真空断路器作为保障电力系统安全稳定运行关键设备,以其熄弧能力强、体积小、使用寿命长、免维护、无污染等优点在中低压领域得到广泛应用,但由于真空断路器的击穿电压与真空间隙距离存在饱和效应限制了其向高电压领域发展。目前高压领域仍以SF6断路器为主,但SF6作为强温室效应气体,其应用必将越来越受到限制,真空断路器由于上述优点已成为SF6替代的主攻方向之一。研究多断口真空断路器的串联技术,将真空断路器推向更高电压等级领域应用具有重要的战略意义和技术背景。多断口真空断路器各串联断口的操作同步性是多断口真空断路器研究的重要内容,本文将以多断口的有限异步操作为背景,对不同的异步分断条件下各串联断口的动态介质强度恢复特性进行研究,旨在丰富多断口真空断路器动态介质强度恢复理论,解决多断口同步控制的技术障碍。本文首先基于三断口真空断路器各串联断口的等值模型和静态电压分布,对真空断路器的介质强度恢复过程和多断口真空断路器暂态恢复电压分布进行了分析,并从均压电容、弧后特性及操动同步性三个方面探讨了影响暂态恢复电压分布的影响因素,提出多断口真空断路器各断口以动态介质恢复主动补偿为目标的有限异步分断新思想,指出如多断口真空断路器由高压侧断口向低压侧断口依次开断,各串联断口的暂态恢复电压分布更加均匀。随后对决定多断口同步性的真空断路器永磁操动机构的工作原理、特点、控制等方面进行了分析,并将径向基函数神经网络技术引入到永磁机构分合闸动作时间算法中,得到了永磁操动机构的分合闸时间误差函数,实现了更精确的分合闸时间预测。试验结果表明基于径向基神经网络预测断路器分合闸时间的最大误差为0.3ms,基于此对三断口真空断路器进行同步控制,得到三个串联断口的最大分闸时间差可以控制在0.6ms以内,满足国家标准对多断口真空断路器同步控制精度的要求。高精度的同步控制是多断口真空断路器有限异步分断的基础,也为实现介质恢复的主动异步补偿提供了技术上的支持。为了提高断路器整体暂态恢复电压的耐受能力,实施多断口真空断路器有限异步分断的概念。在Ansoft仿真软件中建立真空断路器单元永磁机构的二维静态模型,论证通过改变外电路励磁电流的大小改变水磁机构动铁芯的运动速度,可实现有限异步分断。利用电磁暂态程序建立鞘层增长的连续过渡模型,通过改变各串联断口的操动时间也可以实现有限异步分断。这是实施有限异步分断的两个策略。结合有限异步分断的绝缘击穿电压增益和静态击穿统计分布模型对多断口真空断路器有限异步分断进行了可行性分析,进而完善了有限异步分断实现对多断口真空断路器动态介质恢复补偿的概念,为提高多断口串联断路器的动态绝缘水平给出新的路径。本研究以多断口真空断路器发展为背景,以自主研发的40.5kV光控真空断路器模块为基础,通过U形串联组成126kV三断口真空断路器。项目对三断口真空断路器样机进行了126kV电压等级包括绝缘试验、温升试验和开断试验的型式试验,以此为基础通过调整动触头的运动速度和操作时间两种方法对126kV三断口真空断路器样机进行有限异步分断的参数实验和主动补偿开断试验,证明通过主动异步分断实现对三断口真空断路器动态介质恢复的补偿只在短燃弧区间开断有效,对长燃弧时间开断影响较小,且三个串联断口的最大异步时间差不宜超过4ms。本文通过多断口真空断路器动态介质强度恢复的理论分析与试验,提出了多断口真空断路器有限异步分断的概念及相应的理论分析,提出通过有限异步分断实现对多断口真空断路器动态介质恢复主动补偿的新思想,并应用三断口样机对其可行性进行了验证,为多断口真空断路器向更高电压等级发展提供了理论与技术支持。