在復(fù)雜的電網(wǎng)系統(tǒng)中，真空開關(guān)只是個(gè)小小的部件。但是，它們在確保電能全天候可靠運(yùn)行方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。
從發(fā)電站到用電器具
當(dāng)我們打開咖啡機(jī)或給智能手機(jī)充電時(shí)，我們通常不會(huì)想到那些為我們提供電能的高復(fù)雜基礎(chǔ)設(shè)施。例如，在德國，一個(gè)超過 180 萬公里的電網(wǎng)將電廠的能量輸送給終端用電器具。
220,000 或 380,000 伏特的高壓電流流經(jīng)電源線。
對于原始區(qū)域配電，通常最初轉(zhuǎn)換為 110,000 伏特。然后，送到小變電站電壓處于 5 萬至 1000 伏特的中壓之間，最后電能以 230 伏特的低電壓輸送至城市和地方電網(wǎng)。由于其高能量需求，工業(yè)公司、醫(yī)院、大型游泳池或廣播塔往往有自己的變電站，這些變電站通常直接由中壓電網(wǎng)供電。電網(wǎng)管理還確保生產(chǎn)和用電之間的平衡。在轉(zhuǎn)換過程中，以及電流流動(dòng)的持續(xù)調(diào)整中，需要不斷啟動(dòng)無數(shù)開關(guān)。
有時(shí)，如果在黑暗中按下一個(gè)簡單開關(guān)，就能看到一點(diǎn)閃光。當(dāng)靠近觸點(diǎn)或觸點(diǎn)剛剛分離之后，這些閃光便會(huì)出現(xiàn)。電能使觸點(diǎn)之間的空氣電離；電能通過它傳輸一定距離，此距離比觸點(diǎn)之間的距離還要長一些。小閃光就是很小的電弧。這一物理現(xiàn)象出現(xiàn)在家中開閉電燈開關(guān)時(shí)是無害的，而在高電壓和超高壓開關(guān)過程中會(huì)產(chǎn)生破壞性的力量。電弧溫度可能超過 5000℃——在幾分之一秒內(nèi)就足以點(diǎn)燃大多數(shù)材料。
真空防止出現(xiàn)電弧
不過，觸點(diǎn)引燃會(huì)立即危及整個(gè)連接電網(wǎng)的功能。此外，火苗還可以蔓延到其他開關(guān)或高壓電站組件。因此，在高壓開關(guān)制造過程中，空氣已從中抽離。真空斷路器會(huì)封裝開關(guān)觸點(diǎn)。在真空中，沒有空氣分子潛在被電離，成為電弧的載體。
但小電弧仍會(huì)出現(xiàn)，因?yàn)樵诟唠妷弘娏飨?，觸點(diǎn)上的少量金屬會(huì)蒸發(fā)。其特定類型的形狀（帶傾斜狹縫的圓柱形）與材料確保這些電弧只能形成低熱量。此外，在真空中，它們?nèi)匀皇枪铝⒌模粫?huì)造成破壞。因此，排空開關(guān)殼體中的空氣是電網(wǎng)穩(wěn)定的重要前提。
