浅谈真空度测试仪的相关知识

1、概述
        真空开关问世虽然已经有四十年了，但在国内配电系统中大规模使用的时间并不长，一些地方只是近几年才开始在变电站中大量使用真空开关。相对于油开关，真空开关具有体积、重量轻、寿命长、可靠性高、噪音小，无污染、维护简单等优点。
        由于价格的原因，国内配电系统大多使用国产真空开关，虽然通过引进*，国产真空开关的质量已经有了很大的提高，但是与工业发达国家的产品相比，可靠性方面还是有较大的差距，特别是真空灭弧室，各生产厂家间质量参差不齐，即使是一个质量*合格的真空灭弧室，在运行过程中内部压强也始终处于不断变化之中。在试验或运行时由于真空灭弧室漏气而导致的真空开关故障时有发现。
       目前许多地方仍采用工频耐压作为真空灭弧室真空度检测的主要手段。这种方法操作十分简单，工频耐压法只能发现真空度严重下降的真空灭弧室，当真空灭弧室的真空度下降至10-2～10-1  Pa时，击穿电压不再随着压降的下降而增大，工频耐压仍能通过，因此工频耐压只能定性的判断灭弧室内真空度的上限，无法有效发现设备安全隐患。
        实际测量中，当真空灭弧室内压强高于（10-1～10-2 Pa ），甚至达到1Pa 时击穿电压也没有实际下降。因此采用这种方法测量度很低，只能定性判断出一些严重漏气劣化的灭弧室，而对处于临界状态的灭弧室无能为力。因此，仅靠定性的真空度检测方法是无法保证设备在试验周期内的安全稳定运行。
        因此在真空开关周期性试验时采用定量检测真空度的方法就十分必要，目前真空灭弧室真空度的测量技术主要采用较为流行的磁控放电（潘宁放电）技术，即在灭弧室两端施加高压电场，以使管内残余气体中的电子从阴极向阳极移动过程中获得足以使气体分子碰撞后产生电离的动能，同时在管外施加磁场以使电子的移动轨迹改变，增大其移动路径，从而提高电子与残余气体分子电离以产生新电子，形成足够大的电离离子流，收集这些离子流并使其大小即可间接反映真空度的高低。工程上可准确找到离子流大小与真空度高低之间的关系曲线，即离子流大说明残余气体多，真空度低；离子流小说明残余气体少，真空度高。
        现在真空度测试仪生产厂家基本都不用拆卸灭弧室就可以直接测试了，使检测的程序大大简化，采用同一台仪器在不同时期测得的真空度还是具有可比性的。在正常情况下，运行中每个真空灭弧室内的压强升高与实践大致呈线性关系，但不同灭弧室间的变化曲线都不相同。因此使用者需要通过对检测数据的积累和分析，对每个真空灭弧室内压强变化的趋势有一个一般性的判断。随着真空开关运行时间的增加，这种判断就越来越显得必要。如果检测数据出现异常的波动，或者所测得的压强值已接近临界值时，就有必要缩短检测周期，以zui大限度避免在正常试验周期内由于真空灭弧室失效而引发事故。
        2、真空度测试仪原理
        真空度测试仪是真空灭弧室的真空度检测设备，在外激励电源、真空灭弧室的几何尺寸、所用材料一定时，真空灭弧室的真空度与电离的电荷量有较为准确对应关系，现代真空度测试仪是以单片计算为主控单元，在原理上采用电离电荷量来做标定，改变了早期采用电流峰值作标定的方法，这样在物理原理上有更好的准确性，而且有效的抑制了测试过程中脉冲电流的干扰，使测试稳定、可靠。
        根据机械工业行业要求，真空泡的出厂真空度值不低于1.33×10-3  Pa，而运行中当内部压强在6.6×10-2  Pa以下时，击穿电压不再随着真空度的变化而变化，如果用耐压法检验，只能获知内部压强在6.6×10-2  Pa以下，而得不到具体的数值。
        对处于分断状态的真空灭弧室两端加高压时，会有数值不等的几个微安的漏电电流，此漏电电流即使是同型号的真空灭弧室也有较大的个体差异，尤其是对于安装好的真空灭弧室，其周边的绝缘支撑件也有漏电流，这些漏电流的量值非常不稳定。因此，采用两次起动高压的方法，可比较有效地扣除漏电电流的影响，保证了无论是安装好的还是待装的真空灭弧室的真空度计量精度。
        真空灭弧室由于其几何尺寸、材料的不同，当内部真空度和外加激励电源一定时，其放电电荷量是不同的，为测量需要，对每一种真空灭弧室应有对应的从电离电荷量到真空度的推算曲线。仪器可通过数学处理，将真空灭弧室的电离电荷和真空度关系的数据特征曲线参数内置到仪器中。
        3、仪器技术要求
        3.1计量参数
             灭弧室内部残余气体的压强，单位Pa.
        3.2真空度测试仪的误差
             1×10-1  Pa.  -1×10-5  Pa. 误差≤10%  分辨率1×10-5  Pa.
        3.3机械外观和结构、功能检验
        3.3.1此类主要靠观察和实际操作，要求外壳无损伤标记清晰，各开关按键功能正常；
        3.3.2性能指标检测：真空度性能指标、绝缘电阻、接地电阻、介电强度、泄露电流；
               真空度误差≤10%，分辨率1×10-5  Pa
               绝缘电阻不小于3MΩ
               耐电强度工频1250V  1min
               泄露电流不大于3.5mA
        3.3.3环境适应性要求
               工作温度上限及下限试验：0℃~40℃
               储存温度上限及下限试验：-20℃~55℃
               电源环境适应性试验：187V~242V范围内正常工作。
        4、使用中应注意的几个问题
        在对本机作各种联接时，请不要抓住线缆进行拉扯，而应握住插头进行操作。
         请不要将本机放置于可能受热和受潮的地方，如火炉，水槽等。
         本机从寒冷的环境中被带到充分加热的环境中，机内可能会凝结湿气，导致机内绝缘水平降低。请确认本机内无湿气后再行使用。
        请将本机放置于通风良好、灰尘不容易聚集的场所。
        请注意不要再雷雨的情况下使用机器。
        开机和关机时，高压输出线不得触及人体，以防触电。
        测量时，不要触及高压线和磁控电流线，以防触电。
        请使用柔软干燥的布擦拭机器，严禁使用汽油、香蕉水等化学气擦拭。
        请确认当地电网电压是否与本机供电电压相符：交流220±10%  50/60HZ
请不要破伤随机所带的线缆，以确保使用安全，一旦发现破损，线圈铜线暴露，请立即更换，以免使用时造成短路烧损。
        对于电力用户来说，现场测试一般选用缠绕式磁控软线圈测试，却经常因软线圈插头接触不*造成打火烧损，使用时要注意将插针和插孔*接触，压实，将两边挂环搭扣*挂好。
        正常情况下仪器使用间隔周期为一周，连续测量间隔时间至少不少于20分钟，若间隔时间过短，磁控放电后电离电荷采样误差大，影响测试准确性，因此不宜频繁测试操作，长时间的频繁使用，会造成磁控软线圈的过热烧损。
        对于屏蔽罩外露的真空灭弧室，在加高压时可能造成屏蔽罩与高压端的击穿，进而屏蔽与线圈间击穿，发生电弧，可能烧损线圈和仪器，测量时用青稞纸包，主要是为了避免静电干扰。
        线圈在缠绕灭弧室时，一定要尽量靠在灭弧室的中部。从测量精度考虑，降低高压对磁场的干扰，也有利于磁线的集中分布，使灭弧室断口处磁场更强，测量精度更好。