Das Trennen kapazitiver Lasten stellt eine kritische dielektrische Beanspruchung für Vakuumschaltröhren der Hochspannungsebene dar. Dabei sind späte Spannungsdurchschläge noch bis zu mehreren Hundert Millisekunden nach Stromunterbrechung möglich. Durch die anschließenden Umladungsvorgänge können noch höhere Schaltüberspannungen hervorgerufen werden, die wiederholte Durchschläge und ein gefährliches Aufschaukeln der Überspannung begünstigen. Darüber hinaus können insbesondere beim Zuschalten von Kondensatorbänken hohe transiente Ströme fließen, die die Kontakte der Vakuumschaltröhre zusätzlich vorbelasten.

Zur Untersuchung des Durchschlagsverhaltens von Vakuumschaltröhren für die Bemessungsspannung von 72,5 kV wird eine synthetische Prüfmethode angewendet, die den kapazitiven Schaltfall nachbildet. Im ersten Teil der Arbeit wird untersucht, wie verschiedene Prüfkreisparameter die Durchschlagswahrscheinlichkeit beeinflussen. Dazu werden faktorielle Versuchspläne eingesetzt, die eine effiziente Durchführung und Analyse der Experimente ermöglichen. Die Ergebnisse bestätigen den deutlichen Einfluss des hochfrequenten Einschaltstroms auf die Durchschlagshäufigkeit. Allerdings lässt sich kein nennenswerter Einfluss bei den weiteren Parametern, wie beispielsweise dem Ausschaltstrom oder der Lichtbogenzeit, innerhalb der gewählten Parameterbereiche feststellen.

Im zweiten Teil der Arbeit werden Untersuchungsergebnisse zu Vordurchschlagsphänomenen präsentiert, die üblicherweise mit der dielektrischen Durchschlagsentwicklung in Vakuum assoziiert werden. Die Messung von Feldemissionsströmen erfolgt mithilfe eines bereits bewährten Strommesswiderstands, während die Detektion von Mikropartikeln auf einem Messverfahren aus dem Bereich der Teilentladungsmessung basiert. Bei einem eingestellten Kontakthub von 38 mm sind Feldemissionsströme nur selten und dann ausschließlich zu Beginn der Wiederkehrspannung bei gleichzeitig später Kontakttrennung präsent. Demgegenüber erscheinen diese Ströme bei einem reduzierten Kontakthub von 20 mm häufig auch über längere Zeiträume mit Amplituden bis in den zweistelligen Milliampere-Bereich. Das Phänomen selbstbegrenzender Strompulse, oft auch als Mikroentladungen bezeichnet, tritt ebenfalls mehrfach auf. Es zeigt sich, dass das Auftreten sowohl von Feldemissionsströmen als auch von Mikroentladungen bei vorhergehender Belastung durch einen hohen Einschaltstrom wahrscheinlicher wird. Dennoch gehen der Mehrzahl später Durchschläge weder signifikante Feldemissionsströme noch Mikroentladungen voraus. Darüber hinaus führen selbst die höchsten Feldemissionsströme nicht zwangsläufig zu einem dielektrischen Versagen. Dieses Ergebnis bekräftigt die Hypothese, dass die Feldemission bei größeren Kontaktabständen einen geringen Einfluss auf das Durchschlagverhalten ausübt. Im Fall der Mikropatikelmessung konnte ein wiederkehrendes Strompulsmuster identifiziert werden, das auf mögliche Mikropartikelbewegungen in der Vakuumschaltröhre schließen lässt. Allerdings lässt sich im Rahmen dieser Arbeit keine Korrelation zwischen dem vermehrten Auftreten dieser Strompulse und dem Auftreten von späten Durchschlägen feststellen. Es wird daher geschlussfolgert, dass der Durchschlagsprozess nicht durch wiederholte Mikropartikelkollisionen, sondern hauptsächlich durch ein singuläres Ereignis eingeleitet wird, bei dem genügend Energie für die Freisetzung von Elektronen und gasförmiger Materie für die rapide Entwicklung des dielektrischen Durchschlags in der Vakuumschaltröhre bereitgestellt wird.