CN104854676A

CN104854676A - 真空劣化监视装置

Info

Publication number: CN104854676A
Application number: CN201380064675.6A
Authority: CN
Inventors: 井上直明; 安部淳一; 田边智子; 矢野知孝; 吉田晓
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2033-11-27
Also published as: CN104854676B; JPWO2014091926A1; JP5819012B2; US20150270080A1; US9646785B2; WO2014091926A1

Abstract

为了判定真空隔断器的真空劣化，并且防止广播波、来自其他设备的传导噪声等的外来噪声所致的误动作，在通过套管(4)而将真空阀(9)的连接线向金属制罐外导出的金属制罐形真空隔断器(15)的真空劣化监视装置中，套管(4)具备具有低通功能的内部屏蔽物(4b)，该真空劣化监视装置具备：第一天线(5)，设置在金属制罐(12)的内部；第二天线(6)，设置在金属制罐(12)的外部；第一探测部(8A)，测定由第一天线(5)检测到的真空阀(9)的部分放电所引起的电磁波的强度；第二探测部(8B)，测定由第二天线(6)检测到的金属制罐(12)外的噪声所引起的电磁波的强度；以及判定部(8C)，通过比较由第一探测部(8A)探测到的电磁波的强度和由第二探测部(8B)探测到的电磁波的强度来判定金属制罐形真空隔断器(15)的真空劣化，第一探测部(8A)以及第二探测部(8B)具备使真空阀(9)的真空劣化时发生的放电所引起的电磁波中的、由内部屏蔽物(4b)衰减的频带通过的频率滤波器(81、81a～81d)。

Description

真空劣化监视装置

技术领域

本发明涉及真空隔断器的真空劣化监视装置。

背景技术

气体隔断器能够利用SF6气体的优良的绝缘性能以及隔断性能来实现隔断，但SF6气体的全球变暖系数高，所以期望环境负荷低的隔断器。另一方面，真空隔断器能够通过高真空中的优良的绝缘性能以及隔断性能来实现大电流的隔断。另外，由于不使用上述SF6气体而成为环境低负荷，所以真空隔断器的高电压应用得到了发展。

此处，在气体隔断器的情况下，通过压力计来监视气体气压，在由于气体泄漏而低于绝缘/隔断所需的气体气压的情况下，输出异常信号，并且锁定气体隔断器的操作。另一方面，在真空隔断器的情况下也是，如果由于真空容器的龟裂等而发生真空劣化，则无法维持绝缘/隔断性能，所以要求监视真空度的方法。

作为非接触地监视真空隔断器的真空度的方法之一，有如下方法：通过天线来探测在发生了真空劣化时在真空容器内发生的部分放电的电磁波。用天线来检测部分放电的电磁波的方法自身在使用了SF6气体的气体绝缘开闭装置中也是普遍的，在气体绝缘开闭装置中探测500MHz～1500MHz带程度的放电的高频分量。另一方面，已知低真空中的部分放电的频率比上述低。在专利文献1中，通过探测真空劣化时的低真空中的放电电磁波的20～100MHz的信号分量来判断真空劣化。

专利文献1：日本特开2002-184275号公报

专利文献2：日本特开平9-121409号公报

专利文献3：国际公开2001/065653号公报

专利文献4：日本特开2002-71743号公报

发明内容

如上所述，在专利文献1中，检测了放电电磁波的20～100MHz的信号分量，但该频带是FM广播、电视等广播波的频带，所以存在如下可能性：受到广播波所致的外来噪声的影响而真空劣化监视装置发生误动作。另外，真空隔断器经由输电线而与例如变压器等其他设备连接，所以还有受到来自其他设备的传导噪声的影响的情况。

另一方面，专利文献2是气体绝缘开闭装置的部分放电监视的例子，通过在罐外安装了的天线1来检测从气体绝缘开闭装置的绝缘隔板泄漏出来的罐内放电的电磁波。另外，也通过在远离罐外的绝缘隔板的位置安装了的天线2来检测电磁波，并取通过天线1和天线2检测到的信号的差分，从而去除广播波等的外来噪声的分量，仅评价罐内放电的信号。但是，在通过罐外的天线探测罐内的放电时，存在检测灵敏度恶化这样的缺点。

