CN105551858B

CN105551858B - 一种真空泡工频老练测控系统及控制方法

Info

Publication number: CN105551858B
Application number: CN201610103887.6A
Authority: CN
Inventors: 张劲松; 焦士猛; 孙剑
Original assignee: BEIJING HUATIAN ELECTROMECHANICAL INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: BEIJING HUATIAN ELECTROMECHANICAL INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2019-04-12
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: CN105551858A

Abstract

本发明公开了一种真空泡工频老练测控系统，该系统包括真空泡密封装置；所述密封装置包括多个试品底座以及与试品底座数量相匹配的密封仓和密封仓驱动机构，所述驱动机构驱动密封仓将被老练真空泡紧压密封在试品底座上；所述密封仓内部设有电极触头，所述电极触头紧压被老练真空泡；所述密封装置进一步设有用于为密封仓和被老练真空泡之间填充压缩空气介质的空气压缩机。本发明进一步公开了一种真空跑老练控制方法。本发明所述技术方案通过空气压缩机将空气压缩，并将压缩空气作为介质，降低了成本、简化了工序、不产生任何环境污染。与绝缘油介质相比，试验结束不用对真空泡进行清洗，简化了老练试验工序，提高了生产效率。

Description

一种真空泡工频老练测控系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种真空泡工频老练测控系统及控制方法。

背景技术

真空断路器的核心部件是真空泡，又叫真空灭弧室。真空泡工频老练的目的在于消除灭弧室内部和外部的毛刺、金属、和非金属微粒及各种污秽等。真空泡工频老练试验的另一个作用是为了加强触头间隙的绝缘强度，采取合理的工频老练方法能够明显除去触头表面微凸和杂散氧化膜以及触头表面内层的残余气体，确保真空灭弧室的绝缘性能，有效提高真空灭弧室触头间的耐电压强度。

真空泡工频电压老炼过程是对已封装好的真空灭弧室，从较低的电压逐步上升，加到标准规定工频耐压值，稳定时间为1min，然后再提高工频电压。在整个升压过程中，管内有时会出现火花、击穿,甚至试验台跳闸等现象，这主要是由于管内零部件上的金属毛刺较多所致，经反复老炼可以将这些毛刺去掉，并可稳定在高于标准规定的某一工频电压上。

现有的真空泡工频电压老练试验是在一定的密封绝缘筒中进行，将真空泡放置在绝缘筒中，绝缘筒和真空泡之间充满绝缘介质。绝缘介质可以使用标准气压的空气、绝缘油、SF6气体、氟利昂气体和其它惰性气体等。因为标准气压的空气击穿特性是30KV/cm，老练中工频高电压很容易将空气击穿，所以普通干燥空气不能作为老练试验的绝缘介质。SF6气体、氟利昂等气体具有良好的绝缘性，但会造成大气环境污染，所以作为老练试验中的绝缘介质国家禁止使用。惰性气体也具有良好的绝缘性，但不易生产，因此许多真空泡生产厂家采用绝缘油(变压器油)作为工频电压老练试验介质。绝缘油绝缘效果好，不易被击穿，但一定次数的老练试验后绝缘性能会降低，要经常更换，以保证绝缘油的绝缘效果，增加了老练试验成本，而且每次老练试验后都要将真空泡进行清洗，增加了老练试验的工序，降低了生产效率。

在自动化程度上，早期普遍使用的监控老练试验过程是以人工操作为主，即人工将真空泡放入绝缘筒中，根据产品的电压等级合闸升高电压，人工观察绝缘情况，由泄露电流的大小决定是否停止加电压或重新加电压。老练结果记录也是人工登记，不利于数据存储和历史记录查询；人工的参与也增加了老练试验的主观判断，增加了真空泡出厂后的故障率。

因此，真空泡老练试验中绝缘介质的改进、自动化测控系统的应用是目前急待解决的问题。只有真空泡生产厂家应用了先进的老练试验系统，真空泡生产才能增加效率，提高检测准确率，方便老练试验产品的管理，以至于提高整个工厂的效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种真空泡工频老练测控系统及控制方法，以解决现有技术中绝缘介质对老练生产效率和环境的影响的问题，同时解决人工监控老练故障率高，产品品质低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种真空泡工频老练测控系统，该系统包括真空泡密封装置；

