真空开关真空度测试的必要性.doc

真空开关真空度测试的必要性No.11.2011北京电力高等专科学校BeijingElectricPowerCollege电力系统咽真空开关真空度测试的必要性吴胥阳楚文成杜宇航(1,金华电业局,浙江金华321001;2,湖州电力局,浙江湖州313000)摘要:真空断路器灭弧室的真空度是保证真空开关绝缘性能和灭弧性能的重要技术指标,本文介绍了几种真空度曲现场检测方法.比较了现有检测方法存在的缺陷,通过对真空断路器的灭弧室真空度降低原因的分析,说明了真空度测量的,z-性,提出了真空开关的真空度测试成为真空开关周期性检查和预防性试验的重要内容之一的必要性,并提出了对真空开关进行真空度测试方法的一些原理和注意事项.关键词:真空开关;真空度;测试;,zCr性中图分类号:U224.2+3文献标识码:A文章编号:100901l8(2011)11003802南于真空开关具有开断容量大,灭弧性能好,机械电寿命长,维护工作量小,检修周期长等优点,因此在1OkV,35kv电网中得到广泛应用.在真空开关发生的缺陷和事故中,真空度降低问题开始有所发生.后果也较为严重,主要表现为真空泡慢性漏气导致真空度降低,有几次发现真空度降低引起开关断121间绝缘耐压不合格,险些造成开关爆炸.以前真空开关的缺陷主要集中在机构上,目前开关缺陷发生在灭弧室的真空度上比较少,但也开始有发生的趋势.因此,切实加强真空开关的核心部件真空灭弧室真空度的现场检测工作的必要性开始有所体现.一,真空度降低的原因真空断路器在运行一段时间后,会发生不同程度的真空度降低现象,真空度降低原因归纳如下:(一)开关本体结构上的缺陷造成微量漏气,这种漏气平时检测不到,只有经过较长时间的积累,降低到一定程度才能被检测到.(二)灭弧室的制造材料含有一定的气体杂质,经过长期运行慢慢析出,造成真空灭弧室压力上升.()在开关运行过程中,由于外力造成灭弧室损坏,从而引起真空开关真空度降低.二,现有真空度检测方法(一)观察法.主要是由运行人员对运行中的真空断路器进行简单判别,通过观察涂在真空玻璃泡内表面的吸气剂薄膜的颜色变化来判断真空度的变化.真空度良好时,吸气剂的薄膜非常亮像镜面;如果真空度降低,吸气剂薄膜变成乳白色.缺点:这种判断方法只有在真空度降到很低时才能被发现,且无法得到量化数据,只能依靠人工经验,会造成误判断的可能,并且对于陶瓷外壳的真空灭弧室无法使用.(二)交流耐压法.是采用工频耐压法检查真空灭弧室真空度.这种方法是以前的预防性试验中测试真空度时应用的主要方法.将真空开关置于分闸状态,在真空灭弧室的动静触头之间加交流电压,工频耐压测试规范为:在额定开距时,两端加额定工频耐受电压的70%,稳定1rain,然后在lmin内升至额定工频耐受电压.保持1min无仪表指针突变及跳闸现象即为合格.允许管内有零星火星及其它轻微发光现象.缺点:这种方法只能对灭弧室的真空状况做出粗略判定.不能得出真空度的具体数据.对于真空度的变化没有任何量化反应.只有在工频耐压试验不合格时,才能发现真空度的降低,而根据一些已有的缺陷经验表明这时已经很危险了.如良好真空泡的真空度达10.pa以上,而当真空度降到1Opa时,虽然此时仍能通过工频耐压试验,但真空泡已不合格,真空断路器处在危险状态.三,真空度的现场测试(一)真空断路器真空度测试试验原理现场真空度的测试是在开关分闸时在动静触头间施加15kV的脉冲高压,同时灭弧室外缠绕电磁线罔,并加1200V的磁场电压.其接线原理见图1图1测试试验接线原理图(二)现场测试原理及其分析1,试验依据这种测试方法的依据是交流高压断路器订货技术条件(DL/T4021999)中的型式试验规定真空断路器的灭弧室应采用电磁法进行试验.2,试验原理由于修改逻辑需要在线下载DCS逻辑,这种DCS对在线下载支持不是很好,在线下载逻辑风险很大,为了防止一次调频的闭锁再次引起机组负荷的波动,采取暂时取消闭锁的措施,把一次调频对汽机主控的闭锁值由原来的2MW改为4-25MW即可.平时一次调频指令不会超过25MW,可以避免一次调频对汽机主控的闭锁.四,结语一次调频对汽机主控的闭锁,在P/D闭锁的反调作用下,造成机组负荷不断的波动,对机组安全稳定运行不利.这种闭锁后的PID反调作用,相当于一次调频控制具有积分作用,机组负荷不断地增加或减少,可以增加机组一次调频贡献电量,避过电网的一次调频考核,但这是不科学的一次调频控制方法.电网的一次调频考核方法也应该不断完善,除了目前做到的公平外,还应该做到科学.作者简介:吴胥阳(1984一),男,浙江金华人,西安交通大学,工学学位,助理工程师,研究方向:高压试验;楚文成(1981一),男,吉林人,东北电力大学,工学学位,硕士,助理工程师,研究方向:高压试验;杜宇航(1983一),男,吉林人,东北电力大学,工学学位,硕士,助理讲师,研究方向:配网运行.No.11.2011北京电力高等专科学校BeijingElectricPowerCollege电力系统咂在灭弧室分开的触头间施加磁场,然后再施加一个最长持续时间为100ms的脉冲电压,可由流过电流的大小估算出真空灭弧室内的气体压力.