真空滅弧室現(xiàn)場檢測方法分析

　　真空斷路器的核心部件是真空滅弧室(真空泡)，真空斷路器在運(yùn)行過程中其真空滅弧室會(huì)有不同程度的泄漏，有的甚至在預(yù)期使用壽命范圍內(nèi)就可能泄漏到無法正常工作的地步，在這種情況下進(jìn)行操作就會(huì)造成嚴(yán)重的后果，斷路器">真空斷路器事故大多是由此原因引起。所以定期檢測真空滅弧室的好壞成了一項(xiàng)十分重要的工作。

　　2、現(xiàn)場檢測真空滅弧室的方法

　　現(xiàn)場檢測真空滅弧室常用的方法是工頻耐壓法，隨著測試技術(shù)的發(fā)展，真空度測試法也在現(xiàn)場逐漸得到廣泛運(yùn)用。

　　2.1工頻耐壓法

　　真空斷路器處于開斷狀態(tài)下，在動(dòng)、靜觸頭之間施加一定的工頻電壓(電壓值按廠家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一般10kV等級(jí)加42kV)，檢測泄漏電流的大小及觀察滅弧室內(nèi)的放電現(xiàn)象，真空滅弧室內(nèi)部不應(yīng)有持續(xù)的放電現(xiàn)象，否則應(yīng)更換真空滅弧室口工頻耐壓法實(shí)際上是判斷真空滅弧室真空度是否符合要求的一種間接方法。如果真空滅弧室有泄漏，真空滅弧室內(nèi)氣體壓力升高到一定程度，觸頭間比較短的間隙就不能承受試驗(yàn)電壓，甚至在升壓過程中就會(huì)出現(xiàn)放電擊穿現(xiàn)象。工頻耐壓法的優(yōu)點(diǎn)是原理簡單操作方便，能定性地檢測真空滅弧室的好壞。交接試驗(yàn)時(shí)要注意，作工頻耐壓前要把斷路器">真空斷路器觸頭機(jī)械行程調(diào)整為要求值后再加壓試驗(yàn)。

　　2.2真空度測試法

　　(1)真空度測試原理 

　　真空度測試法直接測試真空滅弧室的真空度(此文中真空度表示的其實(shí)是滅弧室內(nèi)氣體的絕對(duì)壓力，以Pa為單位，與一般的真空度含義不同)來判斷真空滅弧室的好壞�，F(xiàn)場使用的真空度測試儀大多為免拆卸型產(chǎn)品，儀器采用了先進(jìn)的同步脈沖磁控放電及單片機(jī)技術(shù)。簡要機(jī)理如下：稀薄氣體分子被強(qiáng)電場激發(fā)出來的電子碰撞而發(fā)生電離，從而形成較大的可測量的離子電流。由于該離子電流與真空度的對(duì)數(shù)值基本成線性關(guān)系，只要測量離子電流就可以得到真空度值。加磁場的目的在于加長電子的行程增加與氣體分子的碰撞機(jī)率，增大離子電流，從而降低對(duì)外加電場的強(qiáng)度要求。離子電流的測量范圍與測量值與外加電場、磁場強(qiáng)度以及觸頭開距都有關(guān)系，但主要取決于外加電場和磁場的強(qiáng)度以及磁場的方向。要注意的是，斷路器">真空斷路器在施加電場和磁場的情況下，存在吸氣和放氣效應(yīng)，為了準(zhǔn)確測量口往往采用同步施加脈沖磁場和電場的方法，這就是脈沖磁控放電法的基本原理。

　　(2)測試方法

　　將真空滅弧室動(dòng)、靜觸頭分開，施加脈沖高壓，將電磁線圈繞于滅弧室外側(cè)，向線圈通以大電流，從而在滅弧室內(nèi)產(chǎn)生與高壓電場同步的脈沖磁場，這樣，在脈沖磁場的作用下，滅弧室中的電子作螺旋運(yùn)動(dòng)，并與殘余氣體分子發(fā)生碰撞電離，所產(chǎn)生的離子電流與殘余氣體密度即真空度近似成比例關(guān)系。對(duì)于直徑不同的真空泡，同等真空度條件下，離子電流大小也不相同，通過實(shí)驗(yàn)可以標(biāo)定出各種管型的真空度與離子電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線，當(dāng)測知離子電流后，就可以通過查詢該管型的離子電流-真空度關(guān)系曲線獲得該管型的真空度，這一過程由單片機(jī)自動(dòng)完成。

　　(3)真空滅弧室真空度的標(biāo)準(zhǔn)

