為研究真空斷路器滅弧室內(nèi)真空度與局部放電狀態(tài)的關(guān)系，設(shè)計了一套模擬斷路器運行的試驗平臺，采用特高頻方法測量了滅弧室內(nèi)不同真空度下的局部放電信號，并利用統(tǒng)計參數(shù)法統(tǒng)計出不同壓強下的局放信號特征參數(shù)。試驗結(jié)果表明隨著滅弧室內(nèi)真空度在0.5～300Pa之間變化，滅弧室局部放電量和次數(shù)有明顯區(qū)別，壓強在15～20Pa之間局部放電強度最大、次數(shù)最多，同時易發(fā)生間隙擊穿。在此基礎(chǔ)上通過對局部放電數(shù)據(jù)處理分析，得到不同壓強下局部放電PRPD譜圖，作為間接診斷斷路器滅弧室真空度的依據(jù)。

　　真空斷路器在電力系統(tǒng)中具有控制和保護雙重功能。它具有不爆炸、體積小、可靠性高等特點，是電力系統(tǒng)一次設(shè)備中維護工作量最大的設(shè)備之一。如其存在缺陷不僅起不到控制和保護作用，嚴(yán)重時會影響其他設(shè)備運行而造成事故。真空斷路器的主要性能參數(shù)是真空滅弧室的真空度，真空度的高低直接影響真空開關(guān)使用期間的耐壓水平和開斷能力，而真空度主要由于制造質(zhì)量、運輸、安裝、運行過程和現(xiàn)場使用環(huán)境等原因?qū)е孪陆怠�滅弧室的真空度在工程領(lǐng)域有重要意義。

　　目前已經(jīng)提出多種真空度在線檢測的方法，如光電變換法、耦合電容方法、屏蔽罩電位檢測方法等，其中光電變換法使用Pockels電場探頭測試滅弧室屏蔽罩附近的電場變化來判斷滅弧室內(nèi)真空度狀況；耦合電容法是基于局部放電原理提出的，其靈敏度還有待驗證，目前很多問題需進一步研究。文獻驗證了屏蔽罩上的電位和真空度變化之間的對應(yīng)關(guān)系，同時提出了局部放電對屏蔽罩電位的影響，設(shè)計了測量屏蔽罩電位的傳感器。

　　超高頻局部放電檢測能夠有效避開低頻電磁干擾，它利用檢波器從高頻載波信號中提取出低頻調(diào)制信號，而僅保留局部放電信號的幅值和相位信息，因此頻譜范圍遠(yuǎn)寬于脈沖電流信號，抗干擾能力強，靈敏度高。本文通過建立一套模擬真空斷路器運行的試驗平臺，設(shè)計了真空斷路器使其真空度可控，模擬真空斷路器的不同真空度故障類型，通過超高頻法來測量真空斷路器在不同壓強下的局部放電信號，統(tǒng)計放電信號在不同壓強下具有的特征，從而診斷滅弧室的真空度。

1、試驗原理和裝置介紹

　　在電磁屏蔽良好的實驗室內(nèi)(背景噪聲<1pC)設(shè)計一套模擬真空斷路器運行環(huán)境和控制真空度的試驗系統(tǒng)(如圖1)，主要包括真空控制系統(tǒng)、真空測量儀表、斷路器運行環(huán)境、局部放電測試系統(tǒng)。真空控制系統(tǒng)采用兩級真空泵構(gòu)成，以便能抽到滅弧室正常運行時的高真空度；真空腔和滅弧室通過絕緣膠管相連，絕緣膠管不能過長，同時要保證足夠的電氣安全距離，絕緣膠管長度約為50cm，若太長會導(dǎo)致兩端有壓強差，真空測量儀表測量的數(shù)值不是滅弧室的壓強。

圖1　系統(tǒng)平臺示意圖

　　局部放電測試系統(tǒng)主要包括：試驗變壓器的工頻相位信號、超高頻傳感器、高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。斷路器運行工作環(huán)境通過在斷路器導(dǎo)電桿施加5.8kV的工作電壓來模擬。試驗前真空斷路器滅弧室內(nèi)處于大氣狀態(tài)，加5.8kV工作電壓檢測是否有局部放電，同時檢測周圍是否有局部放電的干擾，確定周圍噪聲干擾后，在數(shù)據(jù)處理時消除外部環(huán)境帶來的干擾，再抽真空到斷路器工作狀態(tài)10-4　Pa等級，此時調(diào)節(jié)試驗變壓器使斷路器工作電壓為5.8kV。穩(wěn)定后逐漸減小滅弧室真空度，使滅弧室真空度壓強平緩降到300Pa，并記錄不同等級真空度下的局部放電波形。圖2為試驗回路示意圖，試驗電源經(jīng)自耦調(diào)壓器T1輸出后接入到工頻試驗變壓器T2上，T2額定電壓150/0.22kV，額定電流0.1/68.2A。Zch為保護電阻，阻值為10kΩ，串聯(lián)在T2的輸出端，以限制斷路器發(fā)生閃絡(luò)擊穿造成斷路器表面灼熱損傷。其中C1是連接變壓器高壓側(cè)與真空滅弧室并聯(lián)的電容，其值大小為3　000pF(電纜的長度為15m，單位長度的電容值為0.2μF/km)，模擬斷路器線纜終端。

圖2　試驗及檢測回路示意圖

　　數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備采用了荷蘭TIEPIE公司的HANDY　SCOPE　HS4數(shù)據(jù)采集卡，該采集卡有4個數(shù)據(jù)通道，使用其中兩個通道，局部放電的傳感器采用目前最常用的特高頻傳感器，采集卡其中一個通道采集特高頻傳感器測量的局部放電信號，另一通道采集工頻相位，同步采集和記錄試驗變壓器的工頻相位和特高頻傳感器測量的局部放電信號，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_計算機進行數(shù)據(jù)處理。

結(jié)論

　　① 搭建了模擬真空斷路器運行的平臺，通過真空度控制系統(tǒng)模擬斷路器在不同壓強下的氣體放電，利用特高頻傳感器測量真空滅弧室局部放電信號。

　　② 根據(jù)試驗可知，真空滅弧室內(nèi)的真空度降低到0.5Pa以上會發(fā)生局部放電，隨著真空滅弧室真空度的劣化，局部放電密度變大，放電量增強。當(dāng)壓強達(dá)到300Pa時，由于電子平均自由程減小，削弱了分子電離，阻礙了局部放電。

　　③ 通過PRPD二維譜圖分析出滅弧室不同真空度下局部放電的特征，作為診斷滅弧室真空度的依據(jù)。