Tyhjiöpäätysten testausmenetelmät

Kun tyhjiön sulkuvalvoja valmistetaan tai käytetään kentässä, niiden toimivuuden validointiin käytetään kolmea testia: 1. Yhteyden sähkövastustesti; 2. Korkean jännitteen kestävyystesti; 3. Levakulutustesti.

Yhteyden sähkövastustesti

• Yhteyden sähkövastustestissä mikroohmittari yhdistetään tyhjiön sulkuvalvojan (VI) suljetuihin yhteyksiin, ja vastus mitataan ja kirjataan. Tulosta verrataan suunnitteluspecificaatioihin ja/tai muiden samasta erästä tulevien tyhjiön sulkuvalvojien keskiarvoihin.

• Tämä testausmenetelmä varmistaa, että jokaisen tyhjiön sulkuvalvojan yhteyden sähkövastus täyttää odotetut tekniset specifikaatiot, mikä taataan sen suorituskyvyn ja luotettavuuden. Vertaamalla tuloksia saman erän keskiarvoihin voidaan tunnistaa mahdolliset anomaliat, mikä mahdollistaa ajoituksen oikoteitse.

Korkean jännitteen kestävyystesti

Korkean jännitteen kestävyystestissä korkea jännite sovelletaan tyhjiön sulkuvalvojan (VI) auki oleviin yhteyksiin. Jännite nostetaan vähitellen testiarvoon, ja mitataan mahdollinen vuotojännite. Tehtaan testauksessa voidaan käyttää joko vaihtojännitteellä tai suoraan jännitteellä toimivia korkeajännitesteitä. Valmistajat tarjoavat useita kantavia testilaitteita avoimien tyhjiön sulkuvalvojien korkeajännitesteihin. Useimmat näistä laitteista ovat suoraan jännitteellä toimivia, koska ne ovat huomattavasti kompaktimmat ja siten kannettavampia kuin vaihtojännitteellä toimivat korkeajännitestejä.

Kun käytetään suoraa jännitteellä toimivaa testijännitettä, mikroskooppisen terävän pisteen aiheuttama suuri kenttäemissioyhteys yhdessä yhteydessä voidaan virheellisesti tulkita osoittautuvaksi, että tyhjiön sulkuvalvoja on täynnä ilmaa. Tällaisen virhetulkinnan välttämiseksi tyhjiön sulkuvalvoja tulisi aina testata sekä positiivisella että negatiivisella suoran jännitteen napaisuudella. Tämä tarkoittaa, että testi tulisi suorittaa napaisuuksien kääntämällä. Defektiivinen, ilman täyttämä sulkuvalvoja näyttää samankaltaisia vuotojännitteitä molemmissa napaisuuksissa.

Hyvä sulkuvalvoja, jossa on asianmukainen tyhjiö, voi edelleen näyttää suuren vuotojännitteen, mutta yleensä vain yhdessä napaisuudessa. Sulkuvalvojassa, jossa on pientä terävää pistettä yhdessä yhteydessä, syntyy suuri kenttäemissioyhteys vain, kun se toimii katodina, ei anodina. Siksi napaisuuksien kääntäminen toistamalla testi estää tulosten virheitä tulkintaa. Tyhjiön sulkuvalvojan testausta varten käytettävän testijännitteen tulisi noudattaa tyhjiön sulkuvalvojen valmistajien suosituksia.

Alla on esimerkki Megger-yhtiön tarjoamasta 10–60 kV:n DC-voltagesta toimivasta korkeajännitetyhjiön sulkuvalvojatestaajasta:

Levakulutustesti (MAC-testi)

Levakulutustesti perustuu Penningin purkuprincippiin, joka on nimetty Frans Michael Penningen (1894-1953) mukaan. Penning osoitti, että kun korkea jännite sovelletaan auki oleviin yhteyksiin kaasussa ja yhteyden rakenne ympäröidään magneettikentällä, kulkevan sähkövirran määrä levyltä toiseen on funktiona kaasun painetta, sovellettua jännitettä ja magneettikentän voimakkuutta.

