高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置，屬于真空斷路器在線檢測【技術領域】。它解決了現(xiàn)有的真空滅弧室真空度檢測技術采樣困難和無法進行在線檢測的技術問題。本裝置中在滅弧室靜端端蓋靜導電桿旁邊位置設有傳感器，該傳感器的感應器由玻璃泡密封并通過連接管與滅弧室連通，使玻璃泡內的真空度與滅弧室內的真空度一致，傳感器的輸出信號連接到監(jiān)測系統(tǒng)的輸入端。本發(fā)明將傳感器設置在滅弧室靜端，有利于安裝和減小震動，傳感器的感應器由玻璃泡密封，通過連接管與滅弧室連通，使感應出來的參數(shù)與滅弧室內的參數(shù)直接完全相同，是滅弧室內真空度狀態(tài)的真實反映，而且距離滅弧室內部構造較遠，不會對滅弧室內的電場分布產生干擾。
【專利說明】高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及真空斷路器在線檢測【技術領域】，特別涉及真空斷路器的真空滅弧室的真空度的監(jiān)測。
【背景技術】
[0002]真空斷路器是一種廣泛使用在輸變電工程的電力開關設備，在國內外高壓和超高壓配電網絡中占有主導地位。真空斷路器一旦發(fā)生故障極易引起十分嚴重的后果，不僅會引起自身設備損壞，更有可能引發(fā)大規(guī)模電網故障。真空斷路器的故障往往是由于真空度降低所致，根據(jù)國家規(guī)定，真空滅弧室內的氣體壓強應低于1.33X10_2Pa。由于真空滅弧室存在緩慢漏氣現(xiàn)象，真空度會隨著使用時間的延長呈現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢，當?shù)竭_某一臨界閾值時，就會引發(fā)安全危險隱患?，F(xiàn)有技術對檢驗真空滅弧室真空度的方法，是把真空斷路器退出運行，然后用試驗變壓器在真空滅弧室觸頭間隙上加工頻高壓，觀測觸頭間隙耐受電壓的情況。當真空滅弧室的真空度顯著下降時，觸頭間隙的擊穿電壓將顯著降低，由此來判斷真空滅弧室的真空度情況。這一方法要求把真空斷路器退出運行，只能在設備檢修時進行，無法進行在線檢測。為了及時發(fā)現(xiàn)故障，提高真空斷路器的安全運行水平和供電的可靠性，真空斷路器的使用部門迫切希望對真空滅弧室真空度實現(xiàn)在線監(jiān)測，使真空斷路器運行的同時監(jiān)測其真空滅弧室的真空度。伴隨著國家智能電網和基于可靠性檢修體制的不斷發(fā)展，在線監(jiān)測滅弧室真空度已成為智能斷路器的新要求，特別是對于35kV、72.5kV及以上電壓等級的真空斷路器采用在線監(jiān)測手段及時掌握滅弧室真空度狀況更具實用價值和意義。
[0003]針對上述技術問題，已有一些在線檢測真空斷路器滅弧室真空度的技術方案出現(xiàn)，如中國專利01109050.2所公開的，其主要特征是在真空滅弧室內，在具有一定電場強度的位置處，設置由浮電位體構成的放電間隙，當真空滅弧室處在正常范圍的運行電壓和真空度時，放電間隙不放電:而當真空滅弧室的真空度降低，導致絕緣強度降低時，放電間隙放電，通過探測放電間隙的放電情況，在線檢測真空滅弧室的真空度，其缺陷在于改變了真空滅弧室的結構。目前還有其他一些真空度檢測的方法，如高頻放電法、吸氣膜法、電位法等。然而，這些方法無法解決檢測設備對真空斷路器正常運行的影響，尚未有投入實用的報道。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服己有真空滅弧室真空度檢測技術采樣困難和無法進行在線檢測的不足，提出一種高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置，該裝置具有在線檢測、實現(xiàn)簡單和運行可靠的優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置的技術方案是:
[0006]一種高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置，滅弧室內包括有動觸頭、靜觸頭、屏蔽罩，其特征是在于在滅弧室靜端端蓋靜導電桿旁邊位置設有傳感器，該傳感器的感應器由玻璃泡密封并通過連接管與滅弧室連通，使玻璃泡內的真空度與滅弧室內的真空度一致，傳感器的輸出信號連接到監(jiān)測系統(tǒng)的輸入端。將傳感器設置在滅弧室靜端，有利于安裝和減小震動，傳感器的感應器由玻璃泡密封，通過連接管與滅弧室連通，使感應出來的參數(shù)與滅弧室內的參數(shù)直接完全相同，是滅弧室內真空度狀態(tài)的真實反映，而且距離滅弧室內部構造較遠，不會對滅弧室內的電場分布產生干擾。