本发明想要得到一种可靠性高的真空劣化监视装置，能够在内置真空阀的金属制罐形真空隔断器中检测真空阀的真空劣化。

本发明的真空劣化监视装置监视金属制罐形真空隔断器的真空阀的真空劣化，该金属制罐形真空隔断器在金属制罐的内部具备所述真空阀，并通过套管将真空阀的连接线向金属制罐外导出，其中，所述套管具备具有低通功能的内部屏蔽物，所述真空劣化监视装置具备：第一天线；设置在所述金属制罐的内部；第二天线，设置在金属制罐的外部；第一探测部，测定由第一天线检测到的真空阀的部分放电所引起的电磁波的强度；第二探测部，测定由第二天线检测到的金属制罐外的噪声所引起的电磁波的强度；以及判定部，通过比较由第一探测部探测到的电磁波的强度和由第二探测部探测到的电磁波的强度来判定真空阀的真空劣化，所述第一探测部以及第二探测部具备频率滤波器，所述频率滤波器使所述真空阀的真空劣化时发生的放电所引起的电磁波中的、由所述内部屏蔽物衰减的频带通过。

根据本发明，在金属制罐内设置了的真空阀的部分放电的探测不会受金属制罐外的噪声妨碍，所以能够提高真空阀的真空劣化监视的可靠性。

附图说明

图1是包括本发明的实施方式1的真空劣化监视装置的真空隔断器的示意侧剖面图。

图2是在本发明的实施方式1的真空隔断器中设置了的套管(bushing)的示意侧剖面图。

图3是包括本发明的实施方式1的真空劣化监视装置的真空隔断器的示意俯视图。

图4是示出本发明的实施方式1的真空劣化监视装置的真空劣化检测部的框图。

图5是示出本发明的实施方式2的真空劣化监视装置的真空劣化检测部的框图。

图6是示出真空阀内的部分放电所引起的电磁波的200～300MHz带中的测定结果的图。

(符号说明)

1：输电线；2：绝缘管内导体；3：绝缘管；4：套管；4a：套管内导体；4b：内部屏蔽物；4c：绝缘体；5(5a、5b、5c)：第一天线(罐内天线)；6：第二天线(罐外天线)；7(7a、7b、7c)：第一天线的输出；8：真空劣化监视部；8A：第一探测部；8B：第二探测部；8C：判定部；9：真空阀；9a、9b：触点；10：外部传导噪声；11：部分放电；12(12a、12b、12c)：金属制罐；13：接地；14：外部放射噪声；15：真空隔断器；81、81a～81d：频率滤波器；82、82a～82d：放大器；83、83a～83d：检波电路；84：比较器电路；85：脉冲输出部；86：脉冲计数器；87：判定电路；88：真空劣化异常输出。

具体实施方式

实施方式1.

首先，通过图1～3来说明包括本发明的实施方式1的真空劣化监视装置的真空隔断器的结构。真空隔断器15具备金属制罐12。真空隔断器15的主电路包括：在金属制罐12内设置了的真空阀9、从金属制罐12导出的一对套管4、固定于金属制罐12并收容有套管4的绝缘管3、以及经由与输电线1连接的套管内导体4a而将真空阀9的连接线连接到输电线1的绝缘管内导体2。

套管4如图2所示包括：套管内导体4a、对其进行包围的绝缘体4c、以及在绝缘体4c内设置了的由圆筒状的金属导体构成的内部屏蔽物4b，内部屏蔽物4b通过例如金属制罐12而被接地13。套管4有内部屏蔽物4b，从而作为使特定频率以上的高频分量难以通过的低通滤波器(例如此处使100MHz以下通过)而发挥功能。

