真空与SF6是断路器领域广泛应用的灭弧与绝缘介质，而《京都议定书》与欧盟“禁氟令”都对SF6的使用提出严格的限制。而真空断路器长间隙存在绝缘饱和问题，使其难以向高压超高压领域发展。寻求环境友好的SF6替代气体和开发高压真空断路器是高压开关领域亟待解决的热点问题。

多个真空短间隙串联组成多断口真空断路器，是将真空断路器推向更高电压等级的有效手段。罐式结构多断口真空断路器符合模块化变电站建设需求，是未来替代SF6断路器的发展方向之一。多断口真空断路器广泛应用于交流输电、机械式高压直流开断等领域，目前T型、U型、直立型等结构的多断口真空断路器已在204kV以下电压等级的工程中得到应用。

大连理工大学研发了基于40.5kV光控模块式真空开关单元串联构成126kV智能多断口真空断路器技术方案，并在武汉汤山变电站挂网运行。华中科技大学联合南方电网公司研制的机械式高压直流断路器应用于广东电网±160kV南澳多端柔性直流输电系统中。西安交通大学针对投切电容器组时重击穿概率高的问题，研制了40.5kV双断口真空投切电容器组专用固封极柱。

以上多断口断路器多为柱式结构，存在占地面积大、集成化水平低的问题，超/特高压组合电器（GIS/HGIS）的发展是未来行业发展的趋势。

由于杂散电容的存在，多断口断路器断口间分压并不均匀，这直接影响断路器的开断能力。为消除杂散电容的影响，一般采取外并均压电容的方式保证断口间电压分布均匀，而过大的均压电容不利于断路器发生重燃后灭弧室内部介质恢复过程。

有学者研究了模块化多断口真空断路器电位与电场分布特性，得出三断口真空断路器高压端承受电压超过60%。有学者计算了模块化三断口真空断路器等效电容参数，分压特性实验验证了计算结果的正确性。有学者从静、动态均压两方面对均压电容的选取进行了理论与实验研究。

有学者提出了一种全新SF6气体绝缘的363kV真空断路器，采用40.5kV真空灭弧室的串并联结构，并进行了电场仿真分析。有学者控制双断口真空断路器的开断速度，改善断路器电压分布情况。有学者提出不同灭弧室的组合方式影响双断口灭弧室电压分布，合理的组合方式可起到一定的自均压效果。

现有研究主要针对传统户外柱式结构，对罐式结构均压配置研究围绕超特高压SF6罐式断路器，而罐式多断口真空断路器均压配置问题有必要进行深入探索。集合环保气体绝缘、3~5个真空灭弧室开断、罐式结构兼容HGIS/GIS的全环保型罐式多断口真空断路器，能够较好满足开关设备环保化、模块化的技术需求。

郑州大学电气工程学院等单位的科研人员前期对罐式结构整体电场分布与优化进行了探讨。在本次研究中，建立了126kV环保型罐式多断口真空断路器电压与电场强度仿真模型，计算其等效电容分布参数。针对断口间电压分布不均的问题，设计不同并联电容配置结构，对比分析不同电容配置结构电场强度和电压分布情况，得到并联电容的容值与绝缘布置方案，为环保型罐式多断口真空断路器均压配置设计提供参考依据。

图1 三断口真空断路器结构示意图

科研人员对结果分析后，总结得出以下结论：

1）对比多断口真空断路器罐式结构与户外瓷柱式结构电位分布情况可知，罐式结构电压分布不均匀度高于瓷柱式断路器，其各断口间电压分布为74%、19%、7%；由于罐体结构缩短了电极对地距离，其断口和屏蔽罩对地杂散电容明显增大，由瓷柱式的1.6~2.6pF增加至6.1~7.5pF，是造成两种断路器电压分布存在差异的主要原因。

2）不同并联电容配置结构电容值的变化对均压效果影响基本一致，单边、双边、三边电容布置方式下，均压电容容值至少选择1000pF；由于圆筒状电容电极形状与布置措施，在一定程度上增强了电容均压效果，圆筒状电容布置方式选择800pF即可，继续增大电容值均压效果趋于饱和。

3）常规单边、双边、三边并联电容配置，电场强度较大处位于金属连接件处与灭弧室沿面，金属连接件处最大电场强度为15~20kV/mm，而圆筒状均压电容金属连接件部分最大电场强度为3kV/mm。圆筒状电容配置其电场强度分布最为均匀，符合罐式断路器紧凑型设计需求，后续将进一步深入研究一体化集成的串联用自均压真空灭弧室。

以上研究成果发表在2021年第15期《电工技术学报》，论文标题为“环保型罐式多断口真空断路器均压配置研究”，作者为程显、杜帅 等。