在500KV及以下的电力系统中，为了提高电网的功率因素，改善电压质量，降低线路损耗，大多在变电站安装10KV电容器组集中补偿。但是随着电力系统负荷的不断变化，为了调节无功，需对电容器组作频繁的投切。作为投切电容器组的心脏，真空断路器在投切电容器组过程中会产生涌流与过电压，给电力系统带来严重的危害。因此有必要对真空断路器投切电容器组产生的涌流与过电压作进一步的探讨。
1、真空断路器投电容器组产生合闸涌流
1.1 合闸涌流产生的原因 真空断路器投电容器组时会产生合闸涌流，而电容器的合闸涌流可分为单组电容器的合闸涌流与多组电容器追加的合闸涌流。单组电容器在首次合闸投入运行的瞬间，即电容器处于未充电状态流入电容器的电流，仅受系统阻抗的限制。由于系统阻抗很小，近似短路状态，这时将产生很大的合闸涌流流入电容器组。涌流的最大值发生在电容器合闸的瞬间，刚好系统电压处于最大值时。当已有一组或多组电容器运行时，再投入另一组电容器，这时的合闸瞬间，将产生追加的合闸涌流，当追加的电容器组与运行的电容器组的时间间隔很近时，它们之间的电感很小，几乎为零，追加的电容器组近似短路状态，所以运行的电容器组将向追加的电容器大量充电，全部的冲击合闸涌流都将流入追加的电容器组。这时的合闸涌流将达到极其危险的程度，特别是在系统电压处于最大值的瞬间合闸时，追加的涌流将达到最大值。同时，由于电容器组之间的连接线电感很小，所以振荡频率也较单组电容器合闸时的涌流频率高很多。 电容器组合闸瞬间产生的涌流大小还与投入的电容器组的容量和安装地点的短路容量有关。如果电容器处在较大短路容量系统中，而且电感较小，则合闸涌流的幅值较大且频率较高。
1.2合闸涌流过大的危害 合闸涌流的幅值可达到电容器额定电流的几倍甚至几十倍，而且频率高，但其持续时间短，在几毫秒内迅速衰减到安全稳定状态。虽然合闸涌流衰减快，但对设备的危害却很大： (1)对断路器触头电磨损大。对部分机械特性差的断路器，若合闸速度不够，合闸时，当触头尚未闭合到位，这时就会产生击穿电弧，对断路器触头电腐蚀，导致触头磨损。 (2)损坏电流互感器等一次感应元件。当频率很高的合闸涌流通过电流互感器时，由于其一次线圈匝数较多，可能产生较大的感应电压，从而破坏一次线圈的层间绝缘，导致电流互感器损坏。
1.3合闸涌流的限制措施 (1)在回路中串入电抗器，如图1所示。根据合闸涌流的计算公式：Icm=Im〔1+√(Xc/XL)〕（式中:Icm为合闸涌流，Im为电容器额定电流最大值，XL为系统每相感抗值，Xc为电容器组每相容抗值），当XL增大，则Icm减小，可见在回路中串入电抗器，可起到限制合闸涌流的作用，同时还可以限制短路电流，降低对断路器开断容量的要求。串联电抗器越大，合闸涌流越小，一般允许合闸涌流不超过电容器额定电流的5倍，这时可选用短路阻抗为6%的电抗器。若超过5倍，一般可选用短路阻抗为12%的电抗器。 (2)在断路器断口加装并联电阻，如图2所示。在断路器触头QF1闭合，QF2断开时，由于电阻的限制，涌流的最大值为：Icm1=Em/R。当合上QF2断口时，电容器上的电压较没加电阻前小，电压值为U-Uc。因此，涌流的最大值为：Icm2=(Um﹒R)/〔√（R2+Xc2）﹒√（XL﹒Xc）〕。可见，当断路器的断口并接电阻后，虽然出现两次涌流，但均比没加电阻前小，所以断路器并联电阻有限制涌流的效果。虽然这种方法可以限制合闸涌流，但现时双断口的10KV真空断路器质量不可靠，而且供应的生产厂家极少，故该种方法很少使用。
2、真空断路器投切电容器组产生过电压
2.1投切电容器组产生过电压的原因 投切电容器组时可能会出现两种过电压：第一种是电容器组的真空断路器合闸时，由于电容器上的电压不能突变，合闸时系统电压迅速下降，产生暂态振荡，随着断路器动静触头的闭合接触，会迅速达到稳定状态，这个暂态过程产生的过电压与断路器合闸时间有关，但最高不超过2倍的系统电压。第二种是真空断路器在切除电容器组时，真空断路器产生重燃过电压。这种重燃过电压主要是断路器开断容性电流时，出现重击穿现象。具体过程是断路器分闸时，静触头侧为系统电源，动触头侧为高频振荡的的电磁能量，由于触头开距小，当断口耐压不足时将产生电弧重燃，电源向电容器充电，回路参数决定了重燃时流过的高频电流可达105～106HZ。充放电的振荡过程决定了重燃过电压很高。一般重击穿一次，最高可达3倍的系统电压，如果再次出现重击穿，则最高可达5倍的过电压。
2.2投切电容器组产生过电压的危害 投切电容器组产生过电压的危害主要是破坏电气设备的绝缘强度，从而降低电气设备的使用年限甚至损坏设备。具体表现为：一是持续的过电压会大大降低电容器组的使用寿命，严重的过电压会破坏电容器组的绝缘，发生单相对地短路甚至相间短路，造成电容器装置烧毁甚至爆炸。据统计，变电站电容器装置故障大部分都是真空断路器投切电容器组时，由于电容器组不能耐受过电压而发生；二是持续的过电压会损害真空断路器及电网其它一次设备绝缘，严重时危及电网的安全运行。
2.3真空断路器投切电容器组产生过电压的限制措施 (1)确保真空断路器的生产符合工艺及机械特性要求。在生产断路器时，应提高灭弧室触头的质量，确保触头表面光滑，合闸时可靠接触。完善真空断路器的机械特性，尽可能降低合闸弹跳、分闸弹跳、三相合闸不同期对断路器的影响。其中真空断路器投切电容器组时，对分闸弹跳最为敏感，由于断路器开距较小，分闸速度相对较快，一旦出现分闸弹跳，将使触头开距变小，由于投切电容器时断口间的恢复电压很高，因此极容易造成断路器重击穿，一般分闸反弹超标的断路器重燃率很高。因此必要时真空断路器应设良好的油缓冲装置，以吸收多余的机械能，减小弹跳。
