真空斷路器真空滅弧室現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法
摘 要:真空滅弧室的傳統(tǒng)檢測(cè)方法是工頻耐壓法,隨著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展,真空度測(cè)試儀在現(xiàn)場(chǎng)真空滅弧室的
檢測(cè)中逐漸得到廣泛運(yùn)用。本文結(jié)合實(shí)際工作中檢測(cè)真空滅弧室的體會(huì),分析了工頻耐壓法和真空度測(cè)試法
檢測(cè)真空滅弧室的優(yōu)、缺點(diǎn),并介紹了測(cè)試中應(yīng)注意的一些問題。關(guān)鍵詞:真空斷路器 滅弧室 檢測(cè) 工頻耐
壓 真空度
1 概述 隨著斷路器技術(shù)的發(fā)展,真空斷路器以其自身的優(yōu)越特性在中壓領(lǐng)域獲得了廣泛運(yùn)用,特別是近年來
斷路器"無油化"改造工程的實(shí)施,真空斷路器在電力系統(tǒng)中壓領(lǐng)域的占有率越來越高。 真空斷路器的核心
部件是真空滅弧室(真空泡),真空斷路器在運(yùn)行過程中其真空滅弧室會(huì)有不同程度的泄漏,有的甚至在預(yù)期
使用壽命范圍內(nèi)就可能泄漏到無法正常工作的地步,在這種情況下進(jìn)行操作就會(huì)造成嚴(yán)重的后果,真空斷路
器事故大多是由此原因引起。所以定期檢測(cè)真空滅弧室的好壞成了一項(xiàng)十分重要的工作。
2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)真空滅弧室的方法 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)真空滅弧室常用的方法是工頻耐壓法,隨著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展,真空度
測(cè)試法也在現(xiàn)場(chǎng)逐漸得到廣泛運(yùn)用。 2.1 工頻耐壓法 工頻耐壓法是使真空斷路器處于開斷狀態(tài)下,在動(dòng)、
靜觸頭之間施加一定的工頻電壓(電壓值按廠家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),一般10kV等級(jí)加42kV),檢測(cè)泄漏電流的大小及觀
察滅弧室內(nèi)的放電現(xiàn)象,真空滅弧室內(nèi)部不應(yīng)有持續(xù)的放電現(xiàn)象,否則應(yīng)更換真空滅弧室口工頻耐壓法實(shí)際
上是判斷真空滅弧室真空度是否符合要求的一種間接方法。如果真空滅弧室有泄漏,真空滅弧室內(nèi)氣體壓力
升高到一定程度,觸頭間比較短的間隙就不能承受試驗(yàn)電壓,甚至在升壓過程中就會(huì)出現(xiàn)放電擊穿現(xiàn)象。工
頻耐壓法的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單操作方便,能定性地檢測(cè)真空滅弧室的好壞。交接試驗(yàn)時(shí)要注意,作工頻耐壓前
要把真空斷路器觸頭機(jī)械行程調(diào)整為要求值后再加壓試驗(yàn)。 2.2 真空度測(cè)試法 2.2.1 真空度測(cè)試原理 真
空度測(cè)試法直接測(cè)試真空滅弧室的真空度(此文中真空度表示的其實(shí)是滅弧室內(nèi)氣體的絕對(duì)壓力,以Pa為單
位,與一般的真空度含義不同)來判斷真空滅弧室的好壞�，F(xiàn)場(chǎng)使用的真空度測(cè)試儀大多為免拆卸型產(chǎn)品,儀
器采用了先進(jìn)的同步脈沖磁控放電及單片機(jī)技術(shù)。簡(jiǎn)要機(jī)理如下:稀薄氣體分子被強(qiáng)電場(chǎng)激發(fā)出來的電子碰
撞而發(fā)生電離,從而形成較大的可測(cè)量的離子電流。由于該離子電流與真空度的對(duì)數(shù)值基本成線性關(guān)系,只
要測(cè)量離子電流就可以得到真空度值。加磁場(chǎng)的目的在于加長(zhǎng)電子的行程增加與氣體分子的碰撞機(jī)率,增大
離子電流,從而降低對(duì)外加電場(chǎng)的強(qiáng)度要求。離子電流的測(cè)量范圍與測(cè)量值與外加電場(chǎng)、磁場(chǎng)強(qiáng)度以及觸頭
開距都有關(guān)系,但主要取決于外加電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強(qiáng)度以及磁場(chǎng)的方向。要注意的是,真空斷路器在施加電場(chǎng)
