真空開關管真空度的管理

摘 要：真空開關管是以真空作為絕緣和滅弧介質的，真空開關管內的真空度將直接影響真空開關的性能。本文舉例介紹了如何測量真空開關管的真空度；如何對真空度進行管理計算。

關鍵詞：真空開關管；真空度測量；管理值計算

真空開關在電力系統領域得到了日益廣泛的應用。真空開關管是真空開關的核心部件，真空開關管內的真空度將直接影響真空開關的性能。對真空度進行檢測是保證真空開關安全運行的重要手段。本文介紹一種脈沖磁控放電法，該方法利用真空開關管自身的結構特點，制造出真空度測試儀，通過測量放電電流值，并根據放電電流與真空度的關系測量真空開關管內部真空度。

本文舉例介紹了測量真空開關管的真空度的方法和測量原理；如何計算真空度管理值。通過有效的測量方法和真空度管理，可以有效地控制真空開關管真空度的不良對電力運行造成的不良后果。

1.真空開關管內部氣體壓力（真空度）和擊穿電壓的關系

對于千伏級的真空開關管，觸頭間開距往往有數毫米，這時真空開關管的擊穿電壓與真空開關管內部氣體壓力（真空度）具有特性關系。即在高真空度的范圍內有一個較高且比較穩定的擊穿電壓，其最大特點是擊穿電壓有一個極大值，且與真空度的變化無關。在低真空的范圍內，隨著真空開關管內部壓力的增加，擊穿電壓明顯下降，降到谷底后隨著氣體壓力的繼續增加，擊穿電壓反而有小幅度的升高。真空開關管的真空開關管內部氣體壓力（真空度）和擊穿電壓的特性關系（巴森曲線）不僅取決于施加工頻電壓的大小、電極間的開距等參數，還受真空開關管的結構和尺寸的影響，因此必須對不同型號的真空開關管作定標測試，測出真空開關管的實際的巴森標準曲線。

2.真空開關管真空度與放電電流的特性關系（PMG特性）

真空開關管真空度與放電電流的特性關系，即放電電流越大真空度越低，也就是放電電流越大表明真空開關管內部壓力越大。在實際生產中，真空開關管的真空度與放電電流的特性關系不僅取決于電場和磁場的大小和方向、電極間的開距、真空開關管在線圈中的位置、測量持續時間等參數，還受真空開關管的結構和尺寸的影響[1]，因此必須對不同型號的真空開關管在同類型裝置上作定標測試，測出真空開關管的真空度和放電電流的標準曲線。

3.真空開關管真空度的測量方法

測量真空度有不同的方法，目前大多數公司采用脈沖磁控放電法。該方法把測量的真空開關管本身作為磁控管，其測量原理為真空管為真空開關管，置于電磁線圈中心，當線圈通過電流時，在真空開關管電極間將產生一個縱向磁場。若在分開的電極間施加數千伏直流電壓時，將產生一可測量的放電效應。這時由于所建立的電場在觸頭附近幾乎與磁場垂直相交，使存在于真空開關管內的少量自由電子在向陽極的運動途中發生偏轉，這部分電子成圓形或螺旋形路線運動，這就顯著增加了電子運動的自由途徑以及參與氣體分子的碰撞電離的概率，從而獲得一個穩定的可測量的放電過程。在放電過程中，由于產生的離子質量較大，使這些離子在磁場的作用下發生輕微的偏轉，拋向陰極。這樣，即使在內部壓力非常低的情況下，還會出現一個可供測量的離子電流。放電電流的大小受真空開關管內存在氣體分子的影響，并與內部壓力近似成正比，故可根據放電電流大小來測量其內部壓力[1]。

4.真空開關管真空度管理值的計算

實際上，真空開關管制成后，并不能永遠維持其原來的真空壓力，有其真空壽命，隨著存放時間的增加，真空開關管的真空度將降低，其主要原因在于絕緣外殼等密封件和焊縫的慢漏氣，以及內部零部件的放氣。 所謂的真空壽命是指真空壓力不超過允許最大值的保證存放的時間。通常用線性變化的特性來推理真空壽命。根據真空開關管制作后放置一定時間（Tt）的內部真空度（Pt）來管理真空壽命，真空壽命（T1）的表達式為：

（P1—P0）

T1= ×Tt

（Pt—P0）

按P0=0來計算，Pt（Pa）=Tt×P1÷T1，其中Pt—管理真空度，單位：Pa； Tt—真空管制作后放置天數，單位：日； P1—極限真空度，單位：Pa；P0—為真空開關管封口后所測得的真空度，單位：Pa；T1—真空壽命，單位：日。

真空開關管生產廠家可根據真空開關管在不同使用場合的重要程度來設定管理年限，根據管理年限來選取真空度管理值。

5.結束語

在實際生產中，不同型號真空開關管由于施加工頻電壓的大小、電極間的開距、真空開關管的結構和尺寸等因素的不同，真空開關管內部壓力和擊穿電壓的關系曲線有所不同；不同型號的真空開關管由于施加的電場和磁場的大小和方向、真空開關管的結構和尺寸、電極間的開距、真空開關管在線圈中的位置、測量持續時間等的不同，放電電流與真空度的關系曲線有所不同，因此必須對不同型號的真空開關管在同類型裝置上定標測試，測出不同型號真空開關管的實測巴森曲線、真空度和放電電流的關系曲線，確定真空度管理值，有效控制產品的品質，為電力系統提供更可靠真空開關管，提高真空開關在電力系統領域安全運行的可靠性。

參考文獻：

[1]王季梅主編.真空滅弧室設計、制造及其應用.西安：西安交通大學出版社，1993.

作者簡介：何媛媛（1985-），女，遼寧錦州人，本科，現就職于遼寧鐵道職業技術學院。