真空灭弧室真空度的测量与管理

孟丽

摘 要：真空灭弧室是真空开关的核心部件，它是以真空作为绝缘和灭弧介质的。真空灭弧室内的真空度将直接影响真空开关的性能。该文介绍了一种脉冲磁控放电法，该方法利用真空灭弧室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灭弧室内部的真空度。该文还介绍了如何计算真空度管理值。利用有效的测量方法和真空度管理，可以有效地控制由于真空灭弧室真空度给电力运行带来的不良后果。

关键词：真空灭弧室；真空度测量；管理值计算

中图分类号：TM61 文献标志码：A

0 引言

真空灭弧室内的真空度会直接影响真空开关的性能。该文介绍了一种脉冲磁控放电法，测量放电电流值和真空灭弧室内部真空度并对其进行真空度调整，可以有效地控制真空灭弧室真空度对电力运行造成的后果。

1 真空灭弧室内部气体压力（真空度）和击穿电压的关系

从图1（巴森曲线）可以看出，在高真空度的范围内有一个较高且比较稳定的击穿电压，且与真空度的变化无关。在低真空的范围内，随着真空灭弧室内部压力的增加，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。

2 真空灭弧室真空度与放电电流的特性关系（PMG特性）

真空灭弧室真空度与放电电流的特性关系如图2所示，放电电流越大真空度越低，也就是说，放电电流越大真空灭弧室内部压力越大。真空灭弧室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、真空灭弧室在线圈中的位置、测量持续时间等参数，还受真空灭弧室的结构和尺寸的影响。

3 真空灭弧室真空度的测量方法

圖3中真空管为真空灭弧室，位于电磁线圈中心，当电流通过线圈时，在真空灭弧室电极间产生纵向磁场。若在分开的电极间施加数千伏的直流电压，将产生可测量的放电效应。这时由于电场在触头附近几乎与磁场垂直相交，使存在于真空灭弧室内的少量自由电子在向阳极运动的途中发生偏转，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碰撞电离的概率，从而获得一个稳定的可测量的放电过程。放电电流的大小受真空灭弧室内存在的气体分子的影响，并与内部压力近似成正比，所以可以根据放电电流大小来测量其内部压力。

4 真空灭弧室真空度管理值的计算

真空灭弧室制成后，并不能永远维持其原来的真空压力，随着存放时间的增加，真空灭弧室的真空度将降低，其主要原因在于绝缘外壳等密封件和焊缝的慢性漏气，以及内部零部件的放气。根据真空灭弧室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：

以1个12 kV/31.5 kA等级的真空灭弧室为例，计算其真空度管理值，在开距为9 mm、加压端为动端、接地端为静端、放置时间为6日、磁界电流为2.75 A的条件下， 该管型的极限真空度：P1=3.0Pa。

根据公式（2）来推算在60年、30年、20年的真空寿命管理年限下的真空度管理值，放置6天，极限真空度3 Pa。

真空灭弧室生产厂家可根据真空灭弧室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 结语

在实际生产中，不同型号的真空灭弧室由于施加工频电压的大小、电极间的开距、真空灭弧室的结构和尺寸等因素的不同，真空灭弧室内部压力和击穿电压的关系曲线有所不同；不同型号的真空灭弧室由于施加的电场和磁场的大小和方向、真空灭弧室的结构和尺寸、电极间的开距、真空灭弧室在线圈中的位置、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灭弧室在同类型装置上进行定标测试，测出不同型号真空灭弧室的实测巴森曲线、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的真空灭弧室，提高电力系统中真空开关运行的安全性与可靠性。

参考文献

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