所述密封装置包括多个试品底座以及与试品底座数量相匹配的密封仓和密封仓驱动机构，所述驱动机构驱动密封仓将被老练真空泡紧压密封在试品底座上；

所述密封仓内部设有电极触头，所述电极触头紧压被老练真空泡；

所述密封装置进一步设有用于为密封仓和被老练真空泡之间填充压缩空气介质的空气压缩机。

优选的，所述密封仓驱动机构为液压驱动装置。

优选的，所述压缩空气介质的耐受电压为普通空气的3.4倍。

优选的，所述试品底座进一步设有用于检测漏电电流的电流传感器。

优选的，所述密封仓内部进一步设有气压检测传感器。

优选的，该系统进一步包括用于控制密封装置的控制单元。

优选的，所述控制单元包括

驱动控制模块，用于控制密封仓驱动机构带动密封仓盖在试品底座上或从试品底座上移开；

充气控制模块，用于控制空气压缩机向密封仓内注入耐受电压为普通空气耐受电压3.4倍的压缩空气；

电压控制模块，用于控制老练过程中的电压；

老练时间控制模块，用于控制老练过程中的老练时间。

优选的，所述控制单元进一步包括气压判断模块，基于密封仓中的当前气压值，判断是否继续向密封仓内充入空气。

优选的，所述控制单元进一步包括放气控制模块，用于控制密封仓放气。

优选的，所述控制单元进一步包括

系统故障判断模块，基于设置在密封仓上的电流互感器采集得到的电流检测信号，判断系统是否存在漏电故障；若电流检测信号超过1A，则系统出现漏电故障，否，则无漏电故障；

单只过流判断模块，基于设置在密封仓上的电流互感器采集得到的电流检测信号，判断是否为单只过流；若是，则向高压切断模块发送断电信号；若否，则在老练电压下维持1分钟；

高压切断控制模块，基于单只过流判断模块发出的断电信号，切断测控练系统的高压供电。

优选地，该系统进一步包括用于实现人机信息交互和操控的人机交互界面。

一种真空泡老练控制方法，该方法的步骤包括

将被老练真空泡置于试品底座上，利用驱动机构将密封仓罩在被老练真空泡上压紧密封，并使密封仓内的电极触点压紧被老练真空泡；

控制空气压缩机向密封仓内充入空气，待充入0.34MPa的压缩空气时，停止充入空气；

从低电压逐步升压至标准规定工频耐压值，然后提高工频电压，对被老练真空泡进行高压老练；

老练结束，控制密封仓放气，待放气结束，利用驱动机构移开密封仓，取出被老练真空泡。

优选的，所述压缩空气介质的耐受电压为普通空气的3.4倍。

优选的，该方法的步骤进一步包括

对老练过程中是否存在系统故障进行判断；若密封仓上的电流超过1A，则系统出现漏电故障，需检查密封仓密封情况；

对系统是否为单只过流故障进行判断；若是单只过流，则切断系统高压；若否，则在老练电压下维持1分钟。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案将压缩空气作为介质降低了成本、简化了工序、不产生任何环境污染。仅需要增加一个空气压缩装置，减少了处理污染环境气体的设备，节约了老练试验成本。与绝缘油介质相比，试验结束不用对真空泡进行清洗，简化了老练试验工序，提高了生产效率。本方案很好地解决了高电压试验中的空间、地电位和电源等干扰问题，使整个系统不但抗干扰能力强、稳定性好、可靠性高等特点，而且具有可扩展性，彻底改变了传统老练系统测控的费时费力问题。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出本发明所述一种真空泡工频老练测控系统的示意图；

