高壓開關(guān)真空度測(cè)試儀工作原理及應(yīng)用

磁控放電法基本原理

高壓開關(guān)真空度測(cè)試儀的核心測(cè)量原理是磁控放電法。該方法的物理基礎(chǔ)是：在電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同作用下，真空中殘留氣體分子會(huì)發(fā)生電離，產(chǎn)生的離子電流與氣體密度（即真空度）呈正比關(guān)系。

具體實(shí)現(xiàn)過程如下：將真空滅弧室的兩觸頭拉開至額定開距，在觸頭間施加高壓脈沖電場(chǎng)，同時(shí)利用外部線圈產(chǎn)生與高壓同步的脈沖磁場(chǎng)。在該電磁場(chǎng)作用下，滅弧室中的帶電粒子（主要是電子和離子）作螺旋運(yùn)動(dòng)，與殘余氣體分子發(fā)生碰撞電離。電離產(chǎn)生的離子電流被精密測(cè)量，通過預(yù)先標(biāo)定的“離子電流-真空度"曲線，即可換算出當(dāng)前真空度值。

技術(shù)演進(jìn)與現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性

早期的真空度檢測(cè)需要將滅弧室從斷路器上拆卸下來，置于螺線管線圈內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，操作繁瑣且耗時(shí)較長(zhǎng)。現(xiàn)代真空度測(cè)試儀采用了新型π型勵(lì)磁線圈，可從側(cè)面包圍滅弧室，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的不拆卸測(cè)量，極大提高了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)效率。

同時(shí)，現(xiàn)代儀器采用單片計(jì)算機(jī)進(jìn)行同步控制與數(shù)據(jù)采集處理，通過兩次啟動(dòng)高壓的方法扣除環(huán)境因素產(chǎn)生的漏電電流，使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試靈敏度達(dá)到10?? Pa。主要技術(shù)參數(shù)方面，測(cè)量范圍通常為10??～10?1 Pa，測(cè)量精度為5%～10%，電場(chǎng)電壓為20kV～30kV，磁場(chǎng)電壓為1600V～1700V，主機(jī)重量在12kg至24kg之間。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程體系

核心標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

真空開關(guān)真空度測(cè)試儀的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和檢驗(yàn)主要遵循DL/T 846.9-2004《高電壓測(cè)試設(shè)備通用技術(shù)條件 第9部分：真空開關(guān)真空度測(cè)試儀》。該標(biāo)準(zhǔn)由國家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布，武漢高壓研究所負(fù)責(zé)起草，適用于電力用真空斷路器真空管的真空度測(cè)試儀。

該標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容包括基本技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則以及標(biāo)志、標(biāo)簽、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存要求。值得注意的是，DL/T 846是一個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)，共包含9個(gè)部分，除第9部分真空開關(guān)真空度測(cè)試儀外，還涵蓋了高壓分壓器、沖擊電壓測(cè)量系統(tǒng)、高壓開關(guān)綜合測(cè)試儀、局部放電測(cè)量?jī)x等多個(gè)高電壓測(cè)試設(shè)備的技術(shù)規(guī)范。

真空度判定標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)于真空滅弧室的合格標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)JB/DQ2184—1986《3～35kV真空斷路器用真空滅弧室通用技術(shù)條件》及電力標(biāo)準(zhǔn)DL403—1991《10～35kV戶內(nèi)真空斷路器訂貨技術(shù)條件》均明確規(guī)定：10～35kV真空斷路器的真空度不得低于6.6×10?2 Pa。

在實(shí)際應(yīng)用中，通常采用以下分級(jí)判據(jù)：真空度不大于10?2 Pa為合格，其中新裝開關(guān)應(yīng)不大于10?3 Pa；真空度處于10?2至10?1 Pa之間為警示值，需縮短測(cè)試周期；真空度達(dá)到或超過10?1 Pa則為不合格，應(yīng)立即安排更換。

相關(guān)引用標(biāo)準(zhǔn)

除上述專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)外，真空開關(guān)真空度檢測(cè)還需遵循以下標(biāo)準(zhǔn)框架：GB/T 11022-2020《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》規(guī)定了絕緣性能和試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)要求；DL/T 596-2021《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》明確了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)周期、項(xiàng)目及判定標(biāo)準(zhǔn)；IEC 62271-100《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第100部分：交流斷路器》是通用的國際標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

高壓開關(guān)真空度測(cè)試儀現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

主要應(yīng)用場(chǎng)景

真空開關(guān)真空度測(cè)試儀的應(yīng)用可分為兩大類。

第一類是生產(chǎn)質(zhì)量控制，包括真空滅弧室生產(chǎn)線中的出廠檢驗(yàn)，以及斷路器生產(chǎn)廠家的滅弧室入庫檢驗(yàn)。

第二類是現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防性檢測(cè)，包括供電部門的例行檢修，以及真空開關(guān)的容量試驗(yàn)及狀態(tài)評(píng)估。該儀器已在電力、鋼鐵、石化、紡織、煤炭、鐵路等大量使用真空開關(guān)的行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)場(chǎng)操作流程

標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)操作流程如下。

第一步是接線準(zhǔn)備。將真空開關(guān)置于分閘狀態(tài)，連接磁控線圈至面板磁控電流輸出端，將線圈套于滅弧室外側(cè)，將高壓線和信號(hào)輸入線分別接至滅弧室的動(dòng)端與靜端，確保高壓線懸空，線圈與高壓輸出端保持足夠距離。

第二步是管型選擇。根據(jù)被測(cè)真空滅弧室型號(hào)，在儀器中選擇對(duì)應(yīng)的管型參數(shù)，若無可代用參數(shù)，可直接測(cè)量電離電流值，通常真空度值比電離電流值約小2個(gè)數(shù)量級(jí)。

第三步是自動(dòng)測(cè)量。儀器啟動(dòng)后自動(dòng)完成以下步驟：?jiǎn)?dòng)高壓測(cè)量漏電電流；自動(dòng)關(guān)閉高壓并接通充電開關(guān)；電壓達(dá)到規(guī)定值后重新啟動(dòng)高壓，同時(shí)啟動(dòng)磁控電流；測(cè)量漏電電流與電離電流之和；扣除漏電電流后將電流值轉(zhuǎn)換為真空度值；最后顯示并打印測(cè)量結(jié)果。