CN106981393A - 基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室、高压开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室，第一端盖、第二端盖和绝缘管构成第一封闭腔体，静触头固定在第一端盖中心处，动触头滑动设置在第二端盖的圆孔内，上侧平板部通过两侧的竖直部支承固定在第二端盖上侧并且金属件与第二端盖之间密封连接构成第二封闭腔体，智能组件与金属件和第二端盖连接将金属件与第二端盖构成的电容转化为数字信号进行处理并计算出真空度变化量，铁磁靶固定在动触头下端侧面，霍尔传感器设置在铁磁靶一侧与铁磁靶朝向正对并固定在第二端盖下侧，霍尔传感器与智能组件连接。本发明能够实时了解高压真空灭弧室的质量劣变程度。

Description

基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室、高压开关

技术领域

本发明涉及一种高压真空灭弧室、高压开关，特别是一种基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室、高压开关。

背景技术

高压真空灭弧室是高压开关中的主要、关键性部件，高压电网的接通或断开即由其实现。高压真空灭弧室与其它形式的高压灭弧室相比具有体积小、无污染、使用方便、价格低等特点，因此在高压开关中应用最为普遍。高压真空灭弧室的质量极为重要，质量问题会造成电网局部甚至大面积停电或崩溃，给国民经济、人民生活和社会稳定带来很大危害。高压真空灭弧室一般安装在高压开关设备中，而高压开关设备又安装在高电压、大电流电网回路中，因此高压真空灭弧室在运行中远不可及，其劣质化过程不可知，到发生失能性故障或酿成事故时才能发现。

真空度是真空灭弧室的重要指标，极大程度上反映真空灭弧室的质量的优劣。真空灭弧室的机械参数也是运行参数。目前离线式真空度测试仪相对较为常见，但真空开关一般都是常年运行的。目前市场上缺乏一种可在线监测其真空度的高压真空灭弧室，以实时了解高压真空灭弧室的质量劣变程度，然后及时采取措施处理，避免事故的发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于无线电源的真空度在线监测高压真空灭弧室、高压开关，它能够实时了解高压真空灭弧室的质量劣变程度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室，其特征在于：包含静触头、第一端盖、绝缘管、动触头、第二端盖、金属件、绝缘件、智能组件、霍尔传感器和铁磁靶，绝缘管为绝缘材质的圆管，第一端盖固定在绝缘管上端，第二端盖固定在绝缘管下端，第一端盖、第二端盖和绝缘管构成第一封闭腔体，静触头穿过第一端盖固定在第一端盖中心处，第二端盖中心开有与动触头匹配的圆孔，动触头滑动设置在第二端盖的圆孔内，金属件由上侧平板部和两侧的竖直部构成，上侧平板部通过两侧的竖直部支承固定在第二端盖上侧并且金属件与第二端盖之间密封连接构成第二封闭腔体，绝缘件设置在金属件与第二端盖之间将金属件与第二端盖绝缘隔离，智能组件与金属件和第二端盖连接将金属件与第二端盖构成的电容转化为数字信号进行处理并计算出真空度变化量，铁磁靶固定在动触头下端侧面，霍尔传感器设置在铁磁靶一侧与铁磁靶朝向正对并固定在第二端盖下侧，霍尔传感器与智能组件连接。

进一步地，所述动触头下端设置有一个波纹管，波纹管套设在动触头下端，第二端盖的通孔直径略大于动触头的外径，波纹管下端与通孔固定密封连接，波纹管上端密封固定在动触头侧面。

进一步地，所述绝缘管和绝缘件均采用陶瓷或者玻璃。

进一步地，所述金属件的上侧平板部为圆环形，两侧的竖直部竖直向下设置与上侧平板部共同构成一个圆环状的第二密封腔体。

进一步地，所述上侧平板部的厚度为0.5-1.5mm。

进一步地，所述第二密封腔体预先抽为真空，其真空度与第一密封腔体的原始真空度相等或相近。

进一步地，所述智能组件包含测量模块、处理模块、通信模块、电源模块、通信天线和无线电源接收天线，测量模块输入端分别与金属件和第二端盖连接，测量模块输出端与处理模块连接用于将金属件和第二端盖构成的电容变化量转化为处理器可识别的数字信号，处理模块将此数字信号进行计算处理得到第一密封腔体的真空度变化量，通信模块与处理模块连接用于与外部服务器通信，通信天线与通信模块连接，电源模块与智能组件各模块连接用于智能组件供电，无线电源接收天线与电源模块连接用于接收无线电源的无线能量。

