Вакуумметры ТВ-310Р
Вакуумметры ТВ-310Р: технические характеристики, устройство и применение в электроэнергетике
Вакуумметр ТВ-310Р представляет собой переносной термопарный вакуумметр, предназначенный для измерения давления разреженных газов в диапазоне от 110-1 до 1103 Па (от 7.5*10-4 до 7.5 мм рт. ст.). Основная сфера его применения – контроль и диагностика вакуумной изоляции в высоковольтном оборудовании, прежде всего, в вакуумных выключателях (ВВ) классов напряжения 6, 10, 35 кВ. Прибор является ключевым инструментом для оценки состояния вакуума в дугогасительной камере (ДК) без ее разборки, что позволяет прогнозировать остаточный ресурс выключателя и планировать ремонтные работы.
Принцип действия и конструктивные особенности
ТВ-310Р функционирует на основе термопарного метода измерения давления. Принцип основан на зависимости теплопроводности разреженного газа от его давления. Основной измерительный узел – вакуумный преобразователь (датчик), внутри которого расположена нить накала, нагреваемая постоянным током, и приваренная к ней термопара. При нагреве нити часть тепла отводится молекулами газа. Чем выше давление (плотность) газа, тем интенсивнее отвод тепла и тем ниже температура нагрева нити. Изменение температуры фиксируется термопарой, генерирующей соответствующую термо-ЭДС. Эта ЭДС, являющаяся мерой давления, измеряется вторичным прибором (блоком индикации) и отображается на шкале или табло.
Конструктивно прибор состоит из двух основных частей:
- Измерительный блок (блок индикации): Корпус с аналоговой или, в более поздних модификациях, цифровой шкалой, переключателем пределов измерения, органами управления и источником питания (сетевой кабель или встроенный аккумулятор).
- Вакуумный преобразователь (датчик ТВ-4, ТВ-5 или аналогичный): Металлический или стеклянный баллон с отпаянным штуцером для подключения к измеряемой полости. Преобразователь соединяется с измерительным блоком кабелем.
- Подготовка: Убедиться, что выключатель отключен, заземлен, и его полюса разряжены. Очистить контрольный штуцер на выключателе от загрязнений.
- Сборка измерительной линии: Присоединить вакуумный шланг к преобразователю ТВ-310Р, а другой его конец – к адаптеру, соответствующему штуцеру выключателя. Для «глухих» штуцеров используется игольчатый адаптер, прокалывающий мембрану.
- Прогрев датчика: Включить питание измерительного блока. Прогреть преобразователь в атмосфере (при открытом вентиле на адаптере, если он есть) в течение 10-15 минут для стабилизации нулевых показаний.
- Измерение: Подключить адаптер к контрольному штуцеру выключателя. Открыть вентиль на адаптере (при его наличии), соединив полость ДК с датчиком. Дождаться стабилизации показаний (около 1-2 минут). Зафиксировать значение давления на шкале прибора.
- Отключение: Закрыть вентиль адаптера, отсоединить его от штуцера выключателя. Отключить питание вакуумметра.
- Простота конструкции и эксплуатации, не требующая высокой квалификации оператора для проведения измерений.
- Портативность и автономность (при наличии аккумулятора).
- Прямое измерение без необходимости откачки и создания дополнительного вакуума.
- Надежность и долговечность при правильном обращении с преобразователем.
- Относительно низкая стоимость по сравнению с ионными или магнитными электроразрядными приборами.
- Зависимость показаний от состава газа. Примеси газов с иной теплопроводностью (например, гелия) дают значительную погрешность.
- Необходимость длительного прогрева датчика перед измерениями.
- Высокая чувствительность преобразователя к загрязнениям и механическим повреждениям.
- Ограниченный нижний предел измерения и значительная погрешность в области высокого вакуума.
- Необходимость периодической поверки или калибровки всего измерительного комплекса.
Для работы с вакуумными выключателями в комплект поставки входят адаптеры (переходники) и шланги высокого вакуума, позволяющие герметично подключить датчик к контрольному штуцеру на корпусе выключателя или непосредственно к дугогасительной камере.
Полные технические характеристики
Основные параметры вакуумметра ТВ-310Р сведены в таблицу.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон измеряемого давления | от 1.010-1 до 1.0103 Па |
| Основная приведенная погрешность | ±25% в рабочей части диапазона (для аналоговых версий) |
| Принцип измерения | Термопарный |
| Тип преобразователя | ТВ-4, ТВ-5 или их аналоги |
| Время установления рабочего режима датчика | не более 15 минут |
| Время установления показаний | не более 10 секунд |
| Питание измерительного блока | ~220 В, 50 Гц или от встроенного аккумулятора |
| Габаритные размеры измерительного блока | ~220 х 150 х 100 мм |
| Масса комплекта | ~3 кг |
| Климатическое исполнение | УХЛ4 (для умеренного и холодного климата) |
| Рабочая температура | от +10 до +35 °C |
Методика измерения давления в вакуумном выключателе
Процедура контроля вакуума с помощью ТВ-310Р строго регламентирована и должна выполняться в соответствии с руководством по эксплуатации и местными инструкциями по безопасности.
