真空斷路器真空滅弧室現(xiàn)場檢測

年4月19日真空斷路器真空滅弧室現(xiàn)場檢測文檔僅供參考真空斷路器真空滅弧室現(xiàn)場檢測隨著斷路器技術(shù)的發(fā)展，真空斷路器其自身的優(yōu)越特性在電網(wǎng)中壓領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是斷路器“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。當(dāng)前，真空斷路器在油田范圍內(nèi)，數(shù)量非常大，據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，已有2萬余臺，主要應(yīng)用于6-35kV電壓等級的高壓電網(wǎng)。隨著運(yùn)行時(shí)間的逐年增加，真空滅弧室的性能逐漸發(fā)生劣化，滅弧室的真空度逐漸下降，直接影響到斷路器的正常運(yùn)行。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)將可能泄漏到無法正常工作的地步。在這種情況下，進(jìn)行開合操作就會(huì)造成嚴(yán)重后果，真空斷路器的事故大多是由此原因引起的。因此定期檢測真空滅弧室的好壞是一項(xiàng)重要的工作。試技術(shù)的發(fā)展，真空度測試法在現(xiàn)場測試中更具有現(xiàn)實(shí)意義。㈠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（電壓值一般按廠家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)施加），檢測其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)不應(yīng)有持續(xù)的放電現(xiàn)象，否則應(yīng)更換真空滅弧室（真空泡）。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)將存在氣體，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)放電擊穿的現(xiàn)象。工頻耐壓法的優(yōu)點(diǎn)是原理簡單操作方便，能定性的檢測真空滅弧室的好壞。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意在工頻耐壓前要把真空斷路器觸頭機(jī)械行程調(diào)整為要求之后再加壓試驗(yàn)，否則會(huì)造成誤判斷。㈡真空度測試法1.真空度測試原理。真空度測試法是直接測試真空滅弧室的真空度（本文中真空度表示的其實(shí)是滅弧室內(nèi)的氣體的絕對壓力，以Pa為單位，與一般的真空度含義不同），以此來判斷真空滅弧室的好壞。其簡單機(jī)理如下：滅弧室內(nèi)少量稀薄氣體分子被強(qiáng)電場激發(fā)出來的電子碰撞而發(fā)生電離，從而形成較大的可測量的離子電流。由于該離子電流與真空度的對數(shù)值基本成線性關(guān)系，只要測量離子電流就能夠得到真空度值。在施加電場的同時(shí)可對真空滅弧室施加一定的磁場，以加長電子的行程和增加電子與氣體分子的碰撞機(jī)率，增大離子電流，從而降低對外加電場強(qiáng)度的要求。離子電流的測量范圍與測量值和外加電場，磁場強(qiáng)度以及滅弧室內(nèi)觸頭開距都有關(guān)系，但主要取決于外加電場和磁場的強(qiáng)度以及磁場的方向。需要注意的是，真空斷路器在施加電場和磁場的情況下，存在吸氣和放氣效應(yīng)，為了能夠準(zhǔn)確的測量，可采用同步施加脈沖磁場和電場的方法，這就是脈沖磁控放電法的基本原理。2.測試方法。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)，向線圈通以較大的電流，從而在滅弧室內(nèi)產(chǎn)生高壓電場和同步的脈沖磁場。在脈沖磁場的作用下，滅弧室中被電場激發(fā)出來的電子作螺旋運(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，對于直徑不同的真空泡，在同等真空度條件下，離子電流大小也不同，經(jīng)過試驗(yàn)?zāi)軌驑?biāo)定出各種管型的真空度與離子電流的對應(yīng)關(guān)系曲線，當(dāng)測知離子電流后，就能夠經(jīng)過查詢該管型的離子電流-真空度關(guān)系曲線獲得該管型的真空度。這一過程可采用單片機(jī)技術(shù)自動(dòng)完成。3.真空滅弧室真空度的標(biāo)準(zhǔn)。1.真空滅弧室漏氣故障檢測。真空滅弧室漏氣的故障可分為兩種類型，一種為“硬故障”即外殼破裂、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、安裝以及使用維護(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)的檢測方法——工頻耐壓法，對真空滅弧室的“硬故障”比較有效，能定性的區(qū)分真空斷路器的好壞；但對“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)一般都能經(jīng)過，不能分辨出其中的差別。而采用真空度測試法，即采用真空度測試儀能夠?qū)?