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1、真空断路器真空灭弧室现场检测随着断路器技术的发展，真空断路器其自身的优越特性在电网中压领域得到广泛应用，特别是断路器“无油化”改造工程的实施。真空断路器在电力系统中压领域的占有率越来越高。目前，真空断路器在油田范围内，数量非常大，据粗略统计，已有 2 万余台，主要应用于 6-35kV 电压等级的高压电网。随着运行时间的逐年增加，真空灭弧室的性能逐渐发生劣化，灭弧室的真空度逐渐下降，直接影响到断路器的正常运行。真空断路器的核心部件是真空灭弧室（真空泡） ，真空断路器在运行过程中其真空灭弧室会有不同程度的泄漏，有的甚至在预期使用寿命范围内将可能泄漏到无法正常工作的地步。在这种情况下，进行开合操作就
2、会造成严重后果，真空断路器的事故大多是由此原因引起的。所以定期检测真空灭弧室的好坏是一项重要的工作。试技术的发展，真空度测试法在现场测试中更具有现实意义。 工频耐压法工频耐压法是使真空断路器处于开断状态下，在动、静触头之间施加一定的工频电压（电压值一般按厂家技术标准施加） ，检测其泄漏电流的大小及观察灭弧室内的放电现象，真空灭弧室内不应有持续的放电现象，否则应更换真空灭弧室（真空泡） 。工频耐压法实际上是判断真空灭弧室真空度是否符合要求的一种间接方法。如果真空灭弧室有泄漏，真空灭弧室内将存在气体，气体压力升高到一定程度，触头间比较短的间隙就不能承受试验电压，甚至在升压过程中就会出现放电击穿的现
3、象。工频耐压法的优点是原理简单操作方便，能定性的检测真空灭弧室的好坏。在进行试验时，应注意在工频耐压前要把真空断路器触头机械行程调整为要求之后再加压试验，否则会造成误判断。 真空度测试法1.真空度测试原理。真空度测试法是直接测试真空灭弧室的真空度（本文中真空度表示的其实是灭弧室内的气体的绝对压力，以 Pa 为单位，与一般的真空度含义不同） ，以此来判断真空灭弧室的好坏。其简单机理如下：灭弧室内少量稀薄气体分子被强电场激发出来的电子碰撞而发生电离，从而形成较大的可测量的离子电流。由于该离子电流与真空度的对数值基本成线性关系，只要测量离子电流就可以得到真空度值。在施加电场的同时可对真空灭弧室施加一
4、定的磁场，以加长电子的行程和增加电子与气体分子的碰撞机率，增大离子电流，从而降低对外加电场强度的要求。离子电流的测量范围与测量值和外加电场，磁场强度以及灭弧室内触头开距都有关系，但主要取决于外加电场和磁场的强度以及磁场的方向。需要注意的是，真空断路器在施加电场和磁场的情况下，存在吸气和放气效应，为了能够准确的测量，可采用同步施加脉冲磁场和电场的方法，这就是脉冲磁控放电法的基本原理。2.测试方法。将真空灭弧室动、静触头分开，施加脉冲高压，将电磁线圈绕于灭弧室外侧，向线圈通以较大的电流，从而在灭弧室内产生高压电场和同步的脉冲磁场。在脉冲磁场的作用下，灭弧室中被电场激发出来的电子作螺旋运动，并与残余
5、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泡，在同等真空度条件下，离子电流大小也不同，通过试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-真空度关系曲线获得该管型的真空度。这一过程可采用单片机技术自动完成。3.真空灭弧室真空度的标准。1.真空灭弧室漏气故障检测。真空灭弧室漏气的故障可分为两种类型，一种为“硬故障”即外壳破裂、波纹管破损而进气，使灭弧室失去真空度，与周围大气相通；另一种为“软故障”即灭弧室并未与大气相通，而是由于制造工艺、运输、安装以及使用维护等原因，使灭弧室内的气体压力
6、高于允许值，灭弧室不能满足正常开断容量，存在潜伏性故障。传统的检测方法工频耐压法，对真空灭弧室的“硬故障”比较有效，能定性的区分真空断路器的好坏；但对“软故障”就无能为力。因为当真空度在 1104Pa110 -3Pa 之间时，工频耐压试验一般都能通过，不能分辨出其中的差别。而采用真空度测试法，即采用真空度测试仪可以对 110-1Pa110 -5Pa 范围内的真空度进行准确测量掌握灭弧室真空度的变化情况，了解真空灭弧室的泄漏发展情况，使得对真空灭弧室的检测从定性上升到定量阶段，并且可以根据一定时间间隔时期内真空度的变化情况推算出真空灭弧室的使用寿命。这对保障真空断路器运行的可靠性提供了一种技术手