[0007]所述傳感器的結構為:與升壓電路產生的測試高壓連接的兩探測電極從玻璃泡兩端密封伸入，兩探測電極之間的最小距離小于動觸頭和靜觸頭之間的最大距離；一個光敏元件設置在玻璃泡的一側，光敏元件的兩引出線構成傳感器的信號輸出端。所述升壓電路的升壓變壓器與振蕩電路連接，將電壓升高提供給兩探測電極。所述兩探測電極之間的最小距離h為動觸頭和靜觸頭之間的最大距離的10-20%，相應的，兩探測電極之間的電壓可以小于動觸頭和靜觸頭之間的電壓。這種結構實質是滅弧室的微型化，由于玻璃泡與滅弧室直接連通，光敏元件產生的阻值變化真實反映了滅弧室內真空度變化。
[0008]作為第二種實施方案，所述傳感器的結構還可以為:通過連接管與滅弧室連通的密封盒體內設置平板形電容器，該電容器兩極板之間的距離d為10-100 μ m，兩極板的引出線構成傳感器的信號輸出端。因為真空度與介質常數(shù)相關，介質常數(shù)的變化可以通過電容量的變化產生電壓變化量而被提取。d的縮小，有利于提高電容器電容量變化的幅度。
[0009]所述連接管為金屬毛細管，其孔徑為0.5-2_。采用金屬毛細管，是因為其具有可焊接、耐壓力、抗震等所必需的特性。
[0010]所述傳感器設置在金屬屏蔽盒內，可以防止外界對傳感器的電磁干擾。
[0011]所述監(jiān)測系統(tǒng)包括信號處理模塊、DSP控制模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、控制臺、報警模塊，信號處理模塊對傳感器信號的預處理，將預處理過的數(shù)據(jù)傳入DSP控制模塊，DSP控制模塊與通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊連接，負責數(shù)據(jù)處理和協(xié)調各模塊之間的運行，數(shù)據(jù)存儲模塊用于保存歷史數(shù)據(jù)，通訊模塊通過天線與控制臺實現(xiàn)無線通信并與數(shù)據(jù)存儲模塊連接，控制臺與報警模塊連接，報警模塊提供聲光電警示信號。
[0012]本發(fā)明由于傳感器的感應頭所處環(huán)境與滅弧室內完全相同，又不會破壞滅弧室內電磁場的分布，監(jiān)測到的數(shù)據(jù)準確度高。通過監(jiān)測系統(tǒng)，可以遠程連續(xù)監(jiān)測到滅弧室內真空度的衰變過程，使電力部門可以對真空斷路器的使用壽命及早作出預判，避免事故的發(fā)生，也為國家“十二五”智能電網規(guī)劃提出的統(tǒng)一開發(fā)建設輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)平臺的要求作出響應。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明真空滅弧室與傳感器結合結構圖。
[0014]圖2是圖1中傳感器的放大圖。
[0015]圖3是圖1中傳感器的電路圖。
[0016]圖4是平板形電容器構成傳感器實施例的結構圖。
[0017]圖5是圖4實施例傳感器的電路圖。
[0018]圖6是實現(xiàn)遠程監(jiān)測的監(jiān)測系統(tǒng)框圖。
[0019]圖中標記說明:1、動導電桿，2、屏蔽罩，3、滅弧室殼體，4、連接管，5、動觸頭，6、靜觸頭，7、靜端端蓋，8、靜導電桿，9、傳感器，91、屏蔽盒，92、玻璃泡，921、探測電極，93、電容器極板引出線，94、減震墊，95、電容極板，R4、光敏元件。
【具體實施方式】
[0020]實施例1:
[0021]參照圖1-圖3，滅弧室殼體3內包括有動觸頭5、靜觸頭6、屏蔽罩2，動導電桿I活動密封穿出動端端蓋，靜導電桿8固定密封穿出靜端端蓋7，在靠近靜導電桿8旁邊位置設有傳感器9，該傳感器的屏蔽盒91內設置的感應器由兩探測電極921從玻璃泡92的兩端密封伸入構成的真空放電管，并通過連接管4與滅弧室連通，使玻璃泡內的真空度與滅弧室內的真空度一致。連接管4為金屬毛細管，其孔徑為0.5-2mm，長度大于100-200mm。兩探測電極921內端頭之間的距離h小于動觸頭和靜觸頭之間分離狀態(tài)時的距離(最大距離)，本實施例h值在動觸頭和靜觸頭之間分離狀態(tài)時距離的10-20%范圍內確定；光敏元件R4靠近設置在玻璃泡92的一側，其兩引出線穿出屏蔽盒91構成傳感器的信號輸出端。