图2示出本发明所述真空泡密封装置的示意图；

图3示出本发明所述真空泡密封装置的左视图；

图4示出本发明所述真空泡工频老练测控系统的控制流程图。

附图标号

1、龙门架，2、密封仓，3、试品底座，4、试品真空泡，5、电极触头，6、支架绝缘子组，7、隔离板，8、上限位开关，9、上限位开关支架，10、维护栏杆及爬梯，11、液压机构，12、下限位开关触柄，13、下限位开关支架，14、下限位开关，15液压站，16、空气压缩机。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示本发明公开了一种真空泡工频老练测控系统，该系统包括真空泡密封装置；所述密封装置固定在龙门架1上；所述密封装置包括多个固定在龙门架1上的试品底座3以及与试品底座3数量相匹配的密封仓2和密封仓驱动机构，所述驱动机构通过与密封仓2连接的由9个支架绝缘子组成的支架绝缘子组6驱动密封仓2将被老练真空泡紧压密封在试品底座3上；所述密封仓2内部设有电极触头5，当密封仓压紧试品底座时，所述电极触头紧压被老练真空泡；所述密封装置进一步设有用于为密封仓2和被老练真空泡之间填充压缩空气介质的空气压缩机16。本方案中，所述密封仓驱动机构采用由于液压机构11和液压站15组成的液压驱动装置，液压机构11包括液压杆和液压缸。所述压缩空气介质的耐受电压为普通空气的3.4倍。该系统进一步包括用于对密封仓2进行限位的上限位开关8和下限位开关14，所述上限位开关8和下限位开关14分别通过上限位开关支架9和下限位开关支架13固定在密封仓2上方；所述下限位开关14通过下限位开关触柄12与支架绝缘子组6连接；当更换试品时，支架绝缘子组6上升到上限位开关8处停止后，才可以更换真空泡；更换完真空泡，支架绝缘子组6下降通过下限位开关触柄12触动下限位开关后停止，此时才可以送电进行老练试验。本方案中，所述试品底座3进一步设有用于检测漏电电流的电流传感器。所述密封仓2内部进一步设有气压检测传感器。为了维护方便，上述硬件均固定在具有维护栏杆和爬梯的维护支撑架10上。

本方案中，为了增加系统的可操控性，在该系统中进一步设置用于控制密封装置固定被老练真空泡、充放介质、加载电压和老练时间的控制单元。所述控制单元包括：用于控制密封仓驱动机构带动密封仓2盖在试品底座3上或从试品底座3上移开的驱动控制模块、用于控制空气压缩机16向密封仓2内注入耐受电压为普通空气耐受电压3.4倍的压缩空气的充气控制模块、用于控制老练过程中的工作电压的电压控制模块和用于控制老练过程中的老练时间的老练时间控制模块。所述控制单元进一步包括：基于密封仓2中的当前气压值，判断是否继续向密封仓内充入空气的气压判断模块和用于控制密封仓放气的放气控制模块。为了提供系统的安全性，在所述控制单元中进一步设置有：系统故障判断模块，基于电流传感器采集得到的电流检测信号，判断系统是否存在漏电故障；若电流检测信号超过1A，则系统出现漏电故障，否，则无漏电故障；单只过流判断模块，基于电流传感器采集得到的电流检测信号，判断是否为单只过流；若是，则向高压切断模块发送断电信号；若否，则在老练电压下维持1分钟；以及，高压切断控制模块，基于单只过流判断模块发出的断电信号，切断测控练系统的高压供电。本方案中，所述控制单元可以采用单片机、PLC控制器或Labview可视编程实现控制。真空泡老练装置通过电流互感器将密封仓上的电流数据反馈给PLC控制系统；PLC控制系统通过控制电缆对配电柜中的调压器进行控制，并未老炼装置提供工作电压，同时，配电柜中的开关柜将控制情况反馈给PLC控制系统。

