真空测试仪在真空灭弧室中的精度测试研究

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本文介绍了真空灭弧室内真空度测量的方法和测试仪器，总结分析了生产过程中影响真空度测量精度的各种因素和解决方法，为灭弧室真空度的准确测量提供帮助。

【关键词】真空灭弧室 真空度 测量精度

真空灭弧室内真空度的高低和变化趋势，成了真空灭弧室生产厂家和开关行业非常关心的一项技术指标。如何准确地测量和评价灭弧室内的真空度，以保证真空灭弧室在寿命周期内不失效是很多制造厂家共同关心的课题。

1 真空度的测量方法

真空灭弧室内真空度的测量方法有很多种，如工频耐压法、高频法、射线法等，但这些方法都只能定性的了解其真空度的大致范围。要想定量地测量真空度，则需要使用专门用于测量真空电子器件的真空度测试仪。它是采用潘宁放电原理制造的一种直读式测量仪器，仪器内部装有量身定做的测量芯片，芯片中有根据每种型号的灭弧室结构经过很多次测量、统计绘制的离子流―真空度曲线。使用时根据需求可以显示真空灭弧室内部的离子流大小，也可以根据离子流换算后直接读出管内的真空度。测量仪还根据被测量的产品直径不同配备有各种规格尺寸的线圈，适用性较强。

测量真空度时首先选择该型号灭弧室的测量曲线，将灭弧室的动、静触头拉开一定的距离后放置于相应的线圈内，灭弧室的动端施加高压电场，线圈施加脉冲磁场，在脉冲强磁场和强电场的作用下，灭弧室中的带电离子作螺旋运动，并与管内残余气体分子发生碰撞电离，所产生的离子流与管内真空度近似成比例关系。通过测量离子流的大小，测量仪可根据内部储存的数据自动转换为该管型的真空度，然后在测试面板上显示出被测试灭弧室的真空度数值。

2 真空度测试仪的种类

2.1 台式数显真空度测试仪

台式数显真空度测试仪由一台工控机、测量显示仪和线圈组成，如果需要在网络上传输数据，外加一台计算机则可以轻松地完成这些工作。它是灭弧室制造厂家普遍使用的一种真空度测试仪，其测试精度较高、价格低廉、体积小、所以节约生产场地，也便于测试仪的灵活移动。在如今信息化发展较快的企业中既便于手工操作，还便于利用内部网络进行数据传输和共享，为产品质量信息的及时传递、统计提供了便利。

2.2 自动线真空度测试仪

自动线真空度测试仪的主要组成部分和台式数显真空度测试仪基本相同，但它更多了一些工业化和信息化的元素，比如增加了传输线、机械手、自动分拣等功能。测试仪工作时不仅要靠机械手自动完成测试过程中的抓取、拉开距，自动实现不同线圈的转换、数据的传输、遇到不合格品还要主动识别、分拣后依靠传输线传递到相应的区域。自动线真空度测试仪测试精度较高，测试时剔除了一些人为因素的影响，一致性较好，设备自动运行减少了人工成本，运行效率高，深得灭弧室制造厂家的青睐。

2.3 便携式真空度测试仪

便携式真空度测试仪由装在便携箱内的测量显示仪和线绕线圈组成，线绕线圈可适用于各种直径的灭弧室。这种测量仪由于线圈长度是一定的，线圈的匝数决定于灭弧室的外径，所以磁场的不确定造成测量精度较差，可以做为定性判定的依据，主要用于开关设备运行中对灭弧室质量状态的现场判定。

3 真空度测量精度的影响因素

3.1 空气湿度

一般来说，光板绝缘外壳比伞裙绝缘外壳的灭弧室更容易爬电。这是因为同样高度的外壳，光板绝缘外壳的管外爬距较小，当遇到阴雨天气时，空气的相对湿度较大，空气中的水蒸气冷凝到管壳上，降低了其绝缘强度，真空度测量时会出现较大的泄漏电流，影响测量的准确性。如果出现这种情况我们会对灭弧室采用烘烤等人工除湿的方法，或者存放一段时间后重新测量。

3.2 强磁场、强电场

一般的真空度测试仪防电磁干扰能力较差，其工作时应远离强磁场、强电场的设备，如高压老炼台、雷电冲击台，以避免这些设备工作时产生的高频谐波对测试仪线路造成干扰，导致设备不能正常工作或测试数据出现错误。

3.3 测量次数

一般来说，灭弧室一天之内只能测量一次真空度，如果对同一只灭弧室的真空度进行连续测量时，以第一次的测量值为准，这是考虑到管内发生电离时对残余气体分子的电离吸附作用会影响到测量的精度。如需再次测量，应将灭弧室静置一段时间后再进行测量。

3.4 灭弧室结构

灭弧室内部的放电空间、电极面积、距离和形状都会影响到真空度测量的精度。管内放电空间大，游离态电子多，电极面积广，距离大，形状存在尖端，都会使离子流变大。因此不同结构的灭弧室不能使用同一曲线测量，每种灭弧室应根据其结构制作相应的离子流――真空度曲线。

3.5 老炼的影响

灭弧室老炼效果、老炼与真空度测量时间间隔的长短都会影响真空度测量的精度。老炼是通过大电流、高电压去除管内的击穿弱点，使得真空度测量时离子流减小，但老炼过程中又会放出大量的气体，如果没有足够的存放时间，这些气体就会导致真空度测量时离子流增大。

3.6 灭弧室外壳的洁净度

当灭弧室电极上施加高压时，灭弧室绝缘外壳上的金属屑等其它污染物会产生泄露电流，此时的泄露电流会影响真空度测量的结果，严重时会导致该产品为零真空度或真空度数值为负值。此时，应用干净的抹布将灭弧室外壳擦拭干净晾干后再测量。

3.7 磁场线圈

灭弧室应放置于磁场线圈的中间，当线圈通过脉冲电流时，磁场对灭弧室中电力线的作用更强，测试精度较高。线圈自身的绝缘材料会随着使用时间而老化、导致绝缘性能下降，特别是空气湿度较大时会与灭弧室之间出现放电，导致所测试的真空度降低，此时应该及时更换线圈。

4 结束语

真空度测量仪是真空灭弧室生产过程中一种不可缺少的监控手段，也是真空开关使用者在设备运行过程中对灭弧室的质量状况进行有效监控的理想设备，所以不断研究改进其测量精度是一项长期的工作，希望未来可研制出精度更高、更加适应工业化和信息化的测量仪器。

作者简介

齐巧霞（1972），女，陕西省宝鸡市人。现为陕西宝光真空电器股份有限公司工程师，主要从事电真空制造工艺的研究。

作者单位

陕西宝光真空电器股份有限公司 陕西省宝鸡市 721006