[0022]升壓變壓器B的次級繞組與多級升壓二極管D及Cl構成振蕩電路，將電壓升高，二極管數(shù)量取決于設定升壓值。
[0023]當高壓斷路器滅弧室內真空度正常(lX10_2Pa_lX10_4Pa之間)，即真空放電管內具有高真空度，無電離，因而不發(fā)生放電。
[0024]如果高壓斷路器滅弧室內真空度開始降低，真空放電管內氣體增加，在幾帕到幾百帕數(shù)量級范圍內，就會發(fā)生輝光放電，發(fā)光持續(xù)，此時光敏電阻阻值開始降低，C2通過光敏電阻充電，同時又通過Rl放電,如果光敏電阻阻值低,則C2上電位高，反之電位低。由于屏蔽盒91能遮蔽光線，只要有微弱的輝光，光敏電阻就會有所反應。C2持續(xù)充電，電壓升高，該電位經監(jiān)測系統(tǒng)中的信號處理模塊的電壓比較器ICl比較(比較值由R2、R3的阻值比決定)，如果高于設定的比較值，則ICl輸出Vout發(fā)出信號I。
[0025]如果高壓斷路器滅弧室泄漏嚴重，真空放電管內氣體增加，就會發(fā)生脈沖火花放電，此時傳感器內的光敏電阻阻值呈相應變化，C2經脈沖電流充電，電壓升高，該電位經電壓比較器ICl比較，如果高于設定的比較值，則ICl輸出Vout發(fā)出信號I。
[0026]圖3所示電路中電源Vcc可由外接單獨電源供電，因為高電壓等級斷路器通常用于變電站內，可由變電站的220V電源轉化為直流電后專用于監(jiān)測系統(tǒng)供電。如果用于野夕卜，可通過電流互感器，套在靜端的高壓線上，取出一部分電能，經整流、穩(wěn)壓，實現(xiàn)供電，也可用太陽能電池作為工作電源。
[0027]實施例2:
[0028]參照圖4，所述傳感器的結構還可以為:通過連接管4與滅弧室連通的密封盒體內設置平板形電容器，該密封盒體可以用玻璃、陶瓷或高強度塑料制成，該電容器兩極板95之間的距離d為10-100μπι，兩極板的引出線穿出屏蔽盒91構成傳感器的信號輸出端。近年來研究發(fā)現(xiàn)，真空度與真空介質常數(shù)相關，介質常數(shù)的變化可以通過電容量的變化產生電壓變化量而被提取。因為C= ε r ε OS/d;式中:電容C，單位F;相對介電常數(shù)ε r; ε O真空介電常數(shù)，單位F/m;面積S，單位平方米；極板間距d，單位米。因為C=Q/U，即AU=Q/Λ C，當真空度發(fā)生變化，真空介質常數(shù)ε O也發(fā)生變化，產生Λ C，從而可將Λ U經處理后作為衡量真空度變化是指標。實踐中，用兩片覆銅板的銅面之間夾一層厚度為20 μ m的薄膜，從覆銅板的銅面背向引出引出線93，覆銅板的銅面構成極板95，將兩片覆銅板固定好之后抽出薄膜，即構成平板形電容器。只要安裝條件容許，d盡可能縮小，S盡可能增大，有利于提高電容器電容變化量AC的幅度。
[0029]如圖5所示，監(jiān)測系統(tǒng)中的信號處理模塊中，積分電容Cj的一端與運算放大器IC2的負輸入端相連，另一端與所述運算放大器的輸出端相連；上述平板形電容器Cs的上端與運算放大器的負輸入端相連，下端接地。運算放大器的正輸入端通過一個二極管Ds接地，以提供一個固定電壓。運算放大器的輸出端電壓Vout為監(jiān)測系統(tǒng)中的DSP控制模塊的輸入信號。
[0030]參照圖6，監(jiān)測系統(tǒng)包括信號處理模塊、DSP控制模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、控制臺、報警模塊，信號處理模塊對ICl或IC2輸出信號預處理，包括模數(shù)轉換電路，將預處理過的數(shù)據(jù)傳入DSP控制模塊，DSP控制模塊采用DSP芯片，其功能是數(shù)據(jù)處理和協(xié)調各模塊之間的工作。DSP控制模塊與通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊連接，數(shù)據(jù)存儲模塊采用FM24C256芯片，用于保存歷史數(shù)據(jù)。通訊模塊通過天線與控制臺實現(xiàn)無線通信并與數(shù)據(jù)存儲模塊連接，也可以通過GSM無線網絡連通，控制臺與報警模塊連接，當監(jiān)測點真空度接近臨界值時，控制臺通過通訊模塊天線發(fā)來的信息能夠迅速作出反應，報警模塊可提供聲光電警示信號。在電網正常狀態(tài)下本發(fā)明裝置通過傳感器不斷采集真空度信號，獲得監(jiān)測點的真空值，并將其記錄于數(shù)據(jù)存儲模塊。當電力部門希望了解真空斷路器真空度變化趨勢時，可通過控制臺向監(jiān)測端發(fā)送查詢信息，DSP控制模塊響應該信息，將數(shù)據(jù)存儲模塊中相應的數(shù)據(jù)通反饋回控制臺。
