弧室。

真空滅弧室主要由氣密絕緣外殼、導電回路、屏蔽系統(tǒng)、觸頭、波紋管等部分組成。

1）氣密絕緣系統(tǒng)

由玻璃或陶瓷制成的氣密絕緣外殼、動端蓋板、定端蓋板，不銹鋼波紋管組成了氣密絕緣系統(tǒng)。為了保證玻璃、陶瓷與金屬之間有良好的氣密性，除了封接時要有嚴格的操作工藝外，還要求材料本身的透氣性盡量小、內部放氣量限制到極小值。不銹鋼波紋管不僅能將真空滅弧室內部的真空狀態(tài)與外部的大氣狀態(tài)隔離開來，而且能使動觸頭連同動導電桿在規(guī)定的范圍內運動，以完成真空開關的接通與分斷操作。

2）導電系統(tǒng)

定導電桿、定跑弧面、定觸頭、動觸頭、動跑弧面、動導電桿構成了滅弧室的導電系統(tǒng)。其中定導電桿、定跑弧面、定觸頭合稱定電極；動觸頭、動跑弧面、動導電桿合稱動電極。由真空滅弧室組裝成的真空斷路器、真空負荷開關和真空接觸器合閘時，操動機構通過動導電桿的運動，使兩觸頭閉合，完成了電路的接通。為了使兩觸頭間的接觸電阻盡可能小且保持穩(wěn)定、滅弧室承受動穩(wěn)定電流時有良好的機械強度，真空開關在動導電桿一端設置有導向套，并使用一組壓縮彈簧，使兩觸頭間保持有一個額定壓力。真空開關分斷電流時，滅弧室兩觸頭分離并在其間產生電弧，直至電流自然過零時電弧熄滅，便完成了電路的分斷。

3）屏蔽系統(tǒng)

真空滅弧室的屏蔽系統(tǒng)主要由屏蔽筒，屏蔽罩和其他零件組成。屏蔽系統(tǒng)的主要作用是：

（1）防止觸頭在燃弧過程中產生大量的金屬蒸氣和液滴噴濺，污染絕緣外殼的內壁，造成絕緣強度下降或產生閃絡。

（2）改善真空滅弧室內部的電場分布，有利于真空滅弧室絕緣外殼的小型化，尤其是對于高電壓的真空滅弧室小型化有顯著效果。

（3）吸收一部分電弧能量，冷凝電弧生成物。特別是真空滅弧室在開斷短路電流時，電弧所產生的熱能大部分被屏蔽系統(tǒng)所吸收，有利于提高觸頭間的介質恢復強度。屏蔽系統(tǒng)吸收電弧生成物的量越大，說明它吸收的能量也越大，這對增加真空滅弧室的開斷容量起良好作用。

4）觸頭系統(tǒng)

觸頭是產生電弧、熄滅電弧的部位，對材料和結構的要求都比較高。

（1）觸頭材料

對觸頭材料有以下要求：

a、高開斷能力

要求材料本身的導電率大，熱傳導系數小，熱容量大，熱電子發(fā)射能力低。

b、高擊穿電壓

擊穿電壓高，介質恢復強度就高，對滅弧有利。

c、高的抗電腐蝕性

即經得起電弧的燒蝕，金屬蒸發(fā)量少。

d、抗熔焊能力。

e、低截流電流值，要求在2.5A以下。

f、低含氣量

低含氣量是對所有真空滅弧室內部所使用材料的要求。特別是銅材，必須是低含氣量的特殊工藝處理的無氧銅。而焊料等則要求采用白銀、銅的合金。

g、斷路器用真空滅弧室的觸頭材料大都采用銅鉻合金，銅與鉻各占 50%。在上、下觸頭的對接面上各焊上一塊銅鉻合金片，一般厚度各為3mm。其余部分稱為觸頭座，用無氧銅制造即可。