Интерпретация результатов измерений и критерии оценки
Полученное значение давления в дугогасительной камере является ключевым диагностическим признаком.
| Измеренное давление (Па) | Оценка состояния вакуумной дугогасительной камеры (ДК) | Рекомендуемые действия |
|---|---|---|
| ≤ 1.010-1 Па (1.010-3 мбар) | Вакуум отличный. Соответствует новому выключателю. | Эксплуатация без ограничений. Плановый контроль через 5-7 лет или в соответствии с регламентом. |
| от 1.0*10-1 до 1.0 Па | Вакуум удовлетворительный. Допустимый уровень для эксплуатируемой аппаратуры. | Эксплуатация разрешена. Усилить наблюдение, сократить межконтрольный интервал до 1-3 лет. |
| от 1.0 до 10 Па | Вакуум неудовлетворительный. Начальная стадия разгерметизации. | Требуется замена вакуумной дугогасительной камеры в плановом порядке. Выключатель может оставаться в работе ограниченное время под усиленным контролем. |
| > 10 Па | Вакуум аварийный. Высокий риск пробоя и отказа при отключении тока. | Немедленный вывод выключателя из работы. Замена ДК или всего выключателя. |
Важное замечание: Термопарные вакуумметры, включая ТВ-310Р, имеют нелинейную шкалу и значительную погрешность в нижней части диапазона (близкой к 10-1 Па). Поэтому точное количественное измерение глубокого вакуума (менее 10-2 Па) для них затруднительно. Их основная задача – не абсолютное измерение, а надежное выявление факта ухудшения вакуума до опасных уровней (>1 Па).
Преимущества и недостатки прибора ТВ-310Р
Преимущества:
Недостатки и ограничения:
Смежные вопросы и применение в диагностике
Помимо разового контроля, ТВ-310Р используется для проведения вакуумных испытаний на устойчивость. Это серия измерений, проводимых с определенной периодичностью (например, раз в год) для построения тренда изменения давления внутри ДК во времени. Резкий рост давления на графике является четким индикатором начала разгерметизации.
Также прибор может применяться для проверки герметичности вакуумных систем другого электротехнического оборудования, например, вакуумных наполнительных установок для трансформаторов или герметичных вводов. Однако для точных измерений в технологических процессах чаще используются более современные цифровые комбинированные приборы.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: Чем отличается ТВ-310Р от более современных цифровых вакуумметров?
ТВ-310Р – аналоговый прибор с термопарным датчиком. Современные цифровые вакуумметры часто являются комбинированными, объединяя в одном корпусе термопарный и ионный (Пеннинга) датчики, что расширяет диапазон измерений в сторону более высокого вакуума (до 10-5 Па). Они имеют цифровую индикацию, интерфейсы для передачи данных, встроенную память и меньшую погрешность. Однако ТВ-310Р сохраняет актуальность благодаря надежности, простоте и достаточности его диапазона для большинства задач диагностики ВВ.
Вопрос 2: Почему прибор показывает давление, даже если он не подключен к выключателю?
При прогреве датчика на атмосфере он должен показывать значение, соответствующее атмосферному давлению (около 105 Па), что находится за пределами шкалы. Если на шкале есть показания в рабочем диапазоне при отсоединенном датчике, это может указывать на неисправность датчика (загрязнение, обрыв нити) или блока индикации. Необходима поверка.
Вопрос 3: Как часто нужно поверять вакуумметр ТВ-310Р?
Межповерочный интервал (МПИ) устанавливается органами метрологической службы и обычно составляет 1 год. Поверка должна проводиться в аккредитованной лаборатории, имеющей эталонные вакуумные установки. Эксплуатация прибора с просроченной поверкой недопустима для официальных заключений о состоянии оборудования.
Вопрос 4: Можно ли использовать ТВ-310Р для измерения вакуума в выключателях на 110 кВ и выше?
Прямого запрета нет, так как принцип измерения одинаков. Однако в выключателях на более высокое напряжение используются несколько последовательных ДК на полюс. Для их диагностики требуется специальная оснастка для подключения к каждому разъединяемому элементу. Диапазона давления ТВ-310Р для оценки состояния таких ДК, как правило, достаточно.
Вопрос 5: Что делать, если при подключении к выключателю показания не стабилизируются и постоянно растут?
Постоянный рост показаний после соединения с полостью ДК с высокой вероятностью указывает на наличие течи в самой измерительной линии (шланг, соединения) или, что критичнее, на катастрофическую разгерметизацию дугогасительной камеры. Необходимо немедленно прекратить измерение, проверить герметичность своих соединений, и при ее подтверждении вывести выключатель в ремонт.
Заключение
Вакуумметр ТВ-310Р остается востребованным, проверенным инструментом в арсенале служб диагностики и ремонта электроэнергетического оборудования. Его правильное применение позволяет объективно оценивать техническое состояние вакуумных дугогасительных камер, предотвращать отказы выключателей и оптимизировать затраты на техническое обслуживание. Понимание принципа действия, строгое соблюдение методики измерений и критическая оценка результатов с учетом погрешностей прибора являются обязательными условиями его эффективного использования в профессиональной среде.