和磁場(chǎng)的情況下,存在吸氣和放氣效應(yīng),為了準(zhǔn)確測(cè)量口往往采用同步施加脈沖磁場(chǎng)和電場(chǎng)的方法,這就是脈
沖磁控放電法的基本原理。 2.2.2 測(cè)試方法 將真空滅弧室動(dòng)、靜觸頭分開,施加脈沖高壓,將電磁線圈繞
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)生與高壓電場(chǎng)同步的脈沖磁場(chǎng),這樣,在脈沖磁場(chǎng)的作
用下,滅弧室中的電子作螺旋運(yùn)動(dòng),并與殘余氣體分子發(fā)生碰撞電離,所產(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(duì)于直徑不同的真空泡,同等真空度條件下,離子電流大小也不相同,通過實(shí)驗(yàn)可以標(biāo)
定出各種管型的真空度與離子電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線,當(dāng)測(cè)知離子電流后,就可以通過查詢?cè)摴苄偷碾x子電流-
真空度關(guān)系曲線獲得該管型的真空度,這一過程由單片機(jī)自動(dòng)完成。 2.2.3 真空滅弧室真空度的標(biāo)準(zhǔn) 真空
滅弧室的性能對(duì)真空斷路器的安全運(yùn)行有重要影響,而真空度又是真空滅弧室的關(guān)鍵參數(shù),對(duì)此有關(guān)規(guī)程標(biāo)
準(zhǔn)都作出明確要求。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《10~35kV戶內(nèi)高壓真空斷路器訂貨技術(shù)條件(DL403-91)》規(guī)定,真空斷路器
滅弧室在有效期15～20年末,真空滅弧室真空度不得大于6.6×10-2Pa[l]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《3.6~405KV戶內(nèi)交流高
壓真空斷路器(JB3855-1996)》規(guī)定,用于裝配真空斷路器的真空滅弧室內(nèi)的氣體壓力應(yīng)低于1.33×10-3Pa
[2]。
3 工頻耐壓法及真空度測(cè)試法的優(yōu)缺點(diǎn) 3.1 真空滅弧室漏氣故障 真空滅弧室漏氣的故障可分為兩種類型,
一種為"硬故障"即外亮破裂、波紋管破損而進(jìn)氣,使滅弧室失去真空度,與周圍大氣相通;另一種為"軟故障"
即滅弧室并未與大氣相通,而是由于制造工藝、運(yùn)輸、安裝及使用維護(hù)等原因,使滅弧室內(nèi)的氣體壓力高于
允許值,滅弧室不能滿足正常開斷容量,存在潛伏性故障。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法一工頻耐壓法,對(duì)真空滅弧室的"
硬故障"比較有效,能定性的區(qū)分真空滅弧室的好壞;但對(duì)"軟故障"就無能為力。因?yàn)楫?dāng)真空度在1×104Pa～
1×10-3Pa之間時(shí),工頻耐壓試驗(yàn)都能通過,不能分辨出其中的差別,真空度測(cè)試儀可以對(duì)1×10-lpa～1×10
-5pa范圍內(nèi)的真空度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量掌握滅弧室真空度的變化情況,了解真空滅弧室的泄漏發(fā)展情況,使得對(duì)
真空滅弧室的檢測(cè)從定性上升到定量階段,并且可以根據(jù)一定間隔時(shí)期內(nèi)真空度的變化情況推算出真空滅弧
室的使用壽命這對(duì)保障真空斷路器運(yùn)行的可靠性提供了一種技術(shù)手段。例如某變電站同一批10KV真空斷路
器,絕大多數(shù)真空滅弧室真空度壓力低于6.60×10-4pa,但有一只真空度壓力為3.12×10-3pa,雖然也在合格
范圍內(nèi),工頻耐壓試驗(yàn)也通過,但與同類滅弧室相比較,其真空度差一些,對(duì)這類型真空滅弧室應(yīng)作重點(diǎn)監(jiān)測(cè),
掌握其真空度的變換趨勢(shì)。 3.2 真空度測(cè)試 真空度測(cè)試儀受測(cè)試范圍限制(1×10-1pa～l×10-5Pa),超出
測(cè)試范圍,真空度測(cè)試儀所依賴的離子電流與殘余氣體密度即真空度近似成比例的關(guān)系有所變化,不能保證
測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。特別是對(duì)于全漏(與大氣相通)的"硬故障",測(cè)試值剛好與真空度良好時(shí)的數(shù)值接近,容
易引起錯(cuò)誤判斷。其原因可以用氣體碰撞理論及儀器測(cè)試真空度的原理來解釋:真空滅弧室氣體壓力增大,
