鉴于真空断路器结构简捷，机电寿命长，在低温下能可靠运行以及无火灾隐患、爆炸危险和滴油、漏气等优异的特性，且在高压、超高压领域拓展中压断路器已取得技术成果，研制更高电压等级的真空断路器已成为一项课题。另一个重要原因则是基于环保的要求，因为现今高压、超高压系统的断路器基本上只能是六氟化路断路器，但SF6气体是地球温室效应气体之一，应在减排之列，如能用真空断路器替代它则非常有利于环保。
由第一章第二节中关于真空介质击穿特性可知，在电极间隙（间距）小于几毫米时，击穿电压随间距的增大而升高，它与间距的尺寸在一定范围内呈近似的线性关系。间距增大，这一关系呈非线性；随着间距再增大，击穿电压的增量越来越少近似地呈饱和状。12kV真空灭弧室的额定开距在6～11mm，40.5kV真空灭弧室的额定开距是20～23mm，有的则是40mm（国产玻壳灭弧室），都属于小间隙，更高电压的灭弧室断口为达到规定的击穿电压必须是更长的间隙。为此，高压真空断路器研制工作中最关键的内容之一是研究如何提高真空长间隙的绝缘强度以及设计能在长间隙中产生足够磁场强度保证所需熄弧能力的磁控触头。
试验发现，电极形状、触头合金的成分、屏蔽电极等多种因素都对断口的绝缘强度和熄弧特性有一定影响，由于有关真空间隙击穿电压“饱和”这一现象至今尚无理论能正确地加以解释，研制高电压真空灭弧室需要进行大量的探索和试验研究。同时，为满足高电压系统运行的要求，串联真空断口的均压设计，灭弧室真空度的长期保持，放电稳定性与消除NSDD（非自持破坏性放电），设计新型能产生强大磁场的磁控触头以提高长间隙的开断能力，在真空介质导热性能远比SF6气体差的条件下提高额定电流，以及投、切感性和容性负载的过电压特性等一系列工作均需深入开展研究，其中，有许多课题具有相当大的难度。
最早研制成功的高压真空断路器均为多断口结构，例如，1975—1976年美国GE公司试制了45kV、50kA的灭弧室，用以研究145kV（3断口）、242kV（5断口）和360kV（7断口）高压真空断路器；苏联推出的126kV、20kA、1000A真空断路器为四断口；日本明电舍公司试制成功84kV、25kA灭弧室和145kV、25kA双断口高压真空断路器，1981年又研制出168kV断路器；英国GEC公司试制成功了132kV（8断口）高压真空断路器。在20世纪90年代后期，有更多国家的电气公司也加入到研制行列，如Siemens公司研制了84kV的真空灭弧室、Westinghouse和GE公司试制成功72kV、168kV的断路器。
我国经多年研究后，现已有数十组72kV的高压真空断路器在东北电网运行，近年来126kV灭弧室业已研制成功；另外，有配用自制的灭弧室或进口灭弧室的126kV、252kV高压真空断路器在试运行。
日本有几家电气公司研制高压真空断路器的成就尤为显著，它们较早地试制成功84kV单断口灭弧室，随后将之大量应用于瓷套式和GIS组合电器的72kV真空断路器中。近几年又推出双断口结构的145kV高压真空断路器，额定电流为2000A，额定短路开断电流40kA，这也是国际上迄今最高的技术水平。
典型的高压真空灭弧室的结构示例如图7-5所示。
图7-5 高电压真空灭弧室结构示例（单位：mm）
（a）日本80kV真空灭弧室；（b）我国京东方科技集团公司72.5kV真空灭弧室1—静导电杆；2—端屏蔽罩；3—磁控触头；4—主屏蔽罩；5—瓷壳；6—动导电杆；7—辅助屏蔽罩；8、9—波纹管；10—辅助绝缘套筒
对于高压真空断路器合、分闸动力操作机构的设计，则汲取了中压真空断路器的经验，既有弹簧操动机构也有永磁操动机构；在断路器结构设计上，它与六氟化硫高压断路器一样，也分为用于敞开变电站的瓷套式和GIS组合电器中的罐式两种。图7-6～图7-8所示为几种典型的瓷套式高压真空断路器的外形[54]。图7-9所示为日本一台72～84kV罐式高压真空断路器的极柱结构简图，它是单断口设计，合、分闸用弹簧操动机构操作，额定短路开断电流为31.5kA，额定电流为2000A。
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图7-6 瓷套式双断口126kV高压真空断路器
1—断口均压电容；2—极柱；3—瓷支柱绝缘套管；4—断路器基架；5—操动机构箱
图7-7 瓷套式单断口126kV高压真空断路器
1—极柱；2—瓷支柱绝缘套管；3—断路器基架；4—控制箱；5—散热器；6—永磁操动机构
对于主绝缘设计，在早期的瓷套式和罐式高压真空断路器内均充入一定压力的SF6气体，近年来为落实温室气体减排措施已有的改用干燥压力空气替代。
图7-8 瓷套式单断口168kV高压真空断路器
1—接线端子；2—极柱；3—瓷套管；4—瓷支柱套管；5—绝缘操作杆；6—操动机构箱
图7-9 日本72-84kV罐式GIS高压真空断路器
1—接线端子；2—瓷套管；3—导体；4—电流互感器；5—触头弹簧；6—操作杆；7—吸附剂；8—绝缘支撑；9—绝缘拉杆；10—真空灭弧室；11—金属箱体
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