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浅论真空断路器灭弧室真空度检测方式

随着近几年我国配电系统“无油化”改造的顺利实施,真空断路器的应用越来越广泛。真空断路器的核心部分是灭弧室,由于灭弧室是以真空条件作为其工作基础的。因此,其真空度将直接影响到电力系统的运行安全性。 真空开关较之油开关而言,它具有开断容量大,灭弧性能好,机械寿命长,运行维护量小,检修量小,检修周期长等特点。虽然真空开关缺陷率和故障率较低,但较突出的问题是真空泡的真空度检测问题,它不象油开关,SF6开关那样容易检查其介质量。有些真空开关在运行过程中其真空灭弧室含有不同程度的泄露,有的在寿命范围内就可能泄露到无法正常开断的地步。系统中有报道称,因真空泡真空度达不到要求,而引起开关爆炸,造成三相短路,酿成重大事故等。因此,对真空泡真空度的检测必须引起高度重视。 一、 真空灭弧室基本结构和原理 真空断路器的灭弧室每一只为不可拆卸的整体,动、静能为分别焊在动、静导电杆上。静导电杆焊在上法兰盘上,动导电杆上焊一波纹管在导向套内运行。波纹管及导向套焊在下法兰盘上,由瓷柱支撑的金属圆筒屏罩在动静触头外面,再与玻璃外壳形成密封的腔体。该腔体经过抽真空,真空度一般在10-6Pa以上。当合、分闸操作时,动导电杆上下波动,波纹管被压缩或拉伸,使真空灭弧室内的真空度得到保持。 在真空中由于气体分子的平均自由行程很大,气体不容量产生游离,真空的绝缘强度比大气的绝缘强度要高得多。当开关分闸时,触头间产生电弧,触头表面在高温下挥发出金属蒸气,由于触头设计为特殊形状,在电流通过产生磁场,电弧在此磁场力的作用下沿触头表面切线方向快速运动,在金属圆筒(即屏蔽罩)上凝结了部分金属蒸气,电弧在自然过零时就熄灭了,触头间的介质强度又迅速恢复起来。 二、基本测试方法 1、传统方法:工频耐压法,即真空开关处于开断状态下,在动静触头之间施加一定的压力,检测泄露电流的大小或观察灭弧室内的放电现象,由此推断真空度的好坏。这种方法的优点是方法简单,其缺点是,只能定性检测真空度的好坏,而且由于施加的电压不高,真空度在10-5~3Pa之间,无法分辨,即耐压法的实验结果基本是一样的,所以无法合理地判断发展性泄露(即同一个真空开关和上次相比有多大程度的泄露)。这种方法只能粗略地判断其真空度严重劣化的灭弧室,属定质检测。 2、 近年研发成果:励磁放电,电离电荷采样原理,属定性定量检测。 三、关于电离电荷采样的测试原理 将灭弧室两触头拉开一定的开距施加脉冲高压,将励磁线圈绕于灭弧室内外两侧,向线圈通以大电流,从而在灭弧室内产生与高压同步的脉冲磁场。这样,在脉冲磁场的作用下,灭弧室中的电子作螺旋运动,并与残余气体分子发生碰撞电离,所产生的离子电流与残余气体密度(即真空度)近似成比例关系。对于直径不同的真空管,在同真空度条件下,离子电流的大小也不相同。通过实验可以标定出各种管型的真空度与离子电流的对应关系曲线。当测知离子电流后,就可以通过查询该管型的离子电流一一真空度曲线获得该管型的真空度,这一过程由计算机自动完成。 另外,由于真空灭弧室其几何尺寸、材料的不同,当内部真空度和外加激励电源一定时,其放电电荷量是不同的,并且有相当的差异。为准确测量,对每一种真空灭弧室必须有对应的从电离电荷量到真空推算曲线。 针对引测量曲线,目前国内厂矿家出厂的真空度测试仪设备,如采用电离电荷法采样,有较大区别的是分别具有一条、三条、五条测量曲线,*多的是具有35条测量曲线,所以检测的数据的准确性出现许多争议。主要缘于收集该曲线价格比较昂贵,具较难收集。 一般情况下,真空度的测量范围为10-1~10-4,根据国家标准真空度在6.6×10-2Pa以下,属不合格范围,应予以淘汰. 依据《高压断路器定货技术条件》(99)对于运行中的真空断路器其真空灭弧室的真空度不得大于6.6×10-2Pa和电力部颁标准1.33×10-2Pa,当真空度大于10-2 Pa时建议真空管报废。 真空开关管的有效期(包括储存期和使用年限)一般在15~20年左右,在允许期之末,真空度不得大于6.6×10-2Pa。对于储存期的真空管也应在规定的使用有效期内进行检查,其真空度也不得大于6.6×10-2Pa。可由正式计算储存期。 T=6.6×10-2Pa-Pn/Pn+1-Pn×tn/365 Pn:真空度测量值 Pn+1:静止后真空度复测值 tn:不少于7天 根据真空开关使用单位经验,建议投产后3个月、6个月、1年各进行一次预防性试验,然后再按正常的预试周期进行预试,从而达到在真空开关不稳定期间内加强对其运行检测的目的。通过测量试验和统计对真空泡的运行状态作出综合判断。 四、 选购真空度测试仪应注意的问题: 1、 测量值的准确性,避免模拟数据; 2、 现场抗扰性,避免死机现象; 3、 安全隐患,防止发生电击伤人现象; 4、 选用较**的测量曲线的真空度测试仪。 四、 结束语 真空开关作为我国电力行业日趋普及的高压电器,其内部的真空度直接影响着开断性能,关系着电力系统运行的安全性,因此,灭弧室的真空度检测是非常必要且重要的。面对市场上质量与价格众多的设备产品如何选择也是相当重要的。

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