真空阀9具备与套管内导体4a连接了的一对触点9a以及9b。真空隔断器15具有操作触点9a以及9b的开闭的操作机构，但此处省略图示。

在金属制罐12内，还设置有第一天线(以下还称为罐内天线)5，其输出7被供给到在后面详述的真空劣化监视部8。另外，在金属制罐12外，在金属制罐12的上方，例如在2根绝缘管3之间设置有第二天线(以下还称为罐外天线)6，其输出与真空劣化监视部8连接。将由罐内天线5、罐外天线6检测的电磁波的频率设为难以通过套管4的低通滤波器的频带(此处是200～300MHz)，将罐内天线5以及罐外天线6的天线形状设为适合于上述频带(200～300MHz)的构造。另外，罐内天线5以及罐外天线6被设定为相同的接收灵敏度。

图1示出真空隔断器的1相，但是如图3所示在A相、B相、C相这3相的情况下，在真空隔断器15中并列设置有3个图1所示的真空隔断器。在该情况下，针对各相的每一个而对3个金属制罐附加了12a、12b、12c的符号，针对各相的每一个而对罐内天线附加了5a、5b、5c的符号，并且，针对各相的每一个而对各天线的输出附加了7a、7b、7c的符号。另外，在无需将相分开来说明的情况下，用12表示金属制罐，用5表示罐内天线，用7表示天线输出。

图3是概略地示出3相的真空隔断器的俯视图，并列设置有具备一对绝缘管3的金属制罐12a、12b、12c。在各金属制罐内设置了的罐内天线的输出7a、7b、7c被输入到真空劣化监视部8。罐外天线6设置在金属制罐的上方并相对各绝缘管3和输电线1的连接部在大致中央，其输出被输入到真空劣化监视部8。在图3中，省略了输电线1的图示。

接下来，通过图4来说明真空劣化监视部8的结构。真空劣化监视部8包括：探测罐内天线5(用5a表示A相天线、用5b表示B相天线、用5c表示C相天线)的接收信号的第一探测部8A、探测罐外天线6的接收信号的第二探测部8B、以及根据第一以及第二探测部8A以及8B的信号来判定真空劣化的判定部8C。

在第一探测部8A中，属于A相、B相、C相的各个的探测部的结构相同。第一探测部8A包括：与A相的罐内天线5a、B相的罐内天线5b、C相的罐内天线5c分别连接了的频率滤波器81a、81b、81c；与这些滤波器分别连接了的放大器82a、82b、82c；以及与这些放大器分别连接了的检波电路83a、83b、83c。第二探测部8B包括：与罐外天线6连接了的频率滤波器81d、与该滤波器连接了的放大器82d、以及与该放大器连接了的检波电路83d。频率滤波器81a～81d是通过频带为例如200～300MHz的带通滤波器。该频带与真空阀9的部分放电所引起的电磁波中的、想要用罐内天线5检测的频带一致。另外，上述频带不限于200～300MHz，例如，也可以设定为100～200MHz。

判定部8C是接受来自第一以及第二探测部8A以及8B的信号来判定真空阀的真空劣化的部分，其具备：比较器电路84，比较通过检波电路83a～83d而得到的信号；脉冲输出部85，在由该比较器电路84判断为发生了罐内部分放电的情况下，将其比较结果按照脉冲的形式输出；脉冲计数器86，对来自该脉冲输出部85的脉冲进行计数；以及判定电路87，根据脉冲的计数数来检测部分放电的持续时间，判定该部分放电是否是由真空阀的真空劣化引起的，并输出真空劣化异常输出88。

在真空阀9的真空度劣化了的情况下，真空阀9内的绝缘性能降低，所以在真空阀9内主要在触点9a、9b的附近发生部分放电11。该部分放电11所引起的电磁波通过真空阀9而由罐内天线5来检测。图6是示出通过罐内天线5来检测在真空阀9发生了真空劣化的情况下在真空阀9内发生了的部分放电11的电磁波而得到的结果的图。该测定结果示出使用带通滤波器来将频带缩减到200～300MHz的范围，真空阀9内的部分放电11具有相同频带的信号分量。

