本文主要針對(duì)目前中壓開關(guān)設(shè)備中使用非常廣泛的真空滅弧室，研究其X射線吸收劑量率與真空度的關(guān)系，探討以X射線吸收劑量率作為參量評(píng)估真空滅弧室的真空度的可能性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)電壓老煉的真空滅弧室，在真空度低于10^-2 Pa時(shí)，也可能通過(guò)工頻耐壓試驗(yàn)，但其X射線發(fā)射的起始平均電場(chǎng)強(qiáng)度顯著降低。因此X射線測(cè)量可與工頻耐壓試驗(yàn)配合進(jìn)行，以檢測(cè)出可通過(guò)耐壓、但真空度已低于10^-2 Pa的滅弧室。

　　1、引言

　　隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，越來(lái)越多的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備將會(huì)用于監(jiān)控電網(wǎng)一次設(shè)備的運(yùn)行。真空開關(guān)作為電網(wǎng)中至關(guān)重要的開關(guān)設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)將為確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行起到極其重要的作用。目前，開關(guān)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)主要限于機(jī)械特性和溫升等，對(duì)于決定開斷能力的滅弧室的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，還沒有成熟可靠的方法。離線檢測(cè)真空度的方法相對(duì)較為成熟，目前采用的方法主要有兩種：即工頻耐壓法和磁控放電法。兩種方法雖原理簡(jiǎn)單，但都有其不足之處。因此我們需要找到一種操作方法簡(jiǎn)便、具有一定準(zhǔn)確度的方法來(lái)對(duì)滅弧室真空度狀況進(jìn)行評(píng)估。

　　X射線法測(cè)量方法簡(jiǎn)易，測(cè)試儀器和真空滅弧室沒有電氣聯(lián)系，但是專門針對(duì)真空滅弧室X射線發(fā)射的機(jī)理和影響因素的深入研究很少，國(guó)內(nèi)外對(duì)于滅弧室真空度和X射線吸收劑量率之間的關(guān)系并沒有確切的結(jié)論。本文主要針對(duì)目前中壓開關(guān)中使用非常廣泛的10kV電壓等級(jí)的真空滅弧室，研究其X射線吸收劑量率與真空度的關(guān)系，探討以X射線吸收劑量率作為參量評(píng)估真空滅弧室真空度的可能性。

　　2、真空度測(cè)量方法

　　真空技術(shù)中將廣闊的真空度范圍劃分為低、高、超高、極高等區(qū)域。其中高真空區(qū)域的氣體壓力為 10^-1～10^-6 Pa，這一區(qū)域的后半段，即 1.33 ×10^-3 ～1.33 ×10^-6 Pa 是真空滅弧室通常采用的真空度范圍[2]。真空度的高低對(duì)滅弧能力有重要影響。

　　實(shí)驗(yàn)表明：真空度在10^-3 Pa 數(shù)量級(jí)時(shí)就能夠可靠地滅�。徽婵斩仍诘陀�5×10^-2 Pa 時(shí)就不能夠可靠地滅弧了。真空滅弧室的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定, 新出廠的滅弧室真空度須大于1.33×10^-3 Pa 。

　　目前離線檢測(cè)真空度的方法主要采用工頻耐壓法和磁控放電法。工頻耐壓法只能發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重漏氣的滅弧室，對(duì)于真空度低于10-2～10-1Pa，甚至達(dá)到1Pa 的滅弧室，雖然也可能通過(guò)工頻耐壓試驗(yàn)，但實(shí)際上已失去開斷短路電流的能力。顯然工頻耐壓法的判斷精度很低，對(duì)于處于臨界狀態(tài)的真空滅弧室將無(wú)能為力。磁控放電法是利用正交的電場(chǎng)與磁場(chǎng)，增加電子的運(yùn)動(dòng)行程從而達(dá)到增加其與滅弧室內(nèi)殘余氣體分子的碰撞動(dòng)能，提高電離概率，通過(guò)測(cè)量放電產(chǎn)生的離子流大小，比較事先測(cè)定的該型滅弧室的真空度—離子流特性曲線，定量得到真空度數(shù)值。每次放電后電極表面對(duì)氣體分子有吸附和脫附過(guò)程，從而影響真空度發(fā)生改變，造成測(cè)量重復(fù)性差的缺點(diǎn)。

　　另外，為了小型化的目的，目前運(yùn)行中大量使用的鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備，勵(lì)磁線圈根本無(wú)法安裝，因此磁控放電法僅適用于生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)滅弧室真空度的檢測(cè)，而不適用于現(xiàn)場(chǎng)檢修期間的預(yù)防性試驗(yàn)。除工頻耐壓和磁控放電法外，國(guó)內(nèi)外一直在進(jìn)行真空滅弧室真空度的離線和在線檢測(cè)方法的研究，如X射線法、電流開斷法、觸頭壓力法、電弧電壓法、電光變換法、滅弧室內(nèi)裝微型磁控計(jì)法、通過(guò)分壓電容檢測(cè)屏蔽罩放電電流法、滅弧室內(nèi)置懸浮電極的放電間隙法、檢測(cè)局部放電的超聲波法等，但都不很成熟，缺乏好的實(shí)用性。

　　6、總結(jié)

　　本文主要針對(duì)目前中壓開關(guān)設(shè)備中使用非常廣泛的真空滅弧室，研究其X射線吸收劑量率與真空度的關(guān)系。經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

　　1) X射線吸收劑量率與外施電壓/平均電場(chǎng)強(qiáng)度呈正比關(guān)系；

　　2) 隨著開距減小，X射線發(fā)射的起始平均電場(chǎng)強(qiáng)度趨近于觸頭表面最大場(chǎng)強(qiáng)；

　　3) 滅弧室真空度高于10^-2 Pa并為額定開距時(shí)，即使施加電壓為工頻耐受電壓，其X射線吸收劑量率也很低，即遠(yuǎn)低于IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的150μSv/h，且真空度的進(jìn)一步提高對(duì)X射線吸收劑量率的影響較�。�

　　4) 在真空度低于10^-2 Pa時(shí)，滅弧室也可能通過(guò)工頻耐壓試驗(yàn)，但其X射線發(fā)射的起始平均電場(chǎng)強(qiáng)度顯著降低。

　　利用真空度低于10^-2 Pa時(shí)，X射線發(fā)射的起始平均電場(chǎng)強(qiáng)度顯著降低以及相同測(cè)試條件下(開距和外加電壓)X射線吸收劑量率突增的現(xiàn)象，可以判斷滅弧室的真空度臨界值。因此，這種方法可以考慮作為真空開關(guān)檢修時(shí)預(yù)防性試驗(yàn)的一種真空度檢測(cè)手段，與工頻耐壓試驗(yàn)配合進(jìn)行，以檢測(cè)出可通過(guò)耐壓、但真空度已低于10^-2 Pa的滅弧室，具有一定的實(shí)用性。