1 引言 真空斷路器由于滅弧能力強、電氣壽命長、現(xiàn)場維護方便、技術(shù)含量高等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)基本建設(shè)及無油化改造中，被廣泛選用。尤其是在l0kV電壓等級，真空斷路器已經(jīng)成為高壓斷路器的首選型式。然而，在運行中的真空斷路器滅弧室，其真空度有可能因為許多原因在不知不覺中下降，按常規(guī)，我們只有在定期的預(yù)試時才能發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷。如果在預(yù)試周期內(nèi)，真空滅弧室內(nèi)氣體壓強升至1xl0-1Pa以上時，將完全有可能因為真空度的下降使斷路器在短路故障分閘時動、靜觸頭之間產(chǎn)生放電擊穿，使真空滅弧室不能有效滅弧，嚴重情況下真空斷路器將發(fā)生爆炸，造成設(shè)備損壞事故以及輸電線路停電，導(dǎo)致嚴重的經(jīng)濟損失。因此，如何才能實時在線觀測到真空斷路器滅弧室的真空度，以防范事故于未然？這已經(jīng)成為電力系統(tǒng)十分關(guān)注的一個問題。 本文介紹成都旭光股份有限公司研發(fā)的ZXC型在線真空監(jiān)測器的工作原理、現(xiàn)場安裝方法以及在云南電網(wǎng)公司滇西供電局的應(yīng)用情況。 2 真空監(jiān)測裝置工作原理及基本性能 2.1 工作原理 真空滅弧室在制造過程中，靜觸頭端安裝了真空傳感器，真空傳感器的功能就是將滅弧室內(nèi)的氣體壓強轉(zhuǎn)換成離子流信號。在l0kV電網(wǎng)中，真空傳感器通過離子柱對地形成回路，離子柱的一端與傳感器相連，另一端接地，利用l0kV電網(wǎng)每一相的對地電壓，將滅弧室內(nèi)的真空壓強轉(zhuǎn)換成安全的電信號，傳遞給顯示器顯示出滅弧室內(nèi)的氣體壓強。原理見圖1所示。 在線真空監(jiān)測裝置的顯示方法是根據(jù)真空傳感器離子流特性曲線（見圖2）和輸配電電網(wǎng)實際運行條件統(tǒng)籌考慮而設(shè)計的。 由于輸配電電網(wǎng)相對地電壓是波動的，并且受各種強信號干擾（如雷電、脈沖電信號、強磁場變化等），從離子流特性曲線可以看出，由于施加在真空傳感器兩端相對地電壓是交流電壓，在滅弧室內(nèi)氣體壓強低于5×10-3Pa時，真空傳感器幾乎不產(chǎn)生離子流：當(dāng)滅弧室內(nèi)氣體壓強高于5×10-1Pa以后，其離子流處于飽和狀態(tài)。為了實現(xiàn)在線真空監(jiān)測裝置穩(wěn)定的顯示效果，設(shè)汁方面采取了以下措施： 氣體壓強相隔半個數(shù)量級顯示。當(dāng)氣體壓強低于5×10-3Pa時，顯示<5×10-3Pa。高于5×10-1Pa時，顯示>1×10-1Pa。經(jīng)過多次試驗與理論分析，真空滅弧室氣體內(nèi)部壓強<1×10-2Pa時，滅弧室性能與耐電性能正常。所以在顯示此類壓強（<5x10-3Pa、5x10-3Pa、1x10-2Pa）同時，真空等級指示為安全，綠色指示燈亮。當(dāng)滅弧室內(nèi)氣體壓強上升至5x10-2Pa時，真空滅弧室性能和耐電壓性能也正常，但是處于臨界狀態(tài)，如果氣體壓強繼續(xù)上升。其耐電壓性能就明顯下降。在峰值大電流通過情況下分閘，真空滅弧室就起不到滅弧作用。所以蔣此壓強設(shè)定為過渡性真空壓強。用橙色指示燈表示，同時發(fā)出短時（一次20s左右）提示性報警，提醒工作人員滅弧室內(nèi)氣體壓強已經(jīng)上升至臨界狀態(tài)，應(yīng)該立即進行更換。 2.2 基本性能 用于10kV電網(wǎng)的真空度在線監(jiān)測，目前成都旭光電子股份有限公司已經(jīng)根據(jù)客戶需求研發(fā)ZXC-1，ZXC-2，ZXC-3三種型號的監(jiān)測裝置。三種型號各有用途，用戶可以根據(jù)實際需要進行選配。 