另一方面，在真空阀9内发生了的部分放电11的电磁波还通过套管内导体4a以及绝缘管内导体2向金属制罐外部传导。如上所述，套管4通过内部屏蔽物4b而作为低通滤波器发挥功能，所以部分放电11的100MHz以下的信号也容易地传导到金属制罐外部而也被罐外天线6检测。但是，难以通过上述套管4的低通滤波器的频带(此处是200～300MHz)的信号在套管4的部分中衰减，所以几乎不会到达罐外天线6，通过罐外天线6检测到的电磁波强度小于通过罐内天线5检测到的电磁波强度。

另外，作为从金属制罐外部进入的噪声，广播波等所致的外部放射噪声14、以及经由输电线1与真空隔断器15连接了的未图示的其他设备中发生了的噪声有经由输电线1传导来的外部传导噪声10。外部传导噪声10、外部放射噪声14的电磁波通过罐外天线6来检测，并且还经由绝缘管内导体2以及套管内导体4a传导到金属制罐12内。外部噪声的例如100MHz以下的信号也易于传导到金属制罐内部，并也被罐内天线5检测。另一方面，难以通过上述套管4的低通滤波器的频带(此处是200～300MHz)的信号在套管4的部分中衰减，所以几乎不到达罐内天线5，通过罐内天线5检测到的电磁波强度小于通过罐外天线6检测到的电磁波强度。

如以上那样通过罐内天线5接收到的噪声的罐内天线输出7被提供给真空劣化监视部8的第一探测部8A，并且，通过罐外天线6接收到的噪声被直接提供给真空劣化监视部8的第二探测部8B。接下来，通过判定部8C来处理由第一以及第二探测部8A以及8B探测到的信号。

通过作为带通滤波器的频率滤波器81a、81b、81c，仅抽出由A相、B相、C相的各相的罐内天线5a、5b、5c接收到的信号的特定频带(此处是200～300MHz)。同样地，通过同样地作为带通滤波器的频率滤波器81d，仅抽出由罐外天线6接收到的信号的特定频带(此处是200～300MHz)。这些抽出信号通过放大器82a、82b、82c、82d进行放大，并通过检波电路83a、83b、83c、83d被抽出峰值。因此，如果通过上述套管4的低通滤波器功能以及频率滤波器81a～81d而仅将特定频带(此处是200～300MHz)的电磁波信号作为检波电路83a～83d的输出信号取出，则如以下叙述，能够通过比较器电路84来确定电磁波的发生是在金属制罐内还是在金属制罐外、并且、在金属制罐内的情况下哪个相的真空阀是发生源。

在判定部8C的比较器电路84中分别比较由检波电路83a、83b、83c、83d抽出了的噪声的峰值。通过基于比较器电路84的比较，例如，可以通过如下所述那样比较信号的大小来区分噪声电磁波的发生源。

外部噪声是A相的情况：

天线6的输出>天线5a>天线5b、天线5c

外部噪声是三相的情况：

天线6的输出>天线5a、天线5b、天线5c

在A相中发生部分放电的情况：

天线5a输出>天线6>天线5b、天线5c

在A相、B相中发生部分放电的情况：

天线5a输出、天线5b输出>天线6>天线5c

如以上那样，能够区分检波电路83a～83d的输出的大小来确定金属制罐内的部分放电的发生源，所以将从比较器电路84输出的金属制罐内的部分放电的电磁波强度的比较结果通过脉冲输出部85作为脉冲而进行输出，由脉冲计数器86对脉冲数进行计数，从而在放电的持续性、放电频度超过了预定的阈值的情况下，由判定电路87来判定是真空劣化，并输出真空劣化异常输出88。

根据本实施方式，通过探测在真空阀发生了真空劣化的情况下的部分放电，能够探测真空阀即真空隔断器的真空劣化，并且，通过比较罐内外的天线接收输出，能够防止真空劣化监视装置由于外来噪声而发生误探测以及误动作。进而，通过将难以通过套管部的频带作为检测频带，可以得到易于比较金属制罐内外的信号强度、精度良好、可靠性高的真空劣化监视装置。

实施方式2.

