淺談真空開關真空度檢測的重要性
發布者：上海冠測電氣科技有限公司
發布時間：2017/7/20
淺談真空開關真空度檢測的重要性
真空開關問世四十年來，由于其具有體積小，重量輕，壽命長，可靠性高，維護簡單等一系列優點，在配電系統中得到了廣泛應用。其中可靠性一項，據國外的調查，使用真空開關的年故障率在千分之一以下，遠低于油開關的年故障率，而其中70%-80%為機械上的故障，真空滅弧室的年故障率低于0.01%。但國產真空開關的質量與工業發達國家的產品相比，可靠性方面仍有較大差距。特別是真空滅弧室，各廠家間質量參差不齊，即使是一些知名廠家的產品，質量也不穩定。因此對真空開關真空度的檢測應有一個正確認識。
真空開關的絕緣和滅弧介質是真空。真空滅弧室成品出廠時滅弧室內壓強一般要求在10-5Pa以上。隨著存放和運行時間的增加，滅弧室內的壓強會逐漸增加，使滅弧室最終失效。真空滅弧室內壓強升高的原因：一方面是由于機械損壞導致波紋管破裂，使滅弧室內部與大氣相通；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觸頭在一定范圍內運動和長期使滅弧室保持高真空的重要元件，要求有很高的機械壽命。波紋管本身存在的裝配、材料（夾雜、微裂紋、劃傷）等方面的缺陷都會嚴重影響真空滅弧室的壽命。同時真空開關的工作條件、操作機構的安裝調整質量等都會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壓強升高的另一個原因。引起真空度發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。有研究表明，在經過有限次的分合后，氣體的析出與觸頭電弧蒸散生成物的吸氣可以達到平衡，不再影響滅弧室真空度的變化。同時氣體的滲透也會造成真空滅弧室壓強的升高。但由于滲透率較小，因此滲透現象對滅弧室壓強升高的影響并不明顯。
而引起真空滅弧室壓強持續升高的最重要的原因是漏孔漏氣。理想真空室的漏氣率應為零，但在實際應用中是不可能的。在真空滅弧室的制造過程中，通過氦質譜檢漏儀可以檢測出漏氣率大于1x10-7Torr•升/秒（1Torr=133.322Pa）的產品。而通過靜置存放可以將漏氣率大于1x10-11Torr•升/秒的產品檢出。但是如果要求真空滅弧室能達到使用壽命（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—真空滅弧室的內部容積；
P—真空滅弧室的內部真空壓力。
可算出滅弧室的允許漏氣速率只能達到10-13數量級。而氣體滲透的速率已經接近這個允許值。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在運行過程中因各種因素導致漏氣加劇，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，即使是一個質量完全合格的真空滅弧室，在運行過程中內部壓強也始終處于不斷變化之中。由于真空滅弧室內壓強的升高是一個動態的過程，而每個滅弧室的內部壓強、漏氣率又有著很大差異，因此要準確判斷滅弧室失效的時間十分困難。特別是對于一些使用時間較長的真空開關，如果缺乏有效的監控，對設備的安全運行是十分不利的。
目前對運行中的真空開關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的下降而增大。因此工頻耐壓法只能定性的判斷滅弧室內真空度的上限。實際測量中，當真空滅弧室內壓強高于（10-1-10-2）Pa甚至達到1Pa時擊穿電壓也沒有實際下降。因此采用這種方法測量精確度很低，只能定性判斷出一些嚴重漏氣劣化的滅弧室，而對處于臨界狀態的滅弧室無能為力。因此僅靠定性的真空度檢測方法是無法保證設備在試驗周期內的安全穩定運行。
真空滅弧室真空度檢測最理想的方法應該是在線監測。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。但測量時需將真空滅弧室拆下，過程比較復雜，這使得使用者不愿開展這項工作。而現在出現的一些不需拆卸滅弧室的測試方法，在準確性上又不盡如人意。因此，如何確定真空開關真空度定量檢測的周期、對象等，是一個值得深入探討的問題。