进一步地，所述处理模块采用单片机或PLC。

一种高压开关，其特征在于：包含所述的基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：基于无线电源的真空度在线监测高压真空灭弧室能够在线监测真空灭弧室真空程度，以实时了解高压真空灭弧室的质量劣变程度，然后及时采取措施处理，避免事故的发生，改变现有产品的故障不可预测性，保证电网的持续、安全、经济运行。

附图说明

图1是本发明的基于无线电源的真空度在线监测高压真空灭弧室的示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本发明的一种基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室，包含静触头1、第一端盖2、绝缘管3、动触头4、第二端盖8、金属件6、绝缘件7、智能组件17、霍尔传感器18和铁磁靶19，绝缘管3为绝缘材质的圆管，第一端盖2固定在绝缘管3上端，第二端盖8固定在绝缘管3下端，第一端盖2、第二端盖8和绝缘管3构成第一封闭腔体10，静触头1穿过第一端盖2固定在第一端盖2中心处，第二端盖8中心开有与动触头4匹配的圆孔，动触头4滑动设置在第二端盖8的圆孔内，金属件6由上侧平板部和两侧的竖直部构成，上侧平板部通过两侧的竖直部支承固定在第二端盖8上侧并且金属件6与第二端盖8之间密封连接构成第二封闭腔体9，绝缘件7设置在金属件6与第二端盖8之间将金属件6与第二端盖8绝缘隔离，智能组件17与金属件6和第二端盖8连接将金属件6与第二端盖8构成的电容转化为数字信号进行处理并计算出真空度变化量，铁磁靶19固定在动触头4下端侧面，霍尔传感器18设置在铁磁靶19一侧与铁磁靶19朝向正对并固定在第二端盖8下侧，霍尔传感器18与智能组件17连接。

动触头4下端设置有一个波纹管5，波纹管5套设在动触头4下端，第二端盖8的通孔直径略大于动触头4的外径，波纹管5下端与通孔固定密封连接，波纹管5上端密封固定在动触头4侧面。通过波纹管的设计，从而既能够保证动触头4能够在通孔内顺畅的滑动，同时能够形成良好的密封，保证灭弧室的真空环境的密封度。绝缘管3和绝缘件7均采用陶瓷或者玻璃。

金属件6的上侧平板部为圆环形，两侧的竖直部竖直向下设置与上侧平板部共同构成一个圆环状的第二密封腔体9。上侧平板部的厚度为0.5-1.5mm。第二密封腔9体预先抽为真空，其真空度与第一密封腔体10的原始真空度相等或相近（压差小于10^－3Pa）。这样在正常情况下，第一密封腔体10和第二密封腔体9的真空度相等或相近，上侧平板部上下受到的压力基本持平，上侧平板部不形变，当第一密封腔体10的真空度发生变化，气压增大的时候，这样第一密封腔体10和第二密封腔体9之间形成气压差，从而向下挤压上侧平板部，金属件与第二端盖构成的电容两极板之间间距减小，电容容量发生变化，通过测量电路和处理电路计算电容容量变化，并继续求得第一密封腔体10内的真空度变化量。

智能组件17包含测量模块11、处理模块12、通信模块13、电源模块14、通信天线15和无线电源接收天线16，测量模块11输入端分别与金属件6和第二端盖8连接，测量模块11输出端与处理模块12连接用于将金属件6和第二端盖8构成的电容变化量转化为处理器可识别的数字信号，处理模块12将此数字信号进行计算处理得到第一密封腔体10的真空度变化量，通信模块13与处理模块12连接用于与外部服务器通信，通信天线15与通信模块13连接，电源模块14与智能组件17各模块连接用于智能组件17供电，无线电源接收天线16与电源模块14连接用于接收无线电源的无线能量。通过无线电源接收天线16和电源模块14来进行供电，由于真空灭弧室为高压器件，而智能组件17为低压器件，通过无线电源供电能够有效隔离高低压，避免互相干扰。处理模块12采用单片机或PLC。

一种高压开关，包含上述基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室。

绝缘管3、金属件6、绝缘件7、第二端盖8之间为采用真空焊接，在进行真空焊接时，封闭腔体9与封闭腔体10同时被置于真空或负压状态，整个焊接过程中金属件6两侧保持气压相同，金属件6不会因气压而变形或损坏，焊接完成后封闭腔体9与封闭腔体10形成了两个完全隔离的封闭腔体，当封闭腔体10真空度发生变化，第二端盖8与金属件6并形成一个电容也会变化。