实施方式2的真空劣化监视装置相比于实施方式1的真空劣化监视装置在以下的点不同。在实施方式1中，分别在比较器电路中比较各相的罐内天线输出7a、7b、7c，所以能够判断在哪个相中发生了真空劣化，但在各相中需要频率滤波器、放大器以及检波电路，所以高成本化。在本实施方式2中，作为无需确定发生了异常的相的情况，如图5所示，第一探测部8A包括一个频率滤波器81、一个放大器82、以及一个检波电路83，将各相的罐内天线输出一并施加到第一探测部8A。其他结构与实施方式1相同。

根据本实施方式2的结构，无法确定发生了异常的相，但电路结构变得简单。另外，图3的真空隔断器是针对各相的每一个设置金属制罐的结构，但即便是在一个金属制罐内配置了三相的主电路的结构，本实施方式2也有效，能够进一步实现结构的简化。即使在本实施方式2的情况下，也可以与实施方式1同样地进行金属制罐外的外来噪声和金属制罐内的放电的区分。

以上，通过实施方式来说明了本发明，但本发明能够在本发明的范围内组合各实施方式或者使各实施方式适宜地变形或者省略。

Claims

1.一种真空劣化监视装置，监视金属制罐形真空隔断器的真空阀的真空劣化，该金属制罐形真空隔断器在金属制罐的内部具备所述真空阀，并通过套管而将所述真空阀的连接线向所述金属制罐外导出，所述真空劣化监视装置的特征在于，

所述套管具备具有低通功能的内部屏蔽物，所述真空劣化监视装置具备：

第一天线，设置在所述金属制罐的内部；

第二天线，设置在所述金属制罐的外部；

第一探测部，测定由所述第一天线检测到的所述真空阀的部分放电所引起的电磁波的强度；

第二探测部，测定由所述第二天线检测到的所述金属制罐外的噪声所引起的电磁波的强度；以及

判定部，通过比较由所述第一探测部探测到的电磁波的强度和由所述第二探测部探测到的电磁波的强度来判定所述真空阀的真空劣化，

所述第一探测部以及第二探测部具备频率滤波器，所述频率滤波器使所述真空阀的真空劣化时发生的放电所引起的电磁波中的、由所述内部屏蔽物衰减的频带通过。

2.根据权利要求1所述的真空劣化监视装置，其特征在于，

所述判定部在由所述第一探测部探测到的电磁波的强度小于由所述第二探测部探测到的电磁波的强度的情况下判定为外部噪声，在由所述第一探测部探测到的电磁波的强度大于由所述第二探测部探测到的电磁波的强度的情况下判定为所述真空阀的部分放电所致的真空劣化。

3.根据权利要求1所述的真空劣化监视装置，其特征在于，

将所述金属制罐形真空隔断器并列设置了三相的量。

4.根据权利要求3所述的真空劣化监视装置，其特征在于，

所述第一探测部对所述第一天线针对每个相接收到的电磁波一并地进行强度测定。

5.根据权利要求1所述的真空劣化监视装置，其特征在于，

所述第一天线以及第二天线是适合于接收所述真空阀的真空劣化时发生的放电所引起的电磁波中的、通过所述套管的低通滤波器功能衰减的频带的特性的天线。

6.根据权利要求1所述的真空劣化监视装置，其特征在于，

所述第一探测部以及第二探测部具备检测接收电磁波的峰值的检波电路。

7.根据权利要求1所述的真空劣化监视装置，其特征在于，

所述判定部具备：

比较器电路，比较由所述第一探测部探测到的电磁波的强度和由所述第二探测部探测到的电磁波的强度；

脉冲输出部和脉冲计数器，将该比较器电路的输出作为脉冲并进行计数；以及

判定电路，在该脉冲计数器的输出超过了阈值时判定为所述真空阀的真空劣化。

8.根据权利要求3所述的真空劣化监视装置，其特征在于，

所述第二天线设置于所述金属制罐的上部，并且在来自与所述套管连接的输电线的噪声所致的电磁波的接收灵敏度大致相等的位置。