也可以同氣體壓力很小時(shí)一樣在滅弧室斷口間只流過很小的離子電流,因?yàn)闅怏w壓力大時(shí),氣體密度變大,電
子的平均自由行程減小,這時(shí)雖然碰撞次數(shù)增多,但由于電子積累的動(dòng)能較小引起氣體分子電離的可能性反
而降低,這就導(dǎo)致真空度測(cè)試儀錯(cuò)誤的指示為真空度較好(壓力小)口測(cè)試真空度前,我們不能準(zhǔn)確判斷滅弧
室真空度是否在測(cè)試范圍內(nèi),也就不能保證真空度測(cè)試儀所測(cè)真空度的準(zhǔn)確性,因此在現(xiàn)場(chǎng)真空滅弧室檢測(cè)
工作中不能省掉工頻耐壓試驗(yàn)。如果真空滅弧室通過工頻耐壓試驗(yàn),可以保證真空滅弧室的真空度在真空度
測(cè)試儀的測(cè)試范圍之內(nèi),再進(jìn)行真空度測(cè)試,就能保證真空度測(cè)試的準(zhǔn)確性�？傊�,真空度測(cè)試和工頻耐壓試
驗(yàn),兩種方法應(yīng)互相補(bǔ)充才能對(duì)真空滅弧室作出準(zhǔn)確診斷。 現(xiàn)場(chǎng)工作中我們?cè)?jīng)遇到三起真空滅弧室有缺
陷但真空度測(cè)試良好的例子(見表一):#1滅弧室玻璃罩己破碎,但真空度測(cè)試值卻正常,當(dāng)?shù)睾０?700m,大氣
壓8.4×104pa,;#3滅弧室斷口間電壓加至10KV時(shí)擊穿,真空度測(cè)試值正常;#4滅弧室斷口間絕緣僅2Mo,斷口
間剛剛升壓,電流激增,真空度測(cè)試值正常。可見僅僅由真空度測(cè)試來判斷真空滅弧室的好壞是不可靠的。
3.3 現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行真空滅弧室工頻耐壓試驗(yàn)的困難 如果母線不停電真空滅弧室斷口耐壓試驗(yàn)不易實(shí)施。以10KV
真空斷路器為例,廠家要求在真空滅弧室斷口兩側(cè)加工頻電壓42kV,由于10kV母線帶電,不能從斷路器上接線
板加壓(下接線板接地),因斷路器上側(cè)隔離開關(guān)斷口距離不能滿足試驗(yàn)電壓要求,盡管可以采取在隔離刀閘
斷口處加絕緣隔板的措施來解決,但風(fēng)險(xiǎn)太大,不易為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員采用;采取從斷路器下接線板加壓(上接
線板接地)的加壓方式,又因下接線板連接有干式CT及斷路器絕緣拉桿等設(shè)備,它們的耐壓標(biāo)準(zhǔn)是27kV,因此
真空滅弧室斷口也只能加27kV。試驗(yàn)電壓偏低,會(huì)降低該項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)滅弧室缺陷的靈敏度。 3.4 現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行
真空滅弧室真空度檢測(cè)的困難 對(duì)于手車式真空斷路器做真空度測(cè)試比較方便;對(duì)固定柜式真空斷路器現(xiàn)場(chǎng)
進(jìn)行真空度測(cè)試,拆接線比較麻煩費(fèi)時(shí)。高壓開關(guān)柜電纜室空間狹小,又接有高壓電纜,有的斷路器相間還裝
有隔弧板,試驗(yàn)人員在柜內(nèi)活動(dòng)空間小,接線不方便,測(cè)試時(shí)還要脫開高壓出線電纜,斷路器出線端裝有避雷
器或阻容吸收器的還得脫開,比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 4 結(jié)束語 (1)真空度測(cè)試的開展,使我們對(duì)真空滅弧室的檢測(cè)
從定性上升到定量階段,能掌握真空滅弧室泄漏發(fā)展變化情況,并能估算其使用壽命。對(duì)手車式真空斷路器,
測(cè)試較方便,對(duì)固定柜式真空斷路器,測(cè)試不是很方便。 (2)真空度測(cè)試不能取代傳統(tǒng)的工頻耐壓試驗(yàn)。真
空度測(cè)試由于受測(cè)試范圍限制(1×10-1Pa×104Pa),必須配合工頻耐壓試驗(yàn)才能對(duì)真空滅弧室作出準(zhǔn)確的診
斷。 (3)測(cè)試前應(yīng)先仔細(xì)檢查真空滅弧室外觀,如有破損不必做其他試驗(yàn),應(yīng)立即更換;真空度測(cè)試雖良好但
工頻耐壓沒通過的滅弧室必須更換;工頻耐壓通過但真空度不合格的滅弧室也必須更換:耐壓通過,真空度合
格,但真空度下降較快的要加強(qiáng)檢測(cè)。
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