Perustesti

Seuraava kuva havainnollistaa tyhjiön sulkuvalvojan (VI) levakulutustestin perustasettelua. Kenttätestauksessa VI asetetaan kannettavan kiinteän magneettikoilun sisään tai joustava kaapeli kierretään testiesimerkin ympärille tietyllä kerrannuksella. Kun testi alkaa, sovelletaan korkeaa DC-jännitettä VI:hen, ja mitataan perusvuotojännite. Seuraavaksi, toisella korkean DC-jännitteen soveltamiskerralla, sovelletaan DC-jännitepulssoa magneettikentän koiluun, ja mitataan kokonaissähkövirta tämän pulssojen aikana. Ionienn virta lasketaan kokonaissähkövirran ja vuotojännitteen erotuksena. Koska sekä magneettikentän voimakkuus että sovellettava jännite ovat tiedossa, ainoa muuttuja on kaasun paine. Jos kaasun paineen ja sähkövirran välillä on tunnettu suhde, sisäinen paine voidaan laskea mittatun sähkövirran perusteella.

Tämä testausmenetelmä mahdollistaa tyhjiön sulkuvalvojan sisäisen tyhjiön tarkan arvioinnin, mikä takaa sen suorituskyvyn ja luotettavuuden. Sähkövirran muutosten vertailulla eri olosuhteissa voidaan tehokkaasti havaita mahdolliset vuotoongelmat, mikä takaa laitteen turvallisen toiminnan.

Jopa parhailla tyhjiön sulkuvalvoilla (VI) on jonkinasteinen vuoto, ja tämä vuoto voi olla niin hitaana, että VI täyttää tai jopa ylittää valmistajan ennustaman käyttökertan. Kuitenkin odottamattomat lisäykset vuotonopeuteen voivat merkittävästi lyhentää VI:n käyttökerta. Kun tyhjiön sulkuvalvoja testataan säännöllisessä huollossa perinteisin menetelmin, se palautetaan palveluun vain varmuudella siitä, että se toimii juuri silloin, eikä anneta ennustetta tulevasta suorituksesta.

Levakulutustestauksen etuja

Levakulutustestin asettaminen ja suorittaminen ei ole vaikeampaa kuin monet muut kenttätestit, joita huoltohenkilöstö on jo tuttu, ja tulokset ovat erittäin tarkkoja tyhjiön sulkuvalvojan sisäisen paineen määrittämisessä. Levakulutustestauksen jatkuvalla omaksumisella sähköalan odotetaan näkevän huomattavan parannuksen huollon tehokkuudessa ja tyhjiön sulkuvalvojien odottamattomien epäonnistumisten määrän vähenemisen.

Levakulutustestauksen omaksumisella ei ainoastaan varmisteta laitteen nykyinen toimivuus, vaan se myös tarjoaa olennaisia ennustetietoja tulevasta suorituksesta. Tämä lähestymistapa auttaa paitsi laitteen käyttökertan pidentämisessä, myös tehokkaammien ennaltaehkäisevien huollonsuunnitelmien kehittämisessä, mikä parantaa järjestelmän kokonaisluotettavuutta ja turvallisuutta.

Edellä mainittu kuvaus on tarkennettu selventääkseen ja tarkoituksenmukaisesti välittääkseen tiedot, samalla parantaen lukukelpoisuutta. Se korostaa levakulutustestauksen tärkeyttä ja sen etuja perinteisiin testausmenetelmiin nähden, huomioimalla mahdolliset myönteiset vaikutukset sähköalalle.

Kiinteän magneettikoilun käyttö MAC-testissä koko polulla

Yllä oleva kuva näyttää, miten MAC-testissä käytetty kiinteä magneettikoila voidaan soveltaa koko polulle, kun tyhjiön sulkuvalvoja (VI) ei ole helposti saavutettavissa. Vaikka monet keskitason jännitteen tyhjiön sulkuvalvojat kentässä sallivat koilan soveltamisen joko yksittäisiin VI:hin tai yksittäisiin poluihin, jotkut eivät tarjoa riittävästi tilaa tai konfiguraatiota tämän toteuttamiseksi.