孟麗

摘 要：真空滅弧室是真空開(kāi)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(kāi)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(diǎn)制造出真空度測(cè)試儀，通過(guò)測(cè)量放電電流值，并根據(jù)放電電流與真空度的關(guān)系測(cè)量真空滅弧室內(nèi)部的真空度。該文還介紹了如何計(jì)算真空度管理值。利用有效的測(cè)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(yùn)行帶來(lái)的不良后果。

關(guān)鍵詞：真空滅弧室；真空度測(cè)量；管理值計(jì)算

中圖分類號(hào)：TM61 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

真空滅弧室內(nèi)的真空度會(huì)直接影響真空開(kāi)關(guān)的性能。該文介紹了一種脈沖磁控放電法，測(cè)量放電電流值和真空滅弧室內(nèi)部真空度并對(duì)其進(jìn)行真空度調(diào)整，可以有效地控制真空滅弧室真空度對(duì)電力運(yùn)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(gè)較高且比較穩(wěn)定的擊穿電壓，且與真空度的變化無(wú)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(shuō)，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(chǎng)和磁場(chǎng)的大小和方向、電極間的開(kāi)距、真空滅弧室在線圈中的位置、測(cè)量持續(xù)時(shí)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(cè)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(guò)線圈時(shí)，在真空滅弧室電極間產(chǎn)生縱向磁場(chǎng)。若在分開(kāi)的電極間施加數(shù)千伏的直流電壓，將產(chǎn)生可測(cè)量的放電效應(yīng)。這時(shí)由于電場(chǎng)在觸頭附近幾乎與磁場(chǎng)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(yáng)極運(yùn)動(dòng)的途中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這部分電子成圓形或螺旋形路線運(yùn)動(dòng)，這就顯著增加了電子運(yùn)動(dòng)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(gè)穩(wěn)定的可測(cè)量的放電過(guò)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(lái)測(cè)量其內(nèi)部壓力。

4 真空滅弧室真空度管理值的計(jì)算

真空滅弧室制成后，并不能永遠(yuǎn)維持其原來(lái)的真空壓力，隨著存放時(shí)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(shí)間（Tt）的內(nèi)部真空度（Pt）來(lái)管理真空壽命，真空壽命（T1）的表達(dá)式為：

以1個(gè)12 kV/31.5 kA等級(jí)的真空滅弧室為例，計(jì)算其真空度管理值，在開(kāi)距為9 mm、加壓端為動(dòng)端、接地端為靜端、放置時(shí)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(lái)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(chǎng)合的重要程度來(lái)設(shè)定管理年限，根據(jù)管理年限來(lái)選取真空度管理值。

5 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際生產(chǎn)中，不同型號(hào)的真空滅弧室由于施加工頻電壓的大小、電極間的開(kāi)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(hào)的真空滅弧室由于施加的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的大小和方向、真空滅弧室的結(jié)構(gòu)和尺寸、電極間的開(kāi)距、真空滅弧室在線圈中的位置、測(cè)量持續(xù)時(shí)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(duì)不同型號(hào)的真空滅弧室在同類型裝置上進(jìn)行定標(biāo)測(cè)試，測(cè)出不同型號(hào)真空滅弧室的實(shí)測(cè)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(kāi)關(guān)運(yùn)行的安全性與可靠性。

參考文獻(xiàn)

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