環(huán)保型罐式多斷口真空斷路器是未來高壓真空斷路器的發(fā)展趨勢之一，但目前對罐式多斷口真空斷路器的均壓配置研究不足。鄭州大學電氣工程學院和河南省輸配電設備與電氣絕緣工程技術研究中心的研究人員程賢、杜帥在2021年第15期《電工學報》上撰文。結果表明，不同均壓配置的裂縫間均壓效果從優(yōu)到差依次為圓柱形、單邊、三邊和雙邊，圓柱形均壓配置的金屬接頭處最大電場強度為3kV/mm，遠小于其他方式的15~20kV/mm。該研究為箱式多斷口真空斷路器的均壓配置提供了參考。

        真空SF6在斷路器領域廣泛用作滅弧和絕緣介質，而京都議定書和歐盟的禁氟令對SF6的使用提出了嚴格的限制。但真空斷路器長間隙存在絕緣飽和問題，難以向高壓和超高壓領域發(fā)展。尋求環(huán)境友好的SF6作為替代氣體，開發(fā)高壓真空斷路器是高壓開關領域亟待解決的熱點問題。

        將多個真空短間隙串聯(lián)成多斷口真空斷路器是將真空斷路器推向更高電壓等級的有效手段。柜式結構的多斷口真空斷路器滿足了模塊化變電站建設的要求，是未來替代SF6斷路器的發(fā)展方向之一。多斷口真空斷路器廣泛應用于交流輸電、機械高壓DC分斷等領域。目前，T形、U形、立式等多斷口真空斷路器已在204kV以下的工程中得到應用。

        大連理工大學開發(fā)了基于40.5kV光控模塊化真空開關單元串聯(lián)的126kV智能多斷口真空斷路器技術方案，并在武漢湯山變電站投入運行。華中科技大學與南方電網(wǎng)公司合作研制的機械式高壓直流斷路器應用于廣東電網(wǎng)160kV南澳多端柔性DC輸電系統(tǒng)。Xi交大研發(fā)了40.5kV雙斷口真空投切電容器組專用密封極，解決了電容器組投切時再次擊穿概率高的問題。

        上述多斷口斷路器多為柱式結構，存在占地面積大、集成度低的問題。UHV/UHV組合電器(GIS/HGIS)的發(fā)展是未來行業(yè)發(fā)展的趨勢。

        由于雜散電容的存在，多斷口斷路器的分壓不均勻，直接影響斷路器的分斷能力。為了消除雜散電容的影響，一般采用外部均壓電容來保證斷口間的電壓分布均勻，而過大的均壓電容不利于斷路器重新點火后滅弧室內的介質恢復過程。

        有學者研究了模塊化多斷口真空斷路器的電位和電場分布特性，得出三斷口真空斷路器高壓端子耐壓超過60%的結論。有學者計算了模塊化三斷口真空斷路器的等效電容參數(shù)，并通過分壓特性實驗驗證了計算結果的正確性。一些學者從靜態(tài)均壓和動態(tài)均壓兩方面對均壓電容器的選擇進行了理論和實驗研究。

        有學者提出了一種新型363kV氣體絕緣真空斷路器，采用40.5kV真空滅弧室串并聯(lián)結構，并進行了電場仿真分析。一些學者控制雙斷口真空斷路器的開斷速度，德力西改善斷路器的電壓分布。有學者提出，不同滅弧室的組合影響雙斷口滅弧室的電壓分布，合理的組合可以達到一定的自均壓效果。

        現(xiàn)有的研究主要是針對傳統(tǒng)戶外柱式結構，對罐式結構均壓配置的研究主要集中在超高壓SF6罐式斷路器，而罐式多斷口真空斷路器的均壓配置有待深入探索。全環(huán)保型罐式多斷口真空斷路器集環(huán)保型氣體絕緣、3~5個真空滅弧室、兼容HGIS/GIS的罐式結構于一體，能更好地滿足開關設備環(huán)?；?、模塊化的技術要求。

        鄭州大學電氣工程學院等單位的研究人員，前期對罐體結構的整體電場分布和優(yōu)化進行了探討。建立了126kV環(huán)保型罐式多斷口真空斷路器的電壓和電場強度仿真模型，計算了其等效電容分布參數(shù)。針對斷口間電壓分布不均勻的問題，設計了不同的并聯(lián)電容器配置結構，并對不同電容器配置結構的電場強度和電壓分布進行了對比分析，得出了并聯(lián)電容器的電容值和絕緣布置方案，為環(huán)保型罐式多斷口真空斷路器均壓配置的設計提供了參考。

分析結果后，研究人員得出以下結論:

1)通過比較多斷口真空斷路器和戶外瓷柱結構的電位分布可以看出，鍋式結構的電壓分布比瓷柱斷路器更不均勻，各斷口間的電壓分布分別為74%、19%和7%。由于罐體的結構縮短了電極與地的距離，斷口和屏蔽對地的雜散電容明顯增加，從瓷柱的1.6~2.6pF增加到6.1~7.5pF，這是造成兩種斷路器電壓分布差異的主要原因。

2)不同并聯(lián)電容配置的電容值對均壓效果的影響基本相同。在單側、雙側和三側電容器布置下，電壓均衡的電容值應至少為1000pF；由于圓柱形電容器電極的形狀和布置，在一定程度上增強了電容器的均壓效果。圓柱形電容可以布置在800pF，當電容值繼續(xù)增大時，均壓效果趨于飽和。

3)電場強度更大的常規(guī)單側、雙側和三側并聯(lián)電容器配置位于金屬連接器處并沿著滅弧室的表面。金屬接頭處的最大電場強度為15~20kV/mm，而圓柱形均衡電容器金屬接頭處的最大電場強度為3kV/mm，圓柱形電容器配置具有最均勻的電場強度分布，滿足了罐式斷路器的緊湊設計要求。在后續(xù)工作中，將進一步研究集成式串聯(lián)自平衡真空滅弧室。

        上述研究成果發(fā)表在2021年第15期《電氣技術雜志》上。論文題目為“環(huán)保型箱式多斷口真空斷路器均壓配置的研究”，作者為程賢、杜帥等。