一種微波的真空斷路器真空度預(yù)警裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一種微波的真空斷路器真空度預(yù)警裝置，涉及真空斷路器真空度檢測(cè)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 真空高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，它在電網(wǎng)中主要起著控制、保 護(hù)、安全隔離的作用，具有絕緣性能好、開(kāi)距小、電弧電壓低、電弧能量小、電氣機(jī)械壽命高、 開(kāi)合額定開(kāi)斷電流次數(shù)多等一系列優(yōu)點(diǎn)，普遍用于10_35kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，其運(yùn)行狀態(tài)直接決定 電力系統(tǒng)的安全和效益。真空斷路器在運(yùn)行過(guò)程中真空度會(huì)逐步下降，真空泄露到一定程 度，分合閘時(shí)開(kāi)關(guān)會(huì)發(fā)生爆炸。目前，供電系統(tǒng)大都采用真空斷路器斷口間交流耐壓試驗(yàn)進(jìn) 行真空度檢測(cè)，該技術(shù)僅能檢測(cè)到斷路器真空度是否完好，但對(duì)真空滅弧室初期泄露檢測(cè) 不明顯，更不能量化真空度，對(duì)真空度預(yù)警上存在盲區(qū)。
[0003] 由于真空斷路器在10~35kV供電網(wǎng)絡(luò)中的重要性，并且真空斷路器復(fù)雜的密封結(jié) 構(gòu)也不允許以常規(guī)手段進(jìn)行檢修，故真空度運(yùn)行性能的帶電監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為一次設(shè)備狀態(tài)檢 修領(lǐng)域的重要課題。目前用于試驗(yàn)的斷路器真空度檢測(cè)方法有很多，但是大部分都是離線 檢測(cè)方法，主要包括:工頻耐壓法，觀察法，火花檢漏計(jì)法，吸氣劑顏色變化判定法，高頻放 電法，磁控放電法，脈沖電流法等，相對(duì)來(lái)說(shuō)，其應(yīng)用已經(jīng)較為成熟。為提高配電系統(tǒng)的供電 可靠性，減少停電時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益，人們提出了對(duì)于斷路器真空度的在線監(jiān)測(cè)。這意味 著要在不改動(dòng)真空斷路器主體結(jié)構(gòu)以及需要在帶電的前提下，且無(wú)論斷路器處于合閘還是 斷開(kāi)的狀態(tài)，都可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)其真空度的變化，從而對(duì)真空斷路的真空度進(jìn)行預(yù)警。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種微波的真空斷路器真空度預(yù)警裝置，能夠承受高電壓、強(qiáng)電場(chǎng)以 及工作時(shí)有溫升條件下的環(huán)境溫度，該裝置的安裝不影響真空斷路器的各項(xiàng)性能指標(biāo)。該 裝置能夠精確反應(yīng)真空斷路器真空度的優(yōu)劣情況，通過(guò)遠(yuǎn)程通訊接口連接監(jiān)控室，能夠同 步、直觀的顯示裝置采集和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種微波的真空斷路器真空度預(yù)警裝置，包括微處理器模塊、微波發(fā)生電路、微波 反饋電路，微處理器模塊分別連接功能按鍵模塊、聲光報(bào)警模塊、遠(yuǎn)程通訊接口。微處理器 模塊分別連接微波發(fā)生電路、微波反饋電路，所述微波發(fā)生電路、微波反饋電路連接同軸 線。
[0007] 所述微波反饋電路包括差動(dòng)放大電路、帶通濾波器、整流濾波電路。
[0008] 所述微處理器模塊為66AK2L06型微處理器。
