CN107359537A - 一种可视化开关设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力产品技术领域，具体涉及一种可视化开关设备。该可视化开关设备包括壳体和设置于壳体内部的设备本体。所述壳体的侧壁上，每间隔预设的距离设置有观察窗。所述壳体的内部，每间隔预设的距离设置有与所述观察窗对应的反射镜。所述设备本体与所述反射镜形成入射光路，所述观察窗设置在与所述入射光路对应的反射光路上。所述入射光路和所述反射光路上均不设有障碍物。所述观察窗表面覆盖增透膜，增透膜厚度为所述反射光路反射的可见光波长的四分之一。该可视化开关设备内部设有反射镜，将开关内部可视信息转导至观察窗，观察窗和反射镜通过对光路的改变，实现观察开关设备内部断口状态的功能，提升GIS等封闭开关设备的运维和检修效率。
Description
技术领域
本发明属于电力产品技术领域，具体涉及一种可视化开关设备。
背景技术
气体绝缘金属封闭开关设备(Gas-insulated Metal-enclosure Switchgear，简称GIS)包括断路器、母线和隔离开关等中压元件，并将其全部组装在一个封闭的金属外壳中，充以SF6气体以实现导体对相间、外壳、断口及断口间的可靠绝缘。GIS具有体积小、重量轻、安全性好、运行可靠性高等优点，