Методы испытания вакуумных выключателей

При производстве или использовании вакуумных прерывателей применяются три теста для проверки их функциональности: 1. Тест на контактное сопротивление; 2. Тест на высокое напряжение; 3. Тест на скорость утечки.

Тест на контактное сопротивление

• Во время теста на контактное сопротивление микрометр сопротивления подключается к закрытым контактам вакуумного прерывателя (VI), и измеряется и записывается сопротивление. Результат затем сравнивается с проектными спецификациями и/или средними значениями для других вакуумных прерывателей из той же партии производства.

• Этот метод испытаний обеспечивает, что контактное сопротивление каждого вакуумного прерывателя соответствует ожидаемым техническим спецификациям, тем самым гарантируя его производительность и надежность. Сравнивая результаты со средними значениями той же партии, можно выявить потенциальные аномалии, что позволяет своевременно принять корректирующие меры.

Тест на высокое напряжение

В ходе теста на высокое напряжение высокое напряжение подается между открытыми контактами вакуумного прерывателя (VI). Напряжение постепенно увеличивается до тестового значения, и измеряется любая утечка тока. Заводские испытания могут проводиться с использованием установок для испытаний высокого напряжения переменного или постоянного тока. Производители предлагают различные портативные установки для проведения испытаний высокого напряжения на открытых вакуумных прерывателях. Большинство этих установок являются установками для испытаний постоянным током, так как они значительно компактнее и, следовательно, более переносные, чем установки для испытаний переменным высоким напряжением.

При использовании постоянного тестового напряжения высокий ток эмиссии поля от микроскопической острой точки на одном контакте может быть ошибочно истолкован как признак того, что вакуумный прерыватель заполнен воздухом. Чтобы избежать такого неверного толкования, вакуумный прерыватель всегда должен тестироваться под обоими полярностями постоянного напряжения. Это означает, что тест должен проводиться с изменением полярностей. Дефектный прерыватель, заполненный воздухом, будет демонстрировать высокие токи утечки при обеих полярностях.

Хороший прерыватель с правильным уровнем вакуума может все равно показывать высокий ток утечки, но это обычно только при одной полярности. Прерыватель с маленькой острой точкой на контакте создает высокий ток эмиссии поля только тогда, когда он действует как катод, а не анод. Поэтому повторение теста с изменением полярностей предотвратит любые ошибочные толкования результатов. Тестовое напряжение, используемое для испытания вакуумного прерывателя, должно соответствовать рекомендациям производителей вакуумных прерывателей.

Ниже приведен пример высоковольтного тестера вакуумных прерывателей, диапазоном от 10 до 60 кВ постоянного тока, предоставляемый компанией Megger:

Тест на скорость утечки (MAC-тест)

Тест на скорость утечки основан на принципе Пеннинга, названном в честь Франса Михаила Пеннинга (1894-1953). Пеннинг продемонстрировал, что при подаче высокого напряжения на открытые контакты в газе и окружении контактной структуры магнитным полем, количество тока, протекающего между пластинами, является функцией давления газа, приложенного напряжения и силы магнитного поля.

Основная тестовая установка

На рисунке ниже показана основная установка для теста на скорость утечки вакуумного прерывателя (VI). При полевых испытаниях VI помещается внутри портативной фиксированной магнитной катушки, или вокруг образца обматывается гибкий кабель определенное количество раз. Когда тест начинается, высокое постоянное напряжение подается на VI, и измеряется базовый ток утечки. Затем, во время второго применения высокого постоянного напряжения, импульс постоянного напряжения подается на магнитную катушку, и измеряется общий ток во время этого импульса. Ионный ток рассчитывается как общий ток минус ток утечки. Поскольку известны как сила магнитного поля, так и приложенное напряжение, единственной оставшейся переменной является давление газа. Если известна связь между давлением газа и током, внутреннее давление можно рассчитать на основе измеренного тока.

Этот метод испытаний позволяет точно оценить уровень вакуума внутри вакуумного прерывателя, обеспечивая его производительность и надежность. Сравнивая изменения тока при различных условиях, можно эффективно обнаружить потенциальные проблемы с утечкой, обеспечивая безопасную работу оборудования.

Даже самые лучшие вакуумные прерыватели (VI) будут иметь некоторую степень утечки, и эта утечка может быть достаточно медленной, чтобы VI соответствовал или даже превышал предсказанный срок службы производителя. Однако неожиданные увеличения скорости утечки могут значительно сократить срок службы VI. Когда VI в выключателях тестируются в ходе регулярного обслуживания с использованием традиционных методов, они возвращаются в эксплуатацию с уверенностью, что они будут работать в этот момент, но без прогноза о будущей производительности.

Преимущества тестирования на скорость утечки

Установка и проведение теста на скорость утечки не сложнее многих полевых тестов, с которыми уже знаком персонал по обслуживанию, и результаты очень точны в определении внутреннего давления VI. С продолжением внедрения тестирования на скорость утечки электротехническая отрасль может ожидать значительного улучшения эффективности обслуживания и снижения числа неожиданных отказов VI.

Используя тестирование на скорость утечки, можно не только обеспечить текущую функциональность оборудования, но и получить важные прогностические данные о будущей производительности. Этот подход не только помогает продлить срок службы оборудования, но и способствует разработке более эффективных планов профилактического обслуживания, тем самым повышая общую надежность и безопасность системы.

Вышеописанное описание было уточнено, чтобы четко и точно передать информацию, улучшая читаемость. Оно подчеркивает важность тестирования на скорость утечки и его преимущества по сравнению с традиционными методами тестирования, указывая на потенциальное положительное влияние на электротехническую отрасль.

Использование жесткой магнитной катушки в MAC-тесте на весь полюс

На рисунке выше показано, как жесткая магнитная катушка, используемая в MAC-тесте, может применяться ко всему полюсу, когда вакуумный прерыватель (VI) недоступен. Хотя многие средневольтные вакуумные выключатели, находящиеся в эксплуатации, позволяют применять катушку либо к отдельным VI, либо к отдельным полюсам, некоторые не имеют достаточного пространства или конфигурации, чтобы это сделать.