本发明进一步公开了一种真空泡老练控制方法，该方法的步骤包括：

S1、将被老练真空泡置于试品底座3上，利用驱动机构将密封仓2罩在被老练真空泡上压紧密封，并使密封仓2内的电极触点压紧被老练真空泡；

S2、控制空气压缩机16向密封仓内充入空气，待充入0.34MPa的压缩空气时，停止充入压缩空气介质；所述压缩空气介质的耐受电压为普通空气的3.4倍；

S3、从低电压逐步升压至标准规定工频耐压值，然后提高工频电压，对被老练真空泡进行高压老练；

S4、老练结束，控制密封仓放气，待放气结束，利用驱动机构移开密封仓，取出被老练真空泡。

该方法的步骤进一步包括：

下面通过一组实施例对本发明做进一步说明：

如图1和图2所示，本发明所述真空泡工频老练测控系统采用压缩空气作为绝缘介质，该介质的耐受电压程度为普通空气的3.4倍，每个工位都设有一个环氧桶气罐，通过PLC控制单元为六个工位自动充气加压。液压驱动装置驱动密封仓2罩住被老练真空泡，并通过密封仓2紧压试品底座3实现对被老练真空泡的压紧密封，随后通过PLC控制单元启动空气压缩机，向密封仓2内充气加压至设定气压(一般0.34MPa)，密封仓2内的电极触头5压紧被老练真空泡，之后通过PLC控制单元升高电压进行老练，15s时间内完成，试品底座3下安装有电流传感器，若某一工位产品质量有缺陷，检测的漏电电流超过设定值，则此工位气罐放气上收，其余工位继续进行老练试验。具体判断过程：升高老练电压，此时6个工位的老练电流略有增长但是没有很大变化，系统是正常的；当系统持续升压到设定老练电压值时，老练电流会很大增长并且增长的电流在可预测范围内；如果6个工位的老练电流和老练电压都是这样，则试品真空泡是良好的；如果6个工位同时出现高压合闸后，老练电压无显示、老练电流无显示及密封仓漏电流大于1A，则就会判断是系统故障；如果某个工位的老练电压没有达到设定值时，老练电流就已经超过设定的老练电流值，那么也会判断出系统故障；此后还要进一步判断系统故障的性质，真正的系统故障(不是真空泡质量问题)，判断为“是”，切断老练高压，系统进行检修；判断为“否”，即根据各个工位的电流大小可以判断出那个工位上的试品真空泡是不合格品，此时也需要切断老练高压，更换或拿出不合格真空泡，然后再继续进行高压老练升压。切断高压电源的操作具体是主机判断出系统故障，发一个信号给PLC，PLC通过输出接口给一个继电器，继电器线圈得电，常闭接点断开，高压老练回路中的合闸接触器线圈回路断开，合闸接触器的接点断开，就切断了高压电源。

现有技术中，常规的35KV设备的标准绝缘水平额定短时工频耐受电压(有效值)为80-90KV，额定雷电冲击耐受电压为185KV。生产厂方需要对35KV及以下真空泡做老练试验，因此需要加在真空泡和气罐内绝缘介质上的老练电压设定为180KV，根据以往经验，均匀电场中干燥空气的电气强度大致为峰值时30KV/cm，考虑到磁场的均匀、空气湿度的影响、电极形状的影响等，普通空气介质达不到老练试验电压就会被击穿，因此在本方案中使用压缩空气作为绝缘介质。

压缩空气的耐受电压：U＝Uo·Kd/Kh

Uo：是标准大气条件下的击穿电压；

Kd：空气密度校正系数；Kh：湿度校正因数；考虑到各种因素及实际测试得出，取空气压力为0.34MPa时，空气压力与密度呈正比，所以Kd/Kh的值约为3.4，压缩空气的耐受电压约是是普通空气的3.4倍。经实际证明，0.34MPa的压缩空气完全符合作为老练试验介质的要求。

本发明所述测控制系统主要由工业控制计算机、可编过程控制器(PLC)、PLC操作控制柜以及条形码扫描仪等构成。通过光纤传输与PLC进行通讯，运用工控专业软件编程设计成便于操作的控制工作界面，系统的运行参数及测量结果以数字量形式在计算机界面上进行实时显示。在计算机上可以完成高压老练系统所有设定、运行、测量等参数，并监控和测量其运行状态。具有手动控制和计算机程序控制、手动测量和自动测量等功能，各功能相对独立，互为补充，从而确保系统的可靠性。整个测控系统无任何操作按钮，所有运行参数均由计算机键盘操纵完成。如图4所示，为本发明所述真空泡工频老练测控系统的控制流程图。