×10-1Pa～1×10-5Pa范圍內(nèi)的真空度進(jìn)行準(zhǔn)確測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，使得對真空滅弧室的檢測從定性上升到定量階段，而且能夠根據(jù)一定時(shí)間間隔時(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。例如我在新疆塔河油田對索拉發(fā)電站內(nèi)10kV真空斷路器進(jìn)行測試時(shí)，絕大多數(shù)真空滅弧室真空度壓力低于6.60×10-4Pa，但有一只真空泡真空度壓力為3.12×10-3Pa，雖然也在合格范圍內(nèi)，工頻耐壓試驗(yàn)也經(jīng)過，但與同類滅弧室相比較，其真空度明顯差了一些，對這類型真空滅弧室應(yīng)作重點(diǎn)監(jiān)測，掌握其真空度的變化趨勢。2.真空度測試。真空度測試受測試范圍限制，當(dāng)前一般真空度測試儀測試范圍均在1×10-1Pa～1×10-5Pa之間，超出這個(gè)范圍，真空度測試儀所依賴的離子電流與殘余氣體密度（真空度）近似成比例的關(guān)系有所改變，不能保證測試結(jié)果的正確性。特別是對于全漏（與大氣相通）的“硬故障”，測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。其原因能夠用氣體碰撞理論及儀器測試真空度的原理來解釋：真空滅弧室氣體壓力增大，也能夠同氣體壓力很小時(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)致真空度測試儀測試錯(cuò)誤的指示為真空度較好（壓力小）。測試真空度前，我們不知道滅弧室真空度是否在測試儀測試范圍內(nèi)，也就無從得證真空度測試儀所測真空度的正確性，因此在現(xiàn)場真空滅弧室檢測工作中不能省掉工頻耐壓試驗(yàn)，如果真空滅弧室經(jīng)過工頻耐壓試驗(yàn)，能夠保證真空滅弧室的真空度在真空度測試儀的測試范圍之內(nèi)，再進(jìn)行真空度測試，就能保證真空度測試的準(zhǔn)確性。總之，真空度測試和工頻耐壓試驗(yàn)，兩種方法互相補(bǔ)充才能對真空滅弧室做出準(zhǔn)確判斷。在新疆時(shí)，為了檢驗(yàn)新購的真空開關(guān)真空度測試儀的測試性能，我曾進(jìn)行過專門的實(shí)例測試：第一例，滅弧室玻璃罩已明顯破損，形成全漏（與大氣相通），當(dāng)?shù)睾０?80m，大氣壓為9.2×104Pa，但真空度測試值卻基本正常；第二例，滅弧室斷口間電壓加至9.8kV時(shí)擊穿，但真空度測試值基本正常；第三例，滅弧室斷口間絕緣僅4.5MΩ，斷口間剛剛升壓，電流激增，真空度測試值卻在合格范圍內(nèi)?？梢姡瑑H僅由真空度測試來判斷真空滅弧室的好壞是不可靠的，是有必要的前提的。但必須指出的是：我們在現(xiàn)場檢測中遇到的真空滅弧室的問題，絕大多數(shù)都是潛伏性故障，即“軟故障”，也就是說，一般進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)都是能經(jīng)過的，這就必須用真空度測試來進(jìn)行定量分析了。3.現(xiàn)場對安裝好的或正在運(yùn)行的真空斷路器真空滅弧室進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)遇到的困難。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，廠家要求真空滅弧室斷口兩側(cè)施加工頻電壓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，盡管能夠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，試驗(yàn)人員一般不敢采用；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，它們的最高加壓標(biāo)準(zhǔn)為30kV，因此滅弧室斷口也只能加30kV，試驗(yàn)電壓偏低，降低了試驗(yàn)檢測滅弧室缺陷的靈敏度。而對于35kV真空斷路器，現(xiàn)場就更不易實(shí)施工頻耐壓試驗(yàn)了。4.現(xiàn)場進(jìn)行真空滅弧室真空度測試遇到的困難。對于手車式真空斷路器做真空度測試比較方便；對于固定柜式真空斷路器現(xiàn)場進(jìn)行真空度測試，拆接線有些麻煩費(fèi)時(shí)。高壓開關(guān)柜內(nèi)空間狹小，試驗(yàn)人員接線不方便，接線測試前還要拆除開關(guān)出線電纜，下側(cè)避雷器，阻容吸收器等，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。1.真空度測試，使我們對真空斷路器真空滅弧室的檢測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，對于發(fā)現(xiàn)潛伏性故障是非常靈敏有效的。2.真空度測試不能取代傳統(tǒng)的工頻耐壓試驗(yàn)，由于受測試范圍限制（1×10-5Pa～1×10-1Pa），必須配合工頻耐壓試驗(yàn)才能對真空滅弧室做出準(zhǔn)確的診斷。3.測試前應(yīng)先仔細(xì)檢查真空滅弧室外觀，如有破損不必作其它試驗(yàn)，應(yīng)立即更換；真空度測試雖良好但工頻耐壓沒經(jīng)過的滅弧室必須更換；工頻耐壓經(jīng)過但