　　真空斷路器的安全運(yùn)行有重要影響，而真空度又是真空滅弧室的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)此有關(guān)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)都作出明確要求。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《10~35kV戶內(nèi)高壓斷路器">真空斷路器訂貨技術(shù)條件(DL403-91)》規(guī)定，斷路器">真空斷路器滅弧室在有效期15～20年末，真空滅弧室真空度不得大于6.6×10-2Pa[l]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《3.6~405KV戶內(nèi)交流高壓斷路器">真空斷路器(JB3855-1996)》規(guī)定，用于裝配斷路器">真空斷路器的真空滅弧室內(nèi)的氣體壓力應(yīng)低于1.33×10-3Pa[2]。

　　3、工頻耐壓法及真空度測試法的優(yōu)缺點(diǎn)

　　3.1真空滅弧室漏氣故障

　　真空滅弧室漏氣的故障可分為兩種類型，一種為“硬故障”即外亮破裂、波紋管破損而進(jìn)氣，使滅弧室失去真空度，與周圍大氣相通;另一種為"軟故障"即滅弧室并未與大氣相通，而是由于制造工藝、運(yùn)輸、安裝及使用維護(hù)等原因，使滅弧室內(nèi)的氣體壓力高于允許值，滅弧室不能滿足正常開斷容量，存在潛伏性故障。傳統(tǒng)的檢測方法一工頻耐壓法，對(duì)真空滅弧室的“硬故障”比較有效，能定性的區(qū)分真空滅弧室的好壞;但對(duì)“軟故障”就無能為力。因?yàn)楫?dāng)真空度在1×104Pa～1×10-3Pa之間時(shí)，工頻耐壓試驗(yàn)都能通過，不能分辨出其中的差別，真空度測試儀可以對(duì)1×10-lpa～1×10-5pa范圍內(nèi)的真空度進(jìn)行準(zhǔn)確測量掌握滅弧室真空度的變化情況，了解真空滅弧室的泄漏發(fā)展情況，使得對(duì)真空滅弧室的檢測從定性上升到定量階段，并且可以根據(jù)一定間隔時(shí)期內(nèi)真空度的變化情況推算出真空滅弧室的使用壽命這對(duì)保障斷路器">真空斷路器運(yùn)行的可靠性提供了一種技術(shù)手段。例如某變電站同一批10KV斷路器">真空斷路器，絕大多數(shù)真空滅弧室真空度壓力低于6.60×10-4pa，但有一只真空度壓力為3.12×10-3pa，雖然也在合格范圍內(nèi)，工頻耐壓試驗(yàn)也通過，但與同類滅弧室相比較，其真空度差一些，對(duì)這類型真空滅弧室應(yīng)作重點(diǎn)監(jiān)測，掌握其真空度的變換趨勢。

　　3.2真空度測試

　　真空度測試儀受測試范圍限制(1×10-1pa～l×10-5Pa)，超出測試范圍，真空度測試儀所依賴的離子電流與殘余氣體密度即真空度近似成比例的關(guān)系有所變化，不能保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。特別是對(duì)于全漏(與大氣相通)的“硬故障”，測試值剛好與真空度良好時(shí)的數(shù)值接近，容易引起錯(cuò)誤判斷。其原因可以用氣體碰撞理論及儀器測試真空度的原理來解釋：真空滅弧室氣體壓力增大，也可以同氣體壓力很小時(shí)一樣在滅弧室斷口間只流過很小的離子電流，因?yàn)闅怏w壓力大時(shí)，氣體密度變大，電子的平均自由行程減小，這時(shí)雖然碰撞次數(shù)增多，但由于電子積累的動(dòng)能較小引起氣體分子電離的可能性反而降低，這就導(dǎo)致真空度測試儀錯(cuò)誤的指示為真空度較好(壓力小)口測試真空度前，我們不能準(zhǔn)確判斷滅弧室真空度是否在測試范圍內(nèi)，也就不能保證真空度測試儀所測真空度的準(zhǔn)確性，因此在現(xiàn)場真空滅弧室檢測工作中不能省掉工頻耐壓試驗(yàn)。如果真空滅弧室通過工頻耐壓試驗(yàn)，可以保證真空滅弧室的真空度在真空度測試儀的測試范圍之內(nèi)，再進(jìn)行真空度測試，就能保證真空度測試的準(zhǔn)確性�？傊�，真空度測試和工頻耐壓試驗(yàn)，兩種方法應(yīng)互相補(bǔ)充才能對(duì)真空滅弧室作出準(zhǔn)確診斷�，F(xiàn)場工作中我們曾經(jīng)遇到三起真空滅弧室有缺陷但