ZXC-1型適用于單臺斷路器柜，面板可以顯示A，B，C相別以及與之對應(yīng)的滅弧室真空度，三色燈顯示真空安全等級，根據(jù)使用要求，裝置可以增加計算機信號轉(zhuǎn)換功能，可遠距離（最遠距離1000米）傳遞給電腦顯示。 ZXC-2型適用于l～79臺斷路器柜集中循環(huán)監(jiān)測顯示，比較適臺于老站改造。其面板可以顯示斷路器柜號和A，B，C相別以及與之對應(yīng)的滅弧審真空度，三色燈顯示真空安全等級。裝置可以逐臺、逐相、循環(huán)檢測顯示變電站內(nèi)各臺真空斷路器柜內(nèi)所有真空滅弧室的氣體壓強情況。由于技術(shù)原因，該裝置還不能實現(xiàn)計算機信號轉(zhuǎn)換功能。 ZXC-3型在線真空監(jiān)測器適用于單臺真空斷路器，將從每相離子拄取來的安全測量信號，轉(zhuǎn)換成計算機信號；該裝置可用于老站改造，也可以用于新站建設(shè)，可以將多臺裝置輸出信號并聯(lián)，遠距離傳輸給電腦進行顯示，是未來無人值守變電站與電氣化鐵路首選。 離子柱可以安裝在ZN28A等分體式真空斷路器上，也可以安裝在VS1等真空斷路器上，安裝方式分別見圖3、圖4，斷路器中每只帶有傳感器的真空滅弧室各接一根離子柱，顯示器安裝在開關(guān)柜儀表箱處。用戶可在正常輸電情況下，不用斷電，就可隨時知道斷路器內(nèi)三只滅弧室的真空度情況。 3 使用效果評價 旭光公司早在2000年10月份就研制出這一套真空度在線監(jiān)測系統(tǒng)，同時在電力設(shè)備中投入試運行。2001年8月該在線監(jiān)測系統(tǒng)通過了由來自中國電力科學(xué)院電力開關(guān)所、西高所等全國13位專家的技術(shù)鑒定。 2003年7月石南省滇西供電局結(jié)合110kV清華洞變電站10kV 13臺GG-1A柜斷路器無油化改造，采用了ZN28-12分裝式斷路器帶在線真空監(jiān)測器（ZXC-2型）。由于云南電力系統(tǒng)此前還沒有運行經(jīng)驗，該在線監(jiān)測系統(tǒng)在滇西供電局作為試點項目，該裝置投人運行之后，我們可以在一次系統(tǒng)不停運的狀態(tài)下十分清楚地觀測到真空滅孤室真空度數(shù)據(jù)，改變了原來只有在定檢預(yù)防性試驗時才能得到設(shè)備健康狀況數(shù)據(jù)的局面，對提高設(shè)備健康水平和提高我局供電可靠性都起到了積極的作用。裝置經(jīng)過了2年多的運行，效果良好。該裝置監(jiān)測技術(shù)構(gòu)思新穎，設(shè)計合理。配套使用方便，產(chǎn)品為國內(nèi)首創(chuàng)，在真空斷路器真空度在線監(jiān)測方面具有國內(nèi)領(lǐng)先水平。 4 使用中存在的不足與改進措施 首先這套在線監(jiān)測系統(tǒng)必須使用特殊的、安裝有真空傳感器的真空滅弧室，必須在做斷路器無油化改造方案時就一并考慮，否則會造成重復(fù)更換真空滅弧室的經(jīng)濟損失。這將使該在線監(jiān)測系統(tǒng)在已經(jīng)進行過無油化改造的變電站中的推廣應(yīng)用受到了一定的阻礙。但是隨著電力系統(tǒng)對該項技術(shù)需求的日益增長和談項技術(shù)的口趨完善，真空斷路器在線監(jiān)測技術(shù)將會得到越來越多的工程技術(shù)人員和設(shè)計人員的認可與采納。 其次，由于我局安裝該系統(tǒng)時，1lOkV清華洞變電站還沒有進行綜合自動化站改造，所以當(dāng)時該在線監(jiān)測系統(tǒng)上沒有考慮與監(jiān)控系統(tǒng)的通訊接口問題以致在綜合自動化改造之后，該系統(tǒng)信號不能接入后臺機，更不能把監(jiān)測數(shù)據(jù)實時進行遠傳。不過，這一點已經(jīng)可以通過上面介紹的ZXC-3型監(jiān)測器解決，用戶可以根據(jù)實際需要增設(shè)與計算機通訊的輸出接口配上專用軟件進行遠程監(jiān)控。