根据技术要求和老练产品种类，在界面上的老练电压值输入框中输入老练电压值，软件程序中根据输入的老练电压值会相应计算出真空度，用比较的算法，产品的额定电压值U_e X 6≈U_L老练电压设定值，老练电压等级为1-10KV，则真空度显示设置为10^-2Pa；老练电压在10-80KV，真空度显示设置为10^-3Pa；老练电压在80-100KV，真空度显示设置为10^- ⁵Pa。老练时间设置成1分钟。当没有升高到老练电压值时，动静触头间电流很小，增加电压时电流不会有大的增加；当升高真空泡老练电压值时，良好真空泡内动静触头间会产生大电流放电，并能稳定在高电压大电流参数上；不良真空泡没有加电压到老练电压值动静触头间就会产生大电流，而且随着增加的电压会很快增长，由此可判断出好坏。算法是U_t≤0.7U_L，I_t≥I_L(U_t、I_t实时测到的电压电流值；U_L、I_L设定的老练电压电流值)。

本发明使用AC380、50HZ、10KW的工厂电源；根据试品不同，可以调节出不同的老练电压，最高电压达到100KV；试品的装入与密封、抽真空、加电压、测量显示、报警、检验统计报表等，全部通过自动控制完成。本方案通过labview构建成的人机交互控制界面可以设置老练电压等级、老练时间、自动接地等；自动完成老练试验中合格品和不合格品的分离、统计；可6个试品一批进行老练试验，老练试验中可以剥离不合格品，合格品继续进行试验等等自定义操作。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种真空泡工频老练测控系统，其特征在于，该系统包括真空泡密封装置；

所述密封仓内部设有电极触头，当密封仓压紧试品底座时，所述电极触头紧压被老练真空泡；

所述密封装置进一步设有用于为密封仓和被老练真空泡之间填充压缩空气介质的空气压缩机；

所述压缩空气介质的耐受电压为普通空气的3.4倍；

该系统进一步包括用于控制密封装置固定被老练真空泡、充放介质、加载电压和老练时间的控制单元，

所述控制单元包括

系统故障判断模块，基于电流传感器采集得到的电流检测信号，判断系统是否存在漏电故障；若电流检测信号超过1A，则系统出现漏电故障，否，则无漏电故障；

单只过流判断模块，基于电流传感器采集得到的电流检测信号，判断是否为单只过流；若是，则向高压切断控制模块发送断电信号；若否，则在老练电压下维持1分钟；

2.根据权利要求1所述的测控系统，其特征在于，所述密封仓驱动机构为液压驱动装置。

3.根据权利要求1所述的测控系统，其特征在于，该系统进一步包括用于连接密封仓和密封仓驱动机构的支架绝缘子组。

4.根据权利要求3所述的测控系统，其特征在于，该系统进一步包括用于对密封仓进行限位的上限位开关和下限位开关；

所述上限位开关和下限位开关分别通过上限位开关支架和下限位开关支架固定在密封仓上方；

所述下限位开关通过下限位开关触柄与支架绝缘子组连接。

5.根据权利要求1所述的测控系统，其特征在于，所述密封仓内部进一步设有气压检测传感器。

6.根据权利要求1所述的测控系统，其特征在于，所述控制单元包括

电压控制模块，用于控制老练过程中的工作电压；

老练时间控制模块，用于控制老练过程中的老练时间。

7.根据权利要求1所述的测控系统，其特征在于，所述控制单元进一步包括气压判断模块，基于密封仓中的当前气压值，判断是否继续向密封仓内充入空气。

8.根据权利要求1所述的测控系统，其特征在于，所述控制单元进一步包括放气控制模块，用于控制密封仓放气。

9.根据权利要求1所述的测控系统，其特征在于，该系统进一步包括用于实现人机信息交互和操控的人机交互界面。

10.一种真空泡老练控制方法，其特征在于，该方法的步骤包括

对系统是否为单只过流故障进行判断；若是单只过流，则切断系统高压；若否，则在老练电压下维持1分钟；

老练结束，控制密封仓放气，待放气结束，利用驱动机构移开密封仓，取出被老练真空泡；

所述压缩空气介质的耐受电压为普通空气的3.4倍。