การรักษาสภาวะสุญญากาศที่สูงภายในตัวขัดขวางสุญญากาศนั้นไม่สามารถ-ต่อรองได้สำหรับการทำงานที่ปลอดภัยของเบรกเกอร์วงจรสุญญากาศ (VCB) แรงดันไฟฟ้าปานกลาง (MV) และแรงดันสูง (HV) หากระดับสุญญากาศลดลง ตัวกลางไดอิเล็กทริกจะล้มเหลว ทำให้เบรกเกอร์ไม่สามารถล้างข้อผิดพลาดได้ และสร้างความเสี่ยงที่สวิตช์เกียร์จะระเบิด คู่มือนี้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับภาคสนามมาตรฐานและวิธีการทางห้องปฏิบัติการที่ใช้ในการทดสอบและวัดปริมาณระดับสุญญากาศอย่างแม่นยำ
1. ฟิสิกส์ของการเสื่อมสภาพของสุญญากาศภายใน
ประสิทธิภาพของฉนวนของ VCB ขึ้นอยู่กับเส้นทางอิสระระยะยาวของอิเล็กตรอนในสุญญากาศสูง เมื่อความดันภายในเพิ่มขึ้นเข้าสู่โซนวิกฤติ ( มากกว่าหรือเท่ากับ 10^-2 ถึง 10^-1 Pa) โมเลกุลของก๊าซจะมีความหนาแน่นเพียงพอที่จะรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่ไอออไนซ์อย่างต่อเนื่องภายใต้ความเครียดแรงดันไฟฟ้า โปรโตคอลการทดสอบจึงต้องตรวจจับแรงดันตกนี้ก่อนที่จะเรียกเบรกเกอร์เพื่อขัดจังหวะกระแสไฟฟ้าลัด
2. วิธีการทดสอบสุญญากาศเบื้องต้น
เจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุงไฟฟ้าใช้วิธีการหลักสองวิธีในการประเมินความสมบูรณ์ของสุญญากาศ: การทดสอบเชิงคุณภาพผ่านการทนต่ออิเล็กทริก และการทดสอบเชิงปริมาณผ่านการคายประจุแมกนีตรอน
วิธี A: การทดสอบความทนทานต่อความถี่กำลัง (การทดสอบหม้อสูง-)
การทดสอบศักยภาพสูง- (หม้อสูง- เป็นวิธีการภาคสนามที่ใช้กันทั่วไป โดยจะประเมินว่าช่องว่างหน้าสัมผัสสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูงที่ระบุตามระยะเวลาที่กำหนดหรือไม่ (โดยทั่วไปคือ 1 นาที)
- การดำเนินการ:วาง VCB ไว้ในตำแหน่งเปิดสุด เครื่องทดสอบ AC จะใช้แรงดันไฟฟ้าทนที่กำหนด (เช่น 42 kV สำหรับเซอร์กิตเบรกเกอร์มาตรฐาน 12 kV) ทั่วทั้งหน้าสัมผัสเปิดของแต่ละขั้ว
- ข้อดี:การดำเนินการที่เรียบง่าย ต้องการการตั้งค่าเพียงเล็กน้อย และให้การตัดสินผ่าน/ไม่ผ่านทันที
- จุดด้อย:เชิงคุณภาพเท่านั้น เครื่องขัดขวางสุญญากาศที่มีแรงดันวิกฤตเพิ่มขึ้นเป็น 10^- Pa อาจยังคงผ่านการทดสอบหม้อ AC Hi{4}} มาตรฐาน แต่ล้มเหลวอย่างร้ายแรงในระหว่างการหยุดชะงักของส่วนโค้งไฟฟ้าลัดวงจรที่เกิดขึ้นจริง
วิธี B: วิธีการปล่อยแมกนีตรอน (การทดสอบสุญญากาศเชิงปริมาณ)
สำหรับโครงสร้างพื้นฐานที่มีความน่าเชื่อถือสูง- การวัดเชิงปริมาณเป็นสิ่งจำเป็น วิธีการปล่อยแมกนีตรอนใช้หลักการของการปล่อยแบบเพนนิ่งเพื่อคำนวณแรงดันภายในที่แม่นยำโดยไม่ทำให้ซองที่ปิดสนิทเสียหาย
- การดำเนินการ:ขดลวดแม่เหล็กภายนอกถูกวางรอบๆ ซองขัดขวางสุญญากาศเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กตามแนวแกนที่ควบคุม พัลส์แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงจะถูกจ่ายพร้อมกันทั่วทั้งหน้าสัมผัสที่เปิดอยู่