[0009] 所述遠(yuǎn)程通訊接口為RS485通訊接口。
[0010] -種微波的真空斷路器真空度預(yù)警裝置，安裝到真空斷路器被監(jiān)測(cè)部分的正對(duì)面 15cm左右范圍內(nèi)，或者是小推車(chē)上。因?yàn)?00MHz的微波的在真空中的波長(zhǎng)為0.375cm，在其 余介質(zhì)中的波長(zhǎng)均小于該值，而傳播距離越長(zhǎng)，對(duì)波的衰減越嚴(yán)重，同時(shí)每半個(gè)周期均會(huì)出 現(xiàn)一個(gè)最大幅值，因此只需要在半個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)，即18.75cm，加上真空屏蔽罩離最外層的 距離，監(jiān)測(cè)裝置裝到被監(jiān)測(cè)部分正對(duì)面L=15cm左右的范圍即可。
[0011] -種微波的真空斷路器真空度檢測(cè)方法，同軸線發(fā)出微波信號(hào)，在空氣中傳播到 真空斷路器的被監(jiān)測(cè)部分，微波信號(hào)依次經(jīng)過(guò)上絕緣硅橡膠復(fù)合套管、左側(cè)空氣層、硅膠 層、右側(cè)空氣層到達(dá)真空滅弧室;再經(jīng)過(guò)陶瓷、真空滅弧室內(nèi)氣體，最后再金屬屏蔽罩上發(fā) 生全反射，在微波信號(hào)穿過(guò)的這些介質(zhì)中，除了真空滅弧室內(nèi)氣體的介電常數(shù)會(huì)變化外，其 余介質(zhì)的介電常數(shù)均不變;采用傳輸法進(jìn)行介電常數(shù)的測(cè)量，用微波信號(hào)的反射系數(shù)對(duì)介 電常數(shù)的變化進(jìn)行量化，從而測(cè)出真空斷路器中真空度的變化。
[0012] 一種微波的真空斷路器真空度預(yù)警方法，接收并處理微波反射信號(hào)，得到反射波 的振幅，當(dāng)真空滅弧室內(nèi)真空度下降時(shí)，真空滅弧室內(nèi)氣體的相對(duì)介電常數(shù)就變大，使得反 射波的振幅下降；當(dāng)真空度下降到一定程度時(shí)，此時(shí)反射波的振幅也下降到了閾值，聲光報(bào) 警模塊就會(huì)出現(xiàn)聲光報(bào)警，同時(shí)給遠(yuǎn)程監(jiān)控室提出預(yù)警。
[0013] 本發(fā)明一種微波的真空斷路器真空度預(yù)警裝置，能夠承受高電壓、強(qiáng)電場(chǎng)以及工 作時(shí)有溫升條件下的環(huán)境溫度，該裝置的安裝不影響真空斷路器的各項(xiàng)性能指標(biāo)。該裝置 能夠精確反應(yīng)真空斷路器真空度的優(yōu)劣情況，通過(guò)遠(yuǎn)程通訊接口連接監(jiān)控室，能夠同步、直 觀的顯示裝置采集和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為12kV真空斷路器電壓等級(jí)和開(kāi)始放電壓力的關(guān)系圖。
[0015] 圖2(a)為本發(fā)明的電壓反射系數(shù)、入射電壓波的振幅、反射電壓波的振幅電路圖。
[0016] 圖2(b)為圖2(a)的等效電路圖。
[0017] 圖3為本發(fā)明裝置的硬件連接示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明的測(cè)試原理圖。
[0019] 圖5為本發(fā)明的等效電路圖：
[0020] 其中圖5(a)是圖4的等值電路；
[0021] 圖5(b)是從真空滅弧室內(nèi)氣體看過(guò)去的輸入阻抗電路；
[0022] 圖5(c)是從陶瓷看過(guò)去的輸入阻抗電路；
[0023] 圖5(d)是從右側(cè)空氣層看過(guò)去的輸入阻抗電路；
[0024] 圖5(e)是從硅膠層看過(guò)去的輸入阻抗電路；
[0025] 圖5(f)是從左側(cè)空氣層看過(guò)去的輸入阻抗電路；
[0026] 圖5(g)是從上絕緣硅橡膠復(fù)合套管看過(guò)去的輸入阻抗電路；
[0027] 圖5(h)是從空氣看過(guò)去的輸入阻抗電路。