按照这一原理,该真空度测试仪在开关处于断开位置时,在开关触头的两极施加脉冲高压,灭弧室外侧用励磁线圈缠绕,励磁线罔通人大电流.灭弧室内产生与两极高压同步的脉冲磁场.灭弧室中的电子在磁场的作用下螺旋运动,这时电子从一电极到另一电极的路程加长了,增加了与灭弧室气体分子的碰撞几率.并且灭弧室中的残余气体发生碰撞产生电离的离子电流比没有磁场时要大得多,这时产生的离子电流与灭弧室的真空度近似成比例关系.当然真空泡的直径不同,在同等的真空度下离子电流也不相同.通过试验标定出几种常用的真空泡真空度与离子电流的对应关系曲线.通过对离子电流的测量,再通过计算机查询离子电流与真空度曲线,从而:得出真空度的数值.(三)测试的注意事项l,应正确选取管型.由于真空泡的管径不同,相同真空度下离子电流也不同.所以在现场试验时.正确选择管型十分重要.管型的选取见表l表1真空泡直径与管型对照表真空灭弧室直径D应选择灭弧室管型D<lOOmm00lOOmm<D<120ramOl120ram<D<135mm022,被测的真空泡两断口必须与地断开.励磁线网与动触头间距至少3cm.3,测试完成后,先关闭电源,再通过放电电阻对磁场和电场的端子放电,此时一定要放电完全以防止发生电击事故.(四)使用过程中发现的问题及分析对于试验得出的数据分析的依据是1240.5kV户内高压断路器订货技术条件(DL4032000)中2.13条规定运行中的真空开关有效期之末其真空度必须优于6.6:K10Pa.因此当真空泡的真空度低于1OPa时,就应尽快更换.通过试验发现,工频耐压试验合格的真空泡真空度试验数据并不一定合格,有些已经到了规程规定的临界数值,甚至低于临界数值,而真空度合格的真空泡工频耐压都合格.这是因为在不考虑电极表面微观变化高真空度的情况下,气体分子的自南路程大,碰撞几率小,绝缘强度高.当真空度降低后,气体分子的自由路程变小,碰撞几率增大,绝缘强度降低.表2是气体在不同真空度下与自由路程的对照.袁2气体在不同真空度下与自由路程对照表乐力,Pa1106.66.610-26.6X10一6.610一自由路程/m110-2.510一O.25252.510从表2可以看出,当真空度高于lO数量级时,如l0数量级时气体分子的自南路程比触头间距:一个数量级,此时有很高的绝缘强度.当真空度为6.610Pa时,气体分子的自南路程为0.25m,绝缘度降低了很多.网2为不同真空度下击穿电压与真空度的关系曲线.从网2的ffI线可以看出:当真空度降低到6.610Pa时,间隙的击穿电压将变化很快,交流耐压值也将下降很快,稍有降低就可能使工频耐压不合格,极易造成灭弧失败形成事故.从上面的分析可以看出:真空度测试较工频耐压试验更为灵敏,更能准确灵敏的反应真空灭弧室的工作情况(五)真空度测试的现场管理1,真空度测试结果管理真空度测试结果的分析,特别是真空度接近临界值时的分析应结合真空度变化的历史过程来分析.因此应做好真空度测试记录的管理工作.在现场使用时应建立真空度测试档案,通过历史数据对比来分析真空度的实际运行情况.l奎謇螺o.羹空瘦,Pl图2不同真空度下击穿电压与真空度的关系曲线2,真空度试验周期管理对于真空度的变化,应根据具体情况具体分析.当开关刚投入运行一段时间之后,真空度会发生一定的变化,这主要是因为灭弧室元件吸气,放气造成的.在以后的运行中真空度变化将变得缓慢.如果断路器真空度突然发生较剧烈的变化.应引起注意并追踪检测.另外,还应注意真空度的测试周期也不应过于频繁.过于频繁会引起灭弧室元件吸气放气加剧,造成真空度的降低,这种变化很小,很难在每次试验后检测到.因此真空度的测试并不是越频繁越好.在下列情况下应进行真空度测试:(1)新设备投运前(2)在预试过程中(3)开关开断规定的故障电流次数之后(4)开关开断负荷电流和机械操作达到一定的次数之后(5)当怀疑真空开关的真空度时四,结论目前实行的工频耐压试验只能判断出真空度已严重劣化的真空泡,实际上,良好真空泡的真空度达1Opa以上,而当真空度降到10pa时,虽然此时仍能通过工频耐压试验,但真空泡已不合格,真空断路器处在危险状态.因此,对真空泡的真空度进行量化测试势在必行(同时保留做工频试验).一方面,可以对真空泡的真空度有一个量化的掌握,使真空泡在真空度降到危险状态前进行调换,避免事故的发生;另一方面,对一个真空泡每次试验时的真空度数据进行综合分析,就可以判断真空泡的真空度是否在劣化,以及劣化的速度,趋势等,以便在利用状态检修法时,确定该真空断路器的下次试验日期.减少停电时间及对真空泡的破坏性试验次数.真空度的测试其灵敏度高于目前预试规程规定的工频耐压试验的灵敏度,只是目前还没有颁布与其配套的规程.切实做好真空开关真空度的测试才能保证真空开关的可靠运行.相信随着