- หลักการ:สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่รวมกันจะบังคับให้อิเล็กตรอนอิสระเข้าไปในเส้นทางที่เป็นขดลวด ส่งผลให้มีการชนกับโมเลกุลก๊าซที่เหลืออยู่มากที่สุด กระแสไอออนที่เกิดขึ้นจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความหนาแน่นของก๊าซภายใน
- ข้อดี:ให้การอ่านค่าแรงดันที่แม่นยำ (เช่น 3.5 × 10^-4 Pa) ช่วยให้สามารถวิเคราะห์แนวโน้มแบบคาดการณ์ได้ตลอดช่วงการให้บริการหลายช่วง
3. การวิเคราะห์ทางเทคนิคเปรียบเทียบของวิธีทดสอบ
| ตัวชี้วัดการประเมินผล | การทดสอบความทนทานต่อหม้อของ AC Hi- | การทดสอบการปล่อยแมกนีตรอน |
|---|---|---|
| เอาท์พุทข้อมูล | เชิงคุณภาพ (ผ่าน / ไม่ผ่าน) | เชิงปริมาณ (ค่า Pascal / Torr ที่แน่นอน) |
| ช่วงความไว | Only detects catastrophic leaks (>10^-1 พ่อ) | มีความไวสูง (10^-5 Pa ถึง 10^-1 Pa) |
| อุปกรณ์ที่จำเป็น | เครื่องทดสอบหม้อ AC Hi{0}} มาตรฐาน | เครื่องทดสอบระดับสุญญากาศเฉพาะทาง + คอยล์แม่เหล็ก |
| เวลาทดสอบ | 1 นาทีต่อเฟส | 3 - 5 นาทีต่อเฟส (เนื่องจากการตั้งค่าคอยล์) |
| ค่าทำนาย | ต่ำ (ไม่มีแนวโน้มการเสื่อมถอยในอดีตที่เป็นไปได้) | สูง (ช่วยให้การสร้างแบบจำลองอายุการใช้งานที่เหลืออยู่แม่นยำ) |
4. แนวทางด้านความปลอดภัยและเทคนิคสำหรับบุคลากรทดสอบ
- X-การลดการปล่อยรังสี:ในระหว่างการทดสอบ-แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงหรือไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันสูงบนหน้าสัมผัสสุญญากาศแบบเปิด การปล่อยสนามอิเล็กตรอนเฉพาะที่สามารถสร้างรังสีเอกซ์ได้ เจ้าหน้าที่ทดสอบต้องยืนห่างจากเบรกเกอร์และด้านหลังแผงสวิตช์เกียร์เหล็กมาตรฐานอย่างน้อย 3 เมตร
- ความสะอาด:ก่อนใช้สายวัดทดสอบแรงดันสูง- ให้ทำความสะอาดพื้นผิวเซรามิกภายนอกหรือพื้นผิวซองจดหมายที่ขึ้นรูปอย่างทั่วถึงด้วยไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ เพื่อกำจัดฝุ่น ความชื้น หรือเส้นทางการติดตามโลหะที่อาจบิดเบือนการอ่านผลการทดสอบ
- การตรวจสอบการจัดตำแหน่งทางกล:ตรวจสอบทุกครั้งว่ากลไกของเบรกเกอร์ล็อคอยู่ในตำแหน่งเปิดจนสุดก่อนเริ่มการทดสอบการคายประจุไฟฟ้าเพื่อป้องกันการปิดโดยไม่ตั้งใจระหว่าง-การฉีดแรงดันไฟฟ้าสูง
คำถามที่พบบ่อย (FAQ)
ถาม: เกณฑ์แรงดันภายในใดที่บ่งชี้ว่าต้องเปลี่ยนเครื่องขัดขวางสุญญากาศทันที
A:หากการทดสอบเชิงปริมาณเผยให้เห็นค่าความดันภายในที่อ่านได้ 1 × 10^-2 Pa หรือสูงกว่า แสดงว่าตัวขัดขวางได้ถึงขีดจำกัดการปฏิบัติงานแล้ว และจะต้องออกจากการให้บริการทันที
ถาม: ฉันสามารถใช้เครื่องทดสอบหม้อ DC Hi- แทนเครื่องทดสอบ AC สำหรับการประเมิน VCB ได้หรือไม่
A:แม้ว่าบางครั้งการทดสอบ DC จะได้รับอนุญาตในกรณีฉุกเฉินภาคสนาม แต่การทดสอบ AC ก็เป็นที่ต้องการอย่างมาก แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงอาจทำให้เกิดผลโพลาไรเซชันและการกระจายความเค้นของสนามที่ไม่สม่ำเสมอบนหน้าสัมผัสภายใน ส่งผลให้การวินิจฉัยพื้นฐานมีความน่าเชื่อถือน้อยลง