7、段。例如我在新疆塔河油田对索拉发电站内 10kV 真空断路器进行测试时，绝大多数真空灭弧室真空度压力低于 6.6010-4Pa，但有一只真空泡真空度压力为 3.1210-3Pa，虽然也在合格范围内，工频耐压试验也通过，但与同类灭弧室相比较，其真空度明显差了一些，对这类型真空灭弧室应作重点监测，掌握其真空度的变化趋势。2.真空度测试。真空度测试受测试范围限制，目前一般真空度测试仪测试范围均在 110-1Pa110 -5Pa 之间，超出这个范围，真空度测试仪所依赖的离子电流与残余气体密度（真空度）近似成比例的关系有所改变，不能保证测试结果的正确性。特别是对于全漏（与大气相通）的“硬故障” ，测试值
8、刚好与真空度良好时的数值接近，容易引起错误判断。其原因可以用气体碰撞理论及仪器测试真空度的原理来解释：真空灭弧室气体压力增大，也可以同气体压力很小时一样在灭弧室断口间只流过很小的离子电流。因为气体压力大时，气体密度大，电子的平均自由行程减小，这时虽然碰撞次数增多，但由于电子积累的动能较小，引起气体分子电离的可能性反而降低，这就导致真空度测试仪测试错误的指示为真空度较好（压力小） 。测试真空度前，我们不知道灭弧室真空度是否在测试仪测试范围内，也就无从得证真空度测试仪所测真空度的正确性，因此在现场真空灭弧室检测工作中不能省掉工频耐压试验，如果真空灭弧室通过工频耐压试验，可以保证真空灭弧室的真空度在
9、真空度测试仪的测试范围之内，再进行真空度测试，就能保证真空度测试的准确性。总之，真空度测试和工频耐压试验，两种方法互相补充才能对真空灭弧室做出准确判断。在新疆时，为了检验新购的真空开关真空度测试仪的测试性能，我曾进行过专门的实例测试：第一例，灭弧室玻璃罩已明显破损，形成全漏（与大气相通） ，当地海拔 180m，大气压为 9.2104Pa，但真空度测试值却基本正常；第二例，灭弧室断口间电压加至 9.8kV 时击穿，但真空度测试值基本正常；第三例，灭弧室断口间绝缘仅 4.5M，断口间刚刚升压，电流激增，真空度测试值却在合格范围内。可见，仅仅由真空度测试来判断真空灭弧室的好坏是不可靠的，是有必要的前
10、提的。但必须指出的是：我们在现场检测中遇到的真空灭弧室的问题，绝大多数都是潜伏性故障，即“软故障” ，也就是说，通常进行工频耐压试验都是能通过的，这就必须用真空度测试来进行定量分析了。3.现场对安装好的或正在运行的真空断路器真空灭弧室进行工频耐压试验时遇到的困难。如果母线不停电，真空灭弧室断口耐压试验不易实施。以 10kV真空断路器为例，厂家要求真空灭弧室断口两侧施加工频电压42kV。由于 10kV 母线带电，不能从断路器上接线板加压（下接线板接地） ，因断路器上侧隔离开关断口距离不能满足试验电压要求，尽管可以采取在隔离刀闸断口处加绝缘隔板的措施来解决，但风险太大，试验人员一般不敢采用；采取从
11、断路器下接线板加压（上接线板接地）的加压方式，又因下接线板连接有干式 CT 及断路器绝缘拉杆等设备，它们的最高加压标准为 30kV，因此灭弧室断口也只能加30kV，试验电压偏低，降低了试验检测灭弧室缺陷的灵敏度。而对于 35kV 真空断路器，现场就更不易实施工频耐压试验了。4.现场进行真空灭弧室真空度测试遇到的困难。对于手车式真空断路器做真空度测试比较方便；对于固定柜式真空断路器现场进行真空度测试，拆接线有些麻烦费时。高压开关柜内空间狭小，试验人员接线不方便，接线测试前还要拆除开关出线电缆，下侧避雷器，阻容吸收器等，比较费时费力。1.真空度测试，使我们对真空断路器真空灭弧室的检测从定性上升到定
12、量阶段，能掌握真空灭弧室泄漏发展变化情况，并能估算其使用寿命，对于发现潜伏性故障是非常灵敏有效的。2.真空度测试不能取代传统的工频耐压试验，由于受测试范围限制（110 -5Pa110 -1Pa） ，必须配合工频耐压试验才能对真空灭弧室做出准确的诊断。3.测试前应先仔细检查真空灭弧室外观，如有破损不必作其他试验，应立即更换；真空度测试虽良好但工频耐压没通过的灭弧室必须更换；工频耐压通过但真空度不合格的灭弧室也必须更换；耐压通过，真空度也合格，但真空度下降明显或下降较快的要加强检测。4.目前，真空度测试技术在油田电网检测中还未开展，面临电网中运行着的大量的真空断路器，此项测试技术是应该也是必须尽快开展实施的。赵深友
