真空滅弧室真空度的測量與管理

孟麗

摘 要：真空滅弧室是真空開關(guān)的核心部件，它是以真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)的。真空滅弧室內(nèi)的真空度將直接影響真空開關(guān)的性能。該文介紹了一種脈沖磁控放電法，該方法利用真空滅弧室自身的結(jié)構(gòu)特點制造出真空度測試儀，通過測量放電電流值，并根據(jù)放電電流與真空度的關(guān)系測量真空滅弧室內(nèi)部的真空度。該文還介紹了如何計算真空度管理值。利用有效的測量方法和真空度管理，可以有效地控制由于真空滅弧室真空度給電力運行帶來的不良后果。

關(guān)鍵詞：真空滅弧室；真空度測量；管理值計算

中圖分類號：TM61 文獻標(biāo)志碼：A

0 引言

真空滅弧室內(nèi)的真空度會直接影響真空開關(guān)的性能。該文介紹了一種脈沖磁控放電法，測量放電電流值和真空滅弧室內(nèi)部真空度并對其進行真空度調(diào)整，可以有效地控制真空滅弧室真空度對電力運行造成的后果。

1 真空滅弧室內(nèi)部氣體壓力（真空度）和擊穿電壓的關(guān)系

從圖1（巴森曲線）可以看出，在高真空度的范圍內(nèi)有一個較高且比較穩(wěn)定的擊穿電壓，且與真空度的變化無關(guān)。在低真空的范圍內(nèi)，隨著真空滅弧室內(nèi)部壓力的增加，擊穿電壓明顯下降，降到谷底后隨著氣體壓力的繼續(xù)增加，擊穿電壓反而有小幅度的升高。

2 真空滅弧室真空度與放電電流的特性關(guān)系（PMG特性）

真空滅弧室真空度與放電電流的特性關(guān)系如圖2所示，放電電流越大真空度越低，也就是說，放電電流越大真空滅弧室內(nèi)部壓力越大。真空滅弧室的真空度與放電電流的特性關(guān)系不僅取決于電場和磁場的大小和方向、電極間的開距、真空滅弧室在線圈中的位置、測量持續(xù)時間等參數(shù)，還受真空滅弧室的結(jié)構(gòu)和尺寸的影響。

3 真空滅弧室真空度的測量方法

圖3中真空管為真空滅弧室，位于電磁線圈中心，當(dāng)電流通過線圈時，在真空滅弧室電極間產(chǎn)生縱向磁場。若在分開的電極間施加數(shù)千伏的直流電壓，將產(chǎn)生可測量的放電效應(yīng)。這時由于電場在觸頭附近幾乎與磁場垂直相交，使存在于真空滅弧室內(nèi)的少量自由電子在向陽極運動的途中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這部分電子成圓形或螺旋形路線運動，這就顯著增加了電子運動的自由途徑以及參與氣體分子碰撞電離的概率，從而獲得一個穩(wěn)定的可測量的放電過程。放電電流的大小受真空滅弧室內(nèi)存在的氣體分子的影響，并與內(nèi)部壓力近似成正比，所以可以根據(jù)放電電流大小來測量其內(nèi)部壓力。

4 真空滅弧室真空度管理值的計算

真空滅弧室制成后，并不能永遠維持其原來的真空壓力，隨著存放時間的增加，真空滅弧室的真空度將降低，其主要原因在于絕緣外殼等密封件和焊縫的慢性漏氣，以及內(nèi)部零部件的放氣。根據(jù)真空滅弧室制作后放置一定時間（Tt）的內(nèi)部真空度（Pt）來管理真空壽命，真空壽命（T1）的表達式為：

以1個12 kV/31.5 kA等級的真空滅弧室為例，計算其真空度管理值，在開距為9 mm、加壓端為動端、接地端為靜端、放置時間為6日、磁界電流為2.75 A的條件下， 該管型的極限真空度：P1=3.0Pa。

根據(jù)公式（2）來推算在60年、30年、20年的真空壽命管理年限下的真空度管理值，放置6天，極限真空度3 Pa。

真空滅弧室生產(chǎn)廠家可根據(jù)真空滅弧室在不同使用場合的重要程度來設(shè)定管理年限，根據(jù)管理年限來選取真空度管理值。

5 結(jié)語

在實際生產(chǎn)中，不同型號的真空滅弧室由于施加工頻電壓的大小、電極間的開距、真空滅弧室的結(jié)構(gòu)和尺寸等因素的不同，真空滅弧室內(nèi)部壓力和擊穿電壓的關(guān)系曲線有所不同；不同型號的真空滅弧室由于施加的電場和磁場的大小和方向、真空滅弧室的結(jié)構(gòu)和尺寸、電極間的開距、真空滅弧室在線圈中的位置、測量持續(xù)時間等的不同，放電電流與真空度的關(guān)系曲線有所不同，因此必須對不同型號的真空滅弧室在同類型裝置上進行定標(biāo)測試，測出不同型號真空滅弧室的實測巴森曲線、真空度和放電電流的關(guān)系曲線，確定真空度管理值，有效控制產(chǎn)品的品質(zhì)，為電力系統(tǒng)提供更可靠的真空滅弧室，提高電力系統(tǒng)中真空開關(guān)運行的安全性與可靠性。

參考文獻

[1]王季梅.真空滅弧室設(shè)計、制造及其應(yīng)用[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1993.