1、概述
真空開關問世雖然已經有四十年了,但在國內配電系統中大規模使用的時間并不長,一些地方只是近幾年才開始在變電站中大量使用真空開關。相對于油開關,真空開關具有體積、重量輕、壽命長、可靠性高、噪音小,無污染、維護簡單等優點。
由于價格的原因,國內配電系統大多使用國產真空開關,雖然通過引進國外技術,國產真空開關的質量已經有了很大的提高,但是與工業發達國家的產品相比,可靠性方面還是有較大的差距,特別是真空滅弧室,各生產廠家間質量參差不齊,即使是一個質量完全合格的真空滅弧室,在運行過程中內部壓強也始終處于不斷變化之中。在試驗或運行時由于真空滅弧室漏氣而導致的真空開關故障時有發現。
目前許多地方仍采用工頻耐壓作為真空滅弧室真空度檢測的主要手段。這種方法操作十分簡單,工頻耐壓法只能發現真空度嚴重下降的真空滅弧室,當真空滅弧室的真空度下降至10-2~10-1 Pa時,擊穿電壓不再隨著壓降的下降而增大,工頻耐壓仍能通過,因此工頻耐壓只能定性的判斷滅弧室內真空度的上限,無法有效發現設備安全隱患。
實際測量中,當真空滅弧室內壓強高于(10-1~10-2 Pa ),甚至達到1Pa 時擊穿電壓也沒有實際下降。因此采用這種方法測量精確度很低,只能定性判斷出一些嚴重漏氣劣化的滅弧室,而對處于臨界狀態的滅弧室無能為力。因此,僅靠定性的真空度檢測方法是無法保證設備在試驗周期內的安全穩定運行。
因此在真空開關周期性試驗時采用定量檢測真空度的方法就十分必要,目前真空滅弧室真空度的測量技術主要采用較為流行的磁控放電(潘寧放電)技術,即在滅弧室兩端施加高壓電場,以使管內殘余氣體中的電子從陰極向陽極移動過程中獲得足以使氣體分子碰撞后產生電離的動能,同時在管外施加磁場以使電子的移動軌跡改變,增大其移動路徑,從而提高電子與殘余氣體分子電離以產生新電子,形成足夠大的電離離子流,收集這些離子流并使其大小即可間接反映真空度的高低。工程上可準確找到離子流大小與真空度高低之間的關系曲線,即離子流大說明殘余氣體多,真空度低;離子流小說明殘余氣體少,真空度高。
現在真空度測試儀生產廠家基本都不用拆卸滅弧室就可以直接測試了,使檢測的程序大大簡化,采用同一臺儀器在不同時期測得的真空度還是具有可比性的。在正常情況下,運行中每個真空滅弧室內的壓強升高與實踐大致呈線性關系,但不同滅弧室間的變化曲線都不相同。因此使用者需要通過對檢測數據的積累和分析,對每個真空滅弧室內壓強變化的趨勢有一個一般性的判斷。隨著真空開關運行時間的增加,這種判斷就越來越顯得必要。如果檢測數據出現異常的波動,或者所測得的壓強值已接近臨界值時,就有必要縮短檢測周期,以最大限度避免在正常試驗周期內由于真空滅弧室失效而引發事故。
2、真空度測試儀原理
真空度測試儀是真空滅弧室的真空度檢測設備,在外激勵電源、真空滅弧室的幾何尺寸、所用材料一定時,真空滅弧室的真空度與電離的電荷量有較為準確對應關系,現代真空度測試儀是以單片計算為主控單元,在原理上采用電離電荷量來做標定,改變了早期采用電流峰值作標定的方法,這樣在物理原理上有更好的準確性,而且有效的抑制了測試過程中脈沖電流的干擾,使測試穩定、可靠。
根據機械工業行業要求,真空泡的出廠真空度值不低于1.33×10-3 Pa,而運行中當內部壓強在6.6×10-2 Pa以下時,擊穿電壓不再隨著真空度的變化而變化,如果用耐壓法檢驗,只能獲知內部壓強在6.6×10-2 Pa以下,而得不到具體的數值。
對處于分斷狀態的真空滅弧室兩端加高壓時,會有數值不等的幾個微安的漏電電流,此漏電電流即使是同型號的真空滅弧室也有較大的個體差異,尤其是對于安裝好的真空滅弧室,其周邊的絕緣支撐件也有漏電流,這些漏電流的量值非常不穩定。因此,采用兩次起動高壓的方法,可比較有效地扣除漏電電流的影響,保證了無論是安裝好的還是待裝的真空滅弧室的真空度計量精度。
真空滅弧室由于其幾何尺寸、材料的不同,當內部真空度和外加激勵電源一定時,其放電電荷量是不同的,為測量需要,對每一種真空滅弧室應有對應的從電離電荷量到真空度的推算曲線。儀器可通過數學處理,將真空滅弧室的電離電荷和真空度關系的數據特征曲線參數內置到儀器中。

