真空開關(guān)管是以真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)的，內(nèi)部真空度對(duì)其性能起著決定性的作用，本文對(duì)諸多因素如何影響真空度測(cè)量準(zhǔn)確性進(jìn)行了分析討論。

　　真空開關(guān)管是真空開關(guān)的心臟，真空開關(guān)管的性能決定真空開關(guān)的性能。真空開關(guān)管是以真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)的真空電子器件，內(nèi)部真空度對(duì)其性能起著決定性作用。隨著真空開關(guān)管制造技術(shù)和理論研究水平的不斷提高，對(duì)它的三大壽命，即真空壽命、電壽命、機(jī)械壽命的要求也不斷提高，特別是對(duì)真空壽命提出更高的要求。采用何種測(cè)試方法準(zhǔn)確地測(cè)試出真空開關(guān)管內(nèi)部的真空度，一直是各大真空開關(guān)管生產(chǎn)廠家追求的目標(biāo)。目前大多數(shù)公司采用磁控管放電法測(cè)量真空開關(guān)管真空度，在磁控法測(cè)量真空壓力的過(guò)程中一些影響真空度測(cè)量準(zhǔn)確性的因素，需要關(guān)注和探討，例如真空不規(guī)則放電的影響、連續(xù)測(cè)量的影響、測(cè)量環(huán)境的影響、釬焊后溫度變化的影響、真空開關(guān)管外部漏電流的影響等等。真空技術(shù)網(wǎng)(http://bjjyhsfdc.com/)發(fā)布本文對(duì)諸多因素如何影響真空度的準(zhǔn)確性進(jìn)行了分析討論。

1、真空開關(guān)管真空度的測(cè)量原理

　　目前大多數(shù)公司采用脈沖磁控放電法測(cè)量真空開關(guān)管的真空度。其測(cè)量原理線路如圖1所示。圖中真空開關(guān)管置于電磁線圈中心，當(dāng)線圈通過(guò)電流時(shí)，在真空開關(guān)管電極間將產(chǎn)生一個(gè)縱向磁場(chǎng)。若在分開的電極間施加數(shù)千伏直流電壓時(shí)，將產(chǎn)生一可測(cè)量的放電效應(yīng)。這是由于所建立的電場(chǎng)在觸頭附近幾乎與磁場(chǎng)垂直相交，使存在于真空開關(guān)管內(nèi)的少量自由電子在向陽(yáng)極的運(yùn)動(dòng)途中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這部分電子成圓形或螺旋形路線運(yùn)動(dòng)，這就顯著增加了電子運(yùn)動(dòng)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(gè)穩(wěn)定的可測(cè)量的放電電流。

2、影響真空開關(guān)管真空度測(cè)量準(zhǔn)確性的因素

　　2.1、真空不規(guī)則放電對(duì)真空度測(cè)量的影響

　　測(cè)量真空開關(guān)管真空度時(shí)，要在其動(dòng)端與靜端或靜端與動(dòng)端之間施加10kV左右的高壓，因此，如果真空開關(guān)管內(nèi)部局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高，就會(huì)形成不規(guī)則放電。不規(guī)則放電是極間閃絡(luò)(放電)現(xiàn)象，如圖2(a)所示，被稱為非持續(xù)性放電(NSDD)，該情況下，常出現(xiàn)放電電流不穩(wěn)定現(xiàn)象，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。

圖1　測(cè)量真空開關(guān)管真空壓力的原理線路

　　出現(xiàn)不規(guī)則放電的情況下，測(cè)量出的真空度并不是該真空開關(guān)管真實(shí)的真空度，所以在測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)了不規(guī)則放電的真空開關(guān)管不應(yīng)判為不合格，對(duì)于這樣的真空開關(guān)管要保留待處理再測(cè)量。

