真空开关管真空度的管理

摘 要：真空开关管是以真空作为绝缘和灭弧介质的，真空开关管内的真空度将直接影响真空开关的性能。本文举例介绍了如何测量真空开关管的真空度；如何对真空度进行管理计算。

关键词：真空开关管；真空度测量；管理值计算

真空开关在电力系统领域得到了日益广泛的应用。真空开关管是真空开关的核心部件，真空开关管内的真空度将直接影响真空开关的性能。对真空度进行检测是保证真空开关安全运行的重要手段。本文介绍一种脉冲磁控放电法，该方法利用真空开关管自身的结构特点，制造出真空度测试仪，通过测量放电电流值，并根据放电电流与真空度的关系测量真空开关管内部真空度。

本文举例介绍了测量真空开关管的真空度的方法和测量原理；如何计算真空度管理值。通过有效的测量方法和真空度管理，可以有效地控制真空开关管真空度的不良对电力运行造成的不良后果。

1.真空开关管内部气体压力（真空度）和击穿电压的关系

对于千伏级的真空开关管，触头间开距往往有数毫米，这时真空开关管的击穿电压与真空开关管内部气体压力（真空度）具有特性关系。即在高真空度的范围内有一个较高且比较稳定的击穿电压，其最大特点是击穿电压有一个极大值，且与真空度的变化无关。在低真空的范围内，随着真空开关管内部压力的增加，击穿电压明显下降，降到谷底后随着气体压力的继续增加，击穿电压反而有小幅度的升高。真空开关管的真空开关管内部气体压力（真空度）和击穿电压的特性关系（巴森曲线）不仅取决于施加工频电压的大小、电极间的开距等参数，还受真空开关管的结构和尺寸的影响，因此必须对不同型号的真空开关管作定标测试，测出真空开关管的实际的巴森标准曲线。

2.真空开关管真空度与放电电流的特性关系（PMG特性）

真空开关管真空度与放电电流的特性关系，即放电电流越大真空度越低，也就是放电电流越大表明真空开关管内部压力越大。在实际生产中，真空开关管的真空度与放电电流的特性关系不仅取决于电场和磁场的大小和方向、电极间的开距、真空开关管在线圈中的位置、测量持续时间等参数，还受真空开关管的结构和尺寸的影响[1]，因此必须对不同型号的真空开关管在同类型装置上作定标测试，测出真空开关管的真空度和放电电流的标准曲线。

3.真空开关管真空度的测量方法

测量真空度有不同的方法，目前大多数公司采用脉冲磁控放电法。该方法把测量的真空开关管本身作为磁控管，其测量原理为真空管为真空开关管，置于电磁线圈中心，当线圈通过电流时，在真空开关管电极间将产生一个纵向磁场。若在分开的电极间施加数千伏直流电压时，将产生一可测量的放电效应。这时由于所建立的电场在触头附近几乎与磁场垂直相交，使存在于真空开关管内的少量自由电子在向阳极的运动途中发生偏转，这部分电子成圆形或螺旋形路线运动，这就显著增加了电子运动的自由途径以及参与气体分子的碰撞电离的概率，从而获得一个稳定的可测量的放电过程。在放电过程中，由于产生的离子质量较大，使这些离子在磁场的作用下发生轻微的偏转，抛向阴极。这样，即使在内部压力非常低的情况下，还会出现一个可供测量的离子电流。放电电流的大小受真空开关管内存在气体分子的影响，并与内部压力近似成正比，故可根据放电电流大小来测量其内部压力[1]。

4.真空开关管真空度管理值的计算

实际上，真空开关管制成后，并不能永远维持其原来的真空压力，有其真空寿命，随着存放时间的增加，真空开关管的真空度将降低，其主要原因在于绝缘外壳等密封件和焊缝的慢漏气，以及内部零部件的放气。 所谓的真空寿命是指真空压力不超过允许最大值的保证存放的时间。通常用线性变化的特性来推理真空寿命。根据真空开关管制作后放置一定时间（Tt）的内部真空度（Pt）来管理真空寿命，真空寿命（T1）的表达式为：

（P1—P0）

T1= ×Tt

（Pt—P0）

按P0=0来计算，Pt（Pa）=Tt×P1÷T1，其中Pt—管理真空度，单位：Pa； Tt—真空管制作后放置天数，单位：日； P1—极限真空度，单位：Pa；P0—为真空开关管封口后所测得的真空度，单位：Pa；T1—真空寿命，单位：日。

真空开关管生产厂家可根据真空开关管在不同使用场合的重要程度来设定管理年限，根据管理年限来选取真空度管理值。

5.结束语

在实际生产中，不同型号真空开关管由于施加工频电压的大小、电极间的开距、真空开关管的结构和尺寸等因素的不同，真空开关管内部压力和击穿电压的关系曲线有所不同；不同型号的真空开关管由于施加的电场和磁场的大小和方向、真空开关管的结构和尺寸、电极间的开距、真空开关管在线圈中的位置、测量持续时间等的不同，放电电流与真空度的关系曲线有所不同，因此必须对不同型号的真空开关管在同类型装置上定标测试，测出不同型号真空开关管的实测巴森曲线、真空度和放电电流的关系曲线，确定真空度管理值，有效控制产品的品质，为电力系统提供更可靠真空开关管，提高真空开关在电力系统领域安全运行的可靠性。

参考文献：

[1]王季梅主编.真空灭弧室设计、制造及其应用.西安：西安交通大学出版社，1993.

作者简介：何媛媛（1985-），女，辽宁锦州人，本科，现就职于辽宁铁道职业技术学院。