（2）觸頭結構

觸頭結構對滅孤室的開斷能力有很大影響。采用不同結構觸頭產生的滅弧效果有所不同，常采用的有螺旋糟型結構觸頭、帶斜槽杯狀結構觸頭和縱磁場杯狀結構觸頭三種，其中以采用縱磁場杯狀結構觸頭為主。

5）波紋管

真空滅弧室的波紋管主要擔負保證動電極在一定范圍內運動和長期保持高真空的功能，并用來保證真空滅弧室具有很高的機械壽命。真空滅弧室的波紋管是由厚度為0.1~0.2mm的不銹鋼制成的薄壁元件。真空開關在分合過程中，滅弧室波紋管受伸縮作用，波紋管截面上受變應力作用，所以波紋管的壽命應根據反復伸縮量和使用壓力來確定。波紋管的使用壽命和工作條件的受熱溫度有關，真空滅弧室在分斷大的短路電流后，導電桿的余熱傳遞到波紋管上，使波紋管的溫度升高，當溫升達到一定程度時，就會造成波紋管的疲勞，影響波紋管的使用壽命。

2、操動結構

真空斷路器采用了成熟的、性能可靠的電動儲能彈簧操縱機構，具有電動關合、電動開斷、手動儲能、手動關合、手動開斷和過電流（或短路）自動脫扣開斷六種功能。機構由棘輪、凸輪、合閘彈簧、分閘彈簧、手動脫扣連桿、脫扣器和輔助開關等部分組成。

二、真空斷路器的原理

真空斷路器核心部件真空滅弧室是利用高真空度絕緣滅弧介質，用密封在真空中的一對觸頭來實現電力電路通斷功能的一種電真空器件。當其斷開一定數值的電流時，動靜觸頭在分離的瞬間，電流收縮到觸頭剛分離的某一點或某幾點上，導致電極間電阻劇烈增大和溫度迅速提高，直至發(fā)生電極金屬的蒸發(fā)，同時形成極高的電場強度，導致劇烈的電場強發(fā)射和間隙擊穿，產生真空電弧。當工作電流接近零時，同時觸頭間距的增大，真空電弧的離子體很快向四周擴散，電弧電流過零后，觸頭間隙的介質迅速由導電體變?yōu)榻^緣體，于是電流被分斷。由于觸頭的特殊構造，燃弧期間觸頭間隙會產適當的縱向磁場，這個磁場可使電弧均勻分布在觸頭表面，維持低的電弧電壓，從而使真空滅弧室具有較高的弧后介質強度恢復速度、小的電弧能量和小的腐蝕速率。這樣，就提高了真空滅弧室開斷電流的能力和使用壽命。

三、真空斷路器的特點

1、優(yōu)點

1）在密封的容器中熄弧，電弧和熾熱氣體不外露。滅弧室作為獨立的元件，安裝調試簡單方便。

2）觸頭間隙很小，一般在10mm左右，合閘功率小，機構簡單，使用壽命長。

3）熄弧時間短，弧壓低，電弧能量小，觸頭損耗小，開斷次數多。

4）動導桿的慣性小，適用于頻繁操作。

5）操動機構小，整體體積小，重量輕。

6）控制功率小，開關操作時動作噪音小。

7）滅弧介質或絕緣介質不用油，沒有火災和爆炸的危險。

8）觸頭部分為完全密封結構，不會因潮氣、灰塵、有害氣體等影響而降低其性能，工作可靠，通斷性能穩(wěn)定。

9）真空斷路器開斷后斷口間介質恢復快，介質不需要更換。

10）在真空開關管的使用年限內，觸頭部分不需要維修檢查，一般可達20年左右不需檢修。維護工作量小，維護成本低。

11）具有多次重合閘功能，適合配電網中的應用要求。

2、缺點

1）開斷感性小電流時，斷路器滅弧能力較強的觸頭材料容易產生截流，引起過電壓，應采取相應的過電壓保護。

2）價格較高，主要取決于真空滅弧室的專業(yè)生產及機構可靠性的要求。