[0031]本領域的普通技術人員可以理解，在本發(fā)明所揭露的技術范圍內，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內，因此本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置，滅弧室內包括有動觸頭、靜觸頭、屏蔽罩，其特征是在于在滅弧室靜端端蓋靜導電桿旁邊位置設有傳感器，該傳感器的感應器由玻璃泡密封并通過連接管與滅弧室連通，使玻璃泡內的真空度與滅弧室內的真空度一致，傳感器的輸出信號連接到監(jiān)測系統(tǒng)的輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述的高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置，其特征在于所述傳感器的結構為:與升壓電路產生的測試高壓連接的兩探測電極從玻璃泡兩端密封伸入，兩探測電極之間的最小距離h小于動觸頭和靜觸頭之間的最大距離；一個光敏元件設置在玻璃泡的一側，光敏元件的兩引出線構成傳感器的信號輸出端。
3.根據(jù)權利要求2所述的高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置，其特征在于所述升壓電路的升壓變壓器B與振蕩電路連接，將電壓升高提供給兩探測電極。
4.根據(jù)權利要求2所述的高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置，其特征在于所述兩探測電極之間的最小距離h為動觸頭和靜觸頭之間的最大距離的10-20%。
5.根據(jù)權利要求1所述的高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置，其特征在于所述傳感器的結構為:通過連接管與滅弧室連通的密封盒體內設置平板形電容器，該電容器兩極板之間的距離d為10-100 μ m，兩極板的引出線構成傳感器的信號輸出端。
6.根據(jù)權利要求1-5所述的任一高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置，其特征在于所述連接管為金屬毛細管，其孔徑為0.5-2_。
7.根據(jù)權利要求1-5所述的任一高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置，其特征在于所述傳感器設置在金 屬屏蔽盒內。
8.根據(jù)權利要求1-5所述的任一高壓真空斷路器滅弧室真空度監(jiān)測裝置，其特征在于所述監(jiān)測系統(tǒng)包括信號處理模塊、DSP控制模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、控制臺、報警模塊，信號處理模塊對傳感器信號的預處理，將預處理過的數(shù)據(jù)傳入DSP控制模塊，DSP控制模塊與通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊連接，負責數(shù)據(jù)處理和協(xié)調各模塊之間的運行，數(shù)據(jù)存儲模塊用于保存歷史數(shù)據(jù)，通訊模塊通過天線與控制臺實現(xiàn)無線通信并與數(shù)據(jù)存儲模塊連接，控制臺與報警模塊連接，報警模塊提供聲光電警示信號。
【文檔編號】H01H33/668GK103606483SQ201310602616
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月23日 優(yōu)先權日:2013年11月23日
【發(fā)明者】盧能曉, 周鶴銘 申請人:浙江紫光電器有限公司