工作电源原理：无线电源接收天线16将接收到的无线电源通过无线电源模块14转换为智能组件17工作的适用电源，智能组件17中的测量模块11、处理模块12以及无线通信模块的电源都取自无线电源模块14。

高压真空灭弧室真空度检测原理：第二端盖8与金属件6之间有绝缘件7相隔，电气不是接触，这就形成了两金属极板的一个电容，由于腔体9内部气压力恒定，当真空灭弧室的腔体10不变时，所形成的电容容量不变，当真空灭弧室的腔体10变化时，导致两腔体之间有压强差，金属件6与第二端盖8形成的电容容量发生变化，电容与智能组件17中的测量组件11相连，测得电容容量的变化，据此判断腔体10的真空度变化，实现对灭弧室的真空度的监测。

动触头机械运动测量原理：霍尔传感器与第二端盖8相对固定、铁磁靶与动触头运动组件固定；动触头组件沿轴向运动，铁磁靶测量表面朝向与霍尔传感器正对，霍尔传感器测量值与动触头组件的机械运动为铁磁靶测量表面的函数，且与动触头运动组件固定。

无线通信原理：智能组件17将检测到的高压真空灭弧室内的真空度通过微型通信模块13、微型通信天线15以无线方式发射给其它装置或设备实现对真空灭弧室的真空度监测。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室，其特征在于：包含静触头、第一端盖、绝缘管、动触头、第二端盖、金属件、绝缘件、智能组件、霍尔传感器和铁磁靶，绝缘管为绝缘材质的圆管，第一端盖固定在绝缘管上端，第二端盖固定在绝缘管下端，第一端盖、第二端盖和绝缘管构成第一封闭腔体，静触头穿过第一端盖固定在第一端盖中心处，第二端盖中心开有与动触头匹配的圆孔，动触头滑动设置在第二端盖的圆孔内，金属件由上侧平板部和两侧的竖直部构成，上侧平板部通过两侧的竖直部支承固定在第二端盖上侧并且金属件与第二端盖之间密封连接构成第二封闭腔体，绝缘件设置在金属件与第二端盖之间将金属件与第二端盖绝缘隔离，智能组件与金属件和第二端盖连接将金属件与第二端盖构成的电容转化为数字信号进行处理并计算出真空度变化量，铁磁靶固定在动触头下端侧面，霍尔传感器设置在铁磁靶一侧与铁磁靶朝向正对并固定在第二端盖下侧，霍尔传感器与智能组件连接。

2.按照权利要求1所述的基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室，其特征在于：所述动触头下端设置有一个波纹管，波纹管套设在动触头下端，第二端盖的通孔直径略大于动触头的外径，波纹管下端与通孔固定密封连接，波纹管上端密封固定在动触头侧面。

3.按照权利要求1所述的基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室，其特征在于：所述绝缘管和绝缘件均采用陶瓷或者玻璃。

4.按照权利要求1所述的基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室，其特征在于：所述金属件的上侧平板部为圆环形，两侧的竖直部竖直向下设置与上侧平板部共同构成一个圆环状的第二密封腔体。

5.按照权利要求1所述的基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室，其特征在于：所述上侧平板部的厚度为0.5-1.5mm。

6.按照权利要求1或4或5所述的基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室，其特征在于：所述第二密封腔体预先抽为真空，其真空度与第一密封腔体的原始真空度相等或相近。

7.按照权利要求1所述的基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室，其特征在于：所述智能组件包含测量模块、处理模块、通信模块、电源模块、通信天线和无线电源接收天线，测量模块输入端分别与金属件和第二端盖连接，测量模块输出端与处理模块连接用于将金属件和第二端盖构成的电容变化量转化为处理器可识别的数字信号，处理模块将此数字信号进行计算处理得到第一密封腔体的真空度变化量，通信模块与处理模块连接用于与外部服务器通信，通信天线与通信模块连接，电源模块与智能组件各模块连接用于智能组件供电，无线电源接收天线与电源模块连接用于接收无线电源的无线能量。

8.按照权利要求1所述的基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室，其特征在于：所述处理模块采用单片机或PLC。

9.一种高压开关，其特征在于：包含权利要求1-9所述的基于无线电源的真空度监测高压真空灭弧室。