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真空开关真空度检测的重要性

浏览次数:384发布日期:2015-07-14

真空开关真空度检测的重要性:

真空开关问世四十年来,由于其具有体积小,重量轻,寿命长,可靠性高,维护简单等一系列优点,在配电系统中得到了广泛应用。其中可靠性一项,据国外的调查,使用真空开关的年故障率在千分之一以下,远低于油开关的年故障率,而其中70%-80%为机械上的故障,真空灭弧室的年故障率低于0.01%。但国产真空开关的质量与工业发达国家的产品相比,可靠性方面仍有较大差距。特别是真空灭弧室,各厂家间质量参差不齐,即使是一些知名厂家的产品,质量也不稳定。因此对真空开关真空度的检测应有一个正确认识。
  真空开关的绝缘和灭弧介质是真空。真空灭弧室成品出厂时灭弧室内压强一般要求在10-5Pa以上。随着存放和运行时间的增加,灭弧室内的压强会逐渐增加,使灭弧室zui终失效。真空灭弧室内压强升高的原因:一方面是由于机械损坏导致波纹管破裂,使灭弧室内部与大气相通;另一方面是由于材料放气和灭弧室漏气,这是大部分运行中的灭弧室失效的主要原因。
  真空灭弧室的波纹管是保证动触头在一定范围内运动和长期使灭弧室保持高真空的重要元件,要求有很高的机械寿命。波纹管本身存在的装配、材料(夹杂、微裂纹、划伤)等方面的缺陷都会严重影响真空灭弧室的寿命。同时真空开关的工作条件、操作机构的安装调整质量等都会影响波纹管的使用寿命。
  材料放气和灭弧室漏气是使真空灭弧室内压强升高的另一个原因。引起真空度发生变化的材料放气包括材料表面吸附的气体和触头材料中所含的气体杂质。有研究表明,在经过有限次的分合后,气体的析出与触头电弧蒸散生成物的吸气可以达到平衡,不再影响灭弧室真空度的变化。同时气体的渗透也会造成真空灭弧室压强的升高。但由于渗透率较小,因此渗透现象对灭弧室压强升高的影响并不明显。
  而引起真空灭弧室压强持续升高的zui重要的原因是漏孔漏气。理想真空室的漏气率应为零,但在实际应用中是不可能的。在真空灭弧室的制造过程中,通过氦质谱检漏仪可以检测出漏气率大于1x10-7Torr?升/秒(1Torr=133.322Pa)的产品。而通过静置存放可以将漏气率大于1x10-11Torr?升/秒的产品检出。但是如果要求真空灭弧室能达到使用寿命(一般为10-20年),那么由公式:
  Q=V(P2-P1)/T
  式中:Q—漏气率(Torr?升/秒);
  V—真空灭弧室的内部容积;
  P—真空灭弧室的内部真空压力。
  可算出灭弧室的允许漏气速率只能达到10-13数量级。而气体渗透的速率已经接近这个允许值。因此1x10-11Torr?升/秒的漏气率对灭弧室的使用寿命仍有较大影响。而一些存在制造缺陷的真空灭弧室会在运行过程中因各种因素导致漏气加剧,这更大大缩短了真空灭弧室的使用寿命。
  由上述分析可以看出,即使是一个质量完全合格的真空灭弧室,在运行过程中内部压强也始终处于不断变化之中。由于真空灭弧室内压强的升高是一个动态的过程,而每个灭弧室的内部压强、漏气率又有着很大差异,因此要准确判断灭弧室失效的时间十分困难。特别是对于一些使用时间较长的真空开关,如果缺乏有效的监控,对设备的安全运行是十分不利的。
  目前对运行中的真空开关一般采用工频耐压法作为真空灭弧室真空度检测的主要手段。这种方法操作十分简单。但是由于在10-2Pa以上,击穿电压不再随着压强的下降而增大。因此工频耐压法只能定性的判断灭弧室内真空度的上限。实际测量中,当真空灭弧室内压强高于(10-1-10-2)Pa甚至达到1Pa时击穿电压也没有实际下降。因此采用这种方法测量度很低,只能定性判断出一些严重漏气劣化的灭弧室,而对处于临界状态的灭弧室无能为力。因此仅靠定性的真空度检测方法是无法保证设备在试验周期内的安全稳定运行。
  真空灭弧室真空度检测zui理想的方法应该是在线监测。但是这种方法大都停留在理论上。特别是对于手车柜这一类型的开关柜,更是无能为力。目前真空度定量检测的方法有磁控法等多种。但测量时需将真空灭弧室拆下,过程比较复杂,这使得使用者不愿开展这项工作。而现在出现的一些不需拆卸灭弧室的测试方法,在准确性上又不尽如人意。因此,如何确定真空开关真空度定量检测的周期、对象等,是一个值得深入探讨的问题。

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