真空開關(guān)真空度檢測的重要性探討

真空開關(guān)問世四十年來，由于其具有體積小，重量輕，壽命長，可靠性高，維護(hù)簡單等一系列優(yōu)點(diǎn)，在配電系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。其中可靠性一項(xiàng)，據(jù)國外的調(diào)查，使用真空開關(guān)的年故障率在千分之一以下，遠(yuǎn)低于油開關(guān)的年故障率，而其中70%-80%為機(jī)械上的故障，真空滅弧室的年故障率低于0.01%。但國產(chǎn)真空開關(guān)的質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)品相比，可靠性方面仍有較大差距。特別是真空滅弧室，各廠家間質(zhì)量參差不齊，即使是一些廠家的產(chǎn)品，質(zhì)量也不穩(wěn)定。因此對真空開關(guān)真空度的檢測應(yīng)有一個(gè)正確認(rèn)識(shí)。

　　真空開關(guān)的絕緣和滅弧介質(zhì)是真空。真空滅弧室成品出廠時(shí)滅弧室內(nèi)壓強(qiáng)一般要求在10-5Pa以上。隨著存放和運(yùn)行時(shí)間的增加，滅弧室內(nèi)的壓強(qiáng)會(huì)逐漸增加，使滅弧室zui終失效。真空滅弧室內(nèi)壓強(qiáng)升高的原因：一方面是由于機(jī)械損壞導(dǎo)致波紋管破裂，使滅弧室內(nèi)部與大氣相通；另一方面是由于材料放氣和滅弧室漏氣，這是大部分運(yùn)行中的滅弧室失效的主要原因。

　　真空滅弧室的波紋管是保證動(dòng)觸頭在一定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)和長期使滅弧室保持高真空的重要元件，要求有很高的機(jī)械壽命。波紋管本身存在的裝配、材料（夾雜、微裂紋、劃傷）等方面的缺陷都會(huì)嚴(yán)重影響真空滅弧室的壽命。同時(shí)真空開關(guān)的工作條件、操作機(jī)構(gòu)的安裝調(diào)整質(zhì)量等都會(huì)影響波紋管的使用壽命。

　　材料放氣和滅弧室漏氣是使真空滅弧室內(nèi)壓強(qiáng)升高的另一個(gè)原因。引起真空度發(fā)生變化的材料放氣包括材料表面吸附的氣體和觸頭材料中所含的氣體雜質(zhì)。有研究表明，在經(jīng)過有限次的分合后，氣體的析出與觸頭電弧蒸散生成物的吸氣可以達(dá)到平衡，不再影響滅弧室真空度的變化。同時(shí)氣體的滲透也會(huì)造成真空滅弧室壓強(qiáng)的升高。但由于滲透率較小，因此滲透現(xiàn)象對滅弧室壓強(qiáng)升高的影響并不明顯。

　　而引起真空滅弧室壓強(qiáng)持續(xù)升高的zui重要的原因是漏孔漏氣。理想真空室的漏氣率應(yīng)為零，但在實(shí)際應(yīng)用中是不可能的。在真空滅弧室的制造過程中，通過氦質(zhì)譜檢漏儀可以檢測出漏氣率大于1x10-7Torr?升/秒（1Torr=133.322Pa）的產(chǎn)品。而通過靜置存放可以將漏氣率大于1x10-11Torr?升/秒的產(chǎn)品檢出。但是如果要求真空滅弧室能達(dá)到使用壽命（一般為10-20年），那么由公式：

　　Q=V（P2-P1）/T

　　式中：Q—漏氣率（Torr?升/秒）；

　　V—真空滅弧室的內(nèi)部容積；

　　P—真空滅弧室的內(nèi)部真空壓力。

　　可算出滅弧室的允許漏氣速率只能達(dá)到10-13數(shù)量級。而氣體滲透的速率已經(jīng)接近這個(gè)允許值。因此1x10-11Torr?升/秒的漏氣率對滅弧室的使用壽命仍有較大影響。而一些存在制造缺陷的真空滅弧室會(huì)在運(yùn)行過程中因各種因素導(dǎo)致漏氣加劇，這更大大縮短了真空滅弧室的使用壽命。

　　由上述分析可以看出，即使是一個(gè)質(zhì)量*合格的真空滅弧室，在運(yùn)行過程中內(nèi)部壓強(qiáng)也始終處于不斷變化之中。由于真空滅弧室內(nèi)壓強(qiáng)的升高是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，而每個(gè)滅弧室的內(nèi)部壓強(qiáng)、漏氣率又有著很大差異，因此要準(zhǔn)確判斷滅弧室失效的時(shí)間十分困難。特別是對于一些使用時(shí)間較長的真空開關(guān)，如果缺乏有效的監(jiān)控，對設(shè)備的安全運(yùn)行是十分不利的。

　　目前對運(yùn)行中的真空開關(guān)一般采用工頻耐壓法作為真空滅弧室真空度檢測的主要手段。這種方法操作十分簡單。但是由于在10-2Pa以上，擊穿電壓不再隨著壓強(qiáng)的下降而增大。因此工頻耐壓法只能定性的判斷滅弧室內(nèi)真空度的上限。實(shí)際測量中，當(dāng)真空滅弧室內(nèi)壓強(qiáng)高于（10-1-10-2）Pa甚至達(dá)到1Pa時(shí)擊穿電壓也沒有實(shí)際下降。因此采用這種方法測量度很低，只能定性判斷出一些嚴(yán)重漏氣劣化的滅弧室，而對處于臨界狀態(tài)的滅弧室無能為力。因此僅靠定性的真空度檢測方法是無法保證設(shè)備在試驗(yàn)周期內(nèi)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　真空滅弧室真空度檢測的方法應(yīng)該是在線監(jiān)測。但是這種方法大都停留在理論上。特別是對于手車柜這一類型的開關(guān)柜，更是無能為力。目前真空度定量檢測的方法有磁控法等多種。但測量時(shí)需將真空滅弧室拆下，過程比較復(fù)雜，這使得使用者不愿開展這項(xiàng)工作。而現(xiàn)在出現(xiàn)的一些不需拆卸滅弧室的測試方法，在準(zhǔn)確性上又不盡如人意。因此，如何確定真空開關(guān)真空度定量檢測的周期、對象等，是一個(gè)值得深入探討的問題。