無可置疑真空斷路器在本質(zhì)上是典型的電氣產(chǎn)品，但它又是通過復(fù)雜的機械傳動來實現(xiàn)的，因而機械產(chǎn)品的第二特性在人們印象中更為突出。真空開關(guān)的機械特性對電氣性能影響最大的是分閘運動特性，真空開關(guān)的分閘運動特性都是以“分閘速度”來表述的。我國第一代真空開關(guān)(70年代至80年代初)的分閘速度是以全程的平均速度來定義。第二代(80年代中期至今)改為前半程的平均值，即初始6mm的平均數(shù)。這一變動有其積極意義，開始有了初分速度的味道，但問題還沒有完全解決。

　　在研究真空開關(guān)時都或多或少受傳統(tǒng)斷路器概念的影響，尤其是電弧特性。搞清楚兩者區(qū)別是相當(dāng)重要的。真空電弧和大氣電弧有兩大差別：其一，大氣電弧的介質(zhì)是絕緣體，電離后才成為導(dǎo)體。真空開關(guān)的介質(zhì)是金屬蒸汽，不論它是原子狀態(tài)還是離子狀態(tài)，它都不是絕緣體。因此，前者開斷成功依賴離子的復(fù)合;而后者只能靠金屬蒸汽的擴散。此時的金屬蒸汽密度分布梯度極大，在陰極斑點錐體尖端，金屬蒸汽密度大的區(qū)域才有可能發(fā)生碰撞游離(陰極等離子區(qū))。在電弧大部分區(qū)域碰撞游離基本不會發(fā)生。我們稱它為“擴散型”電弧。它的各種物理屬性示意圖見圖1。

　　圖1a擴散型電弧示意圖

　　圖1b擴散型電弧金屬蒸汽密度分布圖。N為密度，λ為自由程，X為開距。

　　圖1c擴散型電弧伏-安特性

　　當(dāng)金屬蒸汽密度在電流過零瞬間衰減到金屬粒子碰撞自由行程大于滅弧開距(λ>Ti0)時，斷口的絕緣強度就建立起來了。(這就是真空間隙絕緣性能的基本屬性)。其二，大氣電弧的介質(zhì)氣體分子是客觀存在，微觀上作無序的熱運動(布朗運動)，宏觀上是靜止的，且均勻分布。而真空電弧介質(zhì)原先并不存在，它的產(chǎn)生是陰極斑點蒸發(fā)金屬蒸汽的結(jié)果。它一旦生成，在真空狀態(tài)下形成壓力差，便具備了巨大勢能并呈錐體形狀快速擴散。

　　在上世紀(jì)九十年代中期少油改真空的過程中有一現(xiàn)象引起人們的注意：那種模仿少油開關(guān)結(jié)構(gòu)的分體式真空開關(guān)在開斷試驗中，失敗率明顯高出其它真空開關(guān)許多。分閘速度同樣是初始半程1.2±0.2m/s。當(dāng)時10kV的真空開關(guān)分閘速度都基本相同，但分閘彈簧力相差甚巨。ZN12為1100N，ZN65為900N，而該分體式為1800N，高出同類開關(guān)許多。這說明后者的“等效質(zhì)量”(折算到動導(dǎo)電桿上其它可動連桿的質(zhì)量)大大高出前者，盡管6mm的平均速度相等，但起步速度卻很慢。這種起步速度完全不利于首開相開斷的條件。因此我們認(rèn)為現(xiàn)在的分閘速度定義不夠準(zhǔn)確，滿足它并不能保證其電氣性能。6mm對首開相開斷太遠(yuǎn)，而對后開相開斷又太近。因此有必要對真空開關(guān)分閘運動進行科學(xué)的定義，要做到這一點就有必要對真空電弧，尤其是它的動態(tài)特性有初步的了解。