圖2　測(cè)量的真空度的電流波形

　　2.2、連續(xù)測(cè)量對(duì)真空度測(cè)量的影響

　　在測(cè)量真空開關(guān)管真空度的過(guò)程中，真空開關(guān)管內(nèi)放電，真空開關(guān)管內(nèi)的氣體會(huì)等離子化，附著在電極等上面，放電后暫時(shí)提高了真空開關(guān)管內(nèi)部的真空度。由于此時(shí)真空開關(guān)管內(nèi)處于更好的高真空狀態(tài)，電極等表面吸附的氣體直到處于平衡狀態(tài)才能放出。由于真空度測(cè)量程中真空開關(guān)管內(nèi)部有暫時(shí)的吸氣效應(yīng)，連續(xù)測(cè)量，真空度會(huì)越測(cè)越高，影響到測(cè)量的準(zhǔn)確性，所以在進(jìn)行真空度測(cè)量時(shí)，應(yīng)記錄第一次測(cè)試的結(jié)果，如需再次測(cè)量確認(rèn)，時(shí)間間隔至少靜放72h(經(jīng)驗(yàn))后，再進(jìn)行測(cè)量。

　　2.3、測(cè)量環(huán)境對(duì)真空度測(cè)量的影響

　　從真空開關(guān)管的測(cè)量原理可知，測(cè)量真空度時(shí)，真空開關(guān)管要加上一定的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，很顯然在測(cè)量?jī)x的周圍不應(yīng)有影響其正常工作的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，否則會(huì)影響其測(cè)量的準(zhǔn)確性。另外，周圍不應(yīng)有可以使真空開關(guān)管內(nèi)產(chǎn)生電子發(fā)射的熱源及放射性源。測(cè)量溫度一般應(yīng)在5～40℃范圍內(nèi)。環(huán)境的相對(duì)濕度不應(yīng)大于85%，因?yàn)榄h(huán)境濕度大，沿真空開關(guān)管絕緣外殼表面的漏電流就會(huì)增大，這樣會(huì)影響其測(cè)量的準(zhǔn)確性。

　　2.4、整管釬焊后溫度變化的影響

　　真空開關(guān)管經(jīng)800℃的高溫真空釬焊后，真空度得到提高，從氣體狀態(tài)方程pV =nRT，可以看出T如果變小p 減少，所以真空開關(guān)管從800℃降至室溫，最后溫度穩(wěn)定在室溫，在這一降溫到最后穩(wěn)定在室溫的過(guò)程中，真空度會(huì)不穩(wěn)定。按照至今為止的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看2-3天時(shí)間為不穩(wěn)定期，所以真空開關(guān)管出爐后不要立刻進(jìn)行真空度測(cè)試，靜放或壓力儲(chǔ)存下放置3天，再測(cè)真空度，這樣測(cè)試出的真空度相對(duì)準(zhǔn)確。

　　2.5、真空開關(guān)管外部漏電流的影響

　　真空開關(guān)管在真空爐內(nèi)高溫焊接后有可能會(huì)有目測(cè)明顯或目測(cè)不明顯的金屬蒸發(fā)物附著在真空開關(guān)管絕緣外殼表面;大氣中的灰塵等附著在真空開關(guān)管外殼表面，灰塵會(huì)吸收大氣中的水分，形成導(dǎo)電膜。測(cè)量真空開關(guān)管真空度時(shí)，在外加電壓下，絕緣外殼表面如附著的金屬蒸發(fā)物或灰塵污物，會(huì)產(chǎn)生流過(guò)污物層的泄漏電流，影響真空度測(cè)量的準(zhǔn)確性，特別對(duì)設(shè)計(jì)尺寸比較小，絕緣外殼比較短的真空開關(guān)管真空度準(zhǔn)確性的影響更大，所以對(duì)出爐的真空開關(guān)管要進(jìn)行絕緣外殼表面的清潔處理;在真空開關(guān)管加工的各個(gè)環(huán)節(jié)注意防塵等的保護(hù)，防止絕緣外殼表面附著污物影響真空度的測(cè)量。

　　2.6、測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)的影響

　　測(cè)量?jī)x器校準(zhǔn)方法也會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，除了必須校準(zhǔn)所加的高壓、磁場(chǎng)強(qiáng)度、放電電流外，還必須校準(zhǔn)對(duì)應(yīng)于放電電流的真空開關(guān)管實(shí)際真空度曲線。

3、結(jié)束語(yǔ)

　　真空開關(guān)管真空度指標(biāo)直接關(guān)系到真空開關(guān)管的真空壽命，關(guān)系到其使用期間的耐壓水平和開斷能力，關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，因此在進(jìn)行真空開關(guān)管真空度測(cè)量時(shí)，要排除一切影響真空度測(cè)量準(zhǔn)確性的因素，為電力系統(tǒng)提供高可靠的真空開關(guān)管。