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一、真空滅弧室基本結(jié)構(gòu)和原理
真空斷路器的滅弧室每一只為一不可拆卸的整體,動、靜能為分別焊在動、靜導(dǎo)電桿上。靜導(dǎo)電桿焊在上法蘭盤上,動導(dǎo)電桿上焊一波紋管在導(dǎo)向套內(nèi)運動。波紋管及導(dǎo)向套焊在下法蘭盤上,由瓷柱支撐的金屬圓筒屏蔽罩在動靜觸頭外面,再與玻璃外殼形成一密封的腔體。該腔體經(jīng)過抽真空,真空度一般在10-6Pa以上。當(dāng)合、分閘操作時,動導(dǎo)電桿上下運動,波紋管被壓縮或拉伸,使真空滅弧室內(nèi)的真空度得到保持。
在真空中由于氣體分子的平均自由行程很大,氣體不容易產(chǎn)生游離,真空的絕緣強度比大氣的絕緣強度要高得多。當(dāng)開關(guān)分閘時,觸頭間產(chǎn)生電弧,觸頭表面在高溫下?lián)]發(fā)出金屬蒸氣,由于觸頭設(shè)計為特殊形狀,在電流通過產(chǎn)生一磁場,電弧在此磁場力的作用下沿觸頭表面切線方向快速運動,在金屬圓筒(即屏蔽罩)上凝結(jié)了部分金屬蒸汽,電弧在自然過零時就熄滅了,觸頭間的介質(zhì)強度又迅速恢復(fù)起來。
二、基本測試方法
以往對于真空斷路器滅弧室真空度的檢測通常采用工頻耐壓法,但是這種方法只能粗略地估計滅弧室是否報廢,屬定質(zhì)檢測。由于真空滅弧室是一個裝在開關(guān)機構(gòu)上的密封結(jié)構(gòu),它的檢測較為困難,特別是較短的檢修期內(nèi)完成檢測工作,就必須實現(xiàn)真空度的不拆卸測量。針對這一特點,國內(nèi)市場根據(jù)勵磁放電原理研制的真空度測試儀應(yīng)運而生,實現(xiàn)了真空度的高精度不拆卸測量,解決了電力行業(yè)真空度測試的技術(shù)難題。
真空度測試儀是測量真空開關(guān)真空度的一種儀器。對它的可靠性,可首先采用模擬現(xiàn)場測試來評價,將真空開關(guān)連接到真空裝置上,使得真空開關(guān)內(nèi)部的真空度和真空裝置的真空度一致,故真空開關(guān)內(nèi)部的真空度就可以用副標(biāo)準(zhǔn)電離真空計測量,同時真空度測試儀也進行測量,將副標(biāo)準(zhǔn)電離真空計所讀取的數(shù)據(jù)與真空度測試儀讀取的數(shù)據(jù)進行比較(相對誤差|P間-標(biāo)|max/p標(biāo)×100%一般不大于5%),從而得到真空度測試相對標(biāo)準(zhǔn)電離真空計的精度。通過比較可看出測試儀測量時間短,操作方便,抗干擾能力強,測量精度高,重復(fù)性好,為用戶詳細(xì)掌握真空滅弧室的狀態(tài)提供了依據(jù)。
三、測試原理
將滅弧室兩觸頭拉開一定的距離,施加脈沖高壓,將電磁線圈置于滅弧室外側(cè),向線圈通以大電流,從而在滅弧室內(nèi)產(chǎn)生與高壓同步的脈沖磁場。這樣,在脈沖強磁場和強電場的作用下,滅弧室中的電子作螺旋運動,并與殘余氣體分子發(fā)生碰撞電離,能產(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。對于不同的真空管型號(管型)由于其結(jié)構(gòu)不同,在同等觸頭開距、同等真空度、同等電場與磁場的條件下,離子電流的大小也不相同。通過試驗可以標(biāo)定出各種管型的真空度與離子電流間的對應(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曲線就得該管型的真空度。這一過程由微計算機自動完成。
四、工作過程
將斷路器處于分閘狀態(tài),高壓輸出端接于滅弧室靜觸頭,離子電流輸出端接于滅弧室動觸頭。升壓器次級的高電壓輸出加到滅弧室的觸頭上,其波形如圖2中的曲線V所示。勵磁線圈中的脈沖電流如圖2中的曲線B所示。
當(dāng)勵磁線圈產(chǎn)生的磁場達(dá)到某一臨界值Bm時,滅弧室開始放電,產(chǎn)生離子電流I,如圖2中的曲線I所示。該電流經(jīng)取樣回路輸入微機。測試時電場電壓與磁場電壓的充電設(shè)置為自動程序,儀器后顯示的數(shù)據(jù)依次為離子電流大值、次大值、穩(wěn)定值、平均值,并根據(jù)離子電流平均值查校準(zhǔn)曲線后給出滅弧室真空度測試值。微機根據(jù)采集到的離子電流數(shù)據(jù)分析處理,再根據(jù)管型查表求出真空度。以上結(jié)果由顯示器顯示或打印輸出。
一般情況下,真空度的測量范圍為10-1~10-4,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)真空度在6.6×10-2Pa以下,屬不合格范圍,應(yīng)予以淘汰。
依據(jù)《高壓斷路器定貨技術(shù)條件》(99)對于運行中的真空斷路器其真空滅弧室的真空度不得大于6.6×10-2Pa和電力部頒標(biāo)準(zhǔn)1.33×10-2Pa,當(dāng)真空度大于10-2Pa時建議該真空管報廢。
真空開關(guān)管的有效期(包括儲存期和使用年限)一般在15~20年左右,在允許期之未,真空度不得大于6.6×10-2Pa。對于儲存期的真空管也應(yīng)在規(guī)定的使用有效期內(nèi)進行檢查,其真空度也不得大于6.6×10-2Pa。可由下式計算儲存期。
T=6.6×10-2Pa-Pn/Pn+1-Pn×tn/365。
Pn-真空度測量值。
Pn+1-靜止后真空度復(fù)測值。
tn-不少于7天。
根據(jù)真空開關(guān)使用單位經(jīng)驗,建議投產(chǎn)后3個月,6個月,1年各進行一次預(yù)防性試驗,然后再按正常的預(yù)試周期進行預(yù)試,從而達(dá)到在真空開關(guān)不穩(wěn)定期間內(nèi)加強對其運行檢測的目的。通過測量試驗和統(tǒng)計對真空泡的運行狀態(tài)作出綜合的判斷。
五、結(jié)束語
真空開關(guān)作為我國電力行業(yè)日趨普及的高壓電器,其內(nèi)部的真空度直接影響著開斷性能,關(guān)系著電力系統(tǒng)運行的安全性,因此滅弧室的真空度檢測是非常必要的。
采用真空度測試儀,實現(xiàn)了真空滅弧室不拆卸條件下的真空度量測量,由微計算機零時控制數(shù)據(jù)采集處理,自動完成整個測試過程,可直接顯示真空度數(shù)據(jù),測量范圍達(dá)10-1~10-4Pa,并從軟件設(shè)計上進行處理,濾去干擾因素,提高了現(xiàn)場抗干擾能力和測量精度。
對所有應(yīng)檢真空管的測試數(shù)據(jù)進行打印存檔,做好交接試驗記錄,投產(chǎn)初期即6個月至2年這段時間,真空開關(guān)的運行狀態(tài)較不穩(wěn)定,需加強運行檢測,對個別真空度接近國標(biāo)的真空管應(yīng)制定短期復(fù)檢計劃。
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