[0028]圖6為本發(fā)明的安裝示意圖。
[0029]其中：1-同軸線，2-微波發(fā)生電路，3-微波反饋電路，4-微處理器模塊，5-功能按鍵 模塊，6-聲光報(bào)警模塊，7-遠(yuǎn)程通訊接□，8-微波信號(hào)，9-真空斷路器的被監(jiān)測(cè)部分，10-上 絕緣硅橡膠復(fù)合套管，11-左側(cè)空氣層，12-硅膠層，13-右側(cè)空氣層，14-真空滅弧室，15-陶 瓷，16-真空滅弧室內(nèi)氣體，17-金屬屏蔽罩。18-上出線端子，19-導(dǎo)電夾，20-下出線端子， 21-法蘭，22-絕緣拉桿，23-電流互感器，24-下絕緣硅橡膠復(fù)合套管，25-壓簧，26-硅橡膠出 線套，27-拉桿套，28-指針。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 一種微波的真空斷路器真空度預(yù)警裝置，包括微處理器模塊4、微波發(fā)生電路2、微 波反饋電路3,微處理器模塊4分別連接功能按鍵模塊5、聲光報(bào)警模塊6、遠(yuǎn)程通訊接口 7。微 處理器模塊4分別連接微波發(fā)生電路2、微波反饋電路3，所述微波發(fā)生電路2、微波反饋電路 3連接同軸線1。
[0031] 所述微波反饋電路3包括差動(dòng)放大電路、帶通濾波器、整流濾波電路。先用帶通濾 波器濾波，然后經(jīng)過(guò)整流濾波電路處理，最后利用差動(dòng)放大電路對(duì)微波進(jìn)行處理。
[0032] 所述微處理器模塊4型號(hào)：66AK2L06 [0033] 所述遠(yuǎn)程通訊接口 7型號(hào):RS485通訊接口。
[0034] 所述功能按鍵模塊5包括兩個(gè)獨(dú)立按鍵，分別實(shí)現(xiàn)自檢、復(fù)位功能。
[0035] 所述聲光報(bào)警模塊6包括發(fā)光二極管、蜂鳴器。
[0036] 真空斷路器真空度< 6.6 X l(T2Pa時(shí)，真空斷路器的帶電分、合觸頭與中間屏蔽罩 之間的絕緣狀態(tài)良好。但隨著真空斷路器的存放、運(yùn)行的時(shí)間增加，真空滅弧室14的真空度 會(huì)降低。當(dāng)真空斷路器的真空滅弧室14內(nèi)真空度劣化時(shí)，真空滅弧室14中的閉合觸頭與屏 蔽罩之間會(huì)產(chǎn)生放電，放電大致分為預(yù)防電和擊穿放電兩個(gè)階段。當(dāng)真空度劣化時(shí)，會(huì)出現(xiàn) 預(yù)防電，此時(shí)的真空度仍處于高真空狀態(tài)。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，12kV真空斷路器真空滅弧室 內(nèi)壓強(qiáng)上升到5~10Pa時(shí)擊穿電壓才會(huì)大幅度下降，如圖1所示。影響電力系統(tǒng)正常的生產(chǎn)， 因此只要能在l〇Pa之前時(shí)對(duì)真空斷路器真空度進(jìn)行預(yù)警，就能保證真空斷路器得到最大程 度的使用。
[0037] 真空度與氣體的相對(duì)介電常數(shù)相關(guān)，真空度越大，相對(duì)介電常數(shù)越大。當(dāng)真空滅弧 室14內(nèi)處于真空時(shí)，真空滅弧室14內(nèi)氣體的相對(duì)介電常數(shù)為1。當(dāng)真空滅弧室14內(nèi)真空度等 于10Pa時(shí)，真空滅弧室14內(nèi)氣體的相對(duì)介電常數(shù)則變成了 1.00000006。而相對(duì)介電常數(shù)的 改變也改變了微波信號(hào)的波阻抗，從而使微波信號(hào)的電壓反射系數(shù)也隨之改變。如圖2(a) 所示，電壓反射系數(shù)F就是入射電壓波的振幅與反射電壓波的振幅的比值：
從公式可以看出，r跟波阻抗相關(guān)，也就是和相對(duì)介電常數(shù)即與真空度相關(guān)，可以通過(guò)反射 電壓波的振幅體現(xiàn)出來(lái)。如圖2(b)是圖2(a)的等效電路，從Z = -1處朝負(fù)載看去的輸入阻抗
為 通過(guò)真空斷路器真空度預(yù)警裝置發(fā)射微波信