在牵引供电系统中,相分段自动转换装置的核心部件---真空断路器的长寿命和可靠性以及采用智能选相来抑制过电压、涌流对系统的冲击,一直是各部门研究和关注的问题。本文结合电气化铁路的特点,从以下几方面进行了深入的研究:研究了真空断路器的操动机构—永磁机构。永磁机构采用全新的工作原理,将电磁机构与永久磁铁有机地组合起来,避免了分合闸位置机械脱扣、锁扣系统所造成的不利因素,无需任何机械能而通过永久磁铁产生的保持力就可使真空断路器保持在分合闸位置上。其分合闸时间稳定,偏差小,易于实现真空断路器智能选相(同步关合)。通过对永磁机构的电磁场的计算与分析,建立了永磁机构的动特性的计算方法,并通过试验验证永久磁铁不会退磁。研究了影响真空断路器同步关合的各种因素。真空灭弧室的预击穿对同步关合的影响与真空断路器的合闸速度有关。对于10kV和35kV系统,分别存在一个临界合闸速度,如果合闸速度低于该速度,真空断路器在电压过零点进行关合时,会发生预击穿而使实际的合闸点偏离预期关合点。研究了同步关合控制方案。微机控制系统不断采集电压、电流、温度等参数,在收到合闸命令时,检测电压过零点的时刻,并根据当前的环境温度、控制电压等计算出断路器的合闸时间,从而确定发出合闸控制信号的时刻。结合电气化铁路的特点,研制并开发了27.5kV智能选相真空断路器,采用永磁单稳态操作机构,依靠智能控制技术,合理选择相位,控制合闸相位角,有效地减少了过电压和涌流对系统的冲击,减少系统保护的投入,提高系统整体寿命。面向牵引变电所的新一代真空断路器,它以体积小、长寿命、免维护、通过选相投切来抑制过压、过流对电器设备的危害等贴近现场运行的实际需要的特点为基本设计原则,最终为电气化铁路电容随机补偿、相分段自动转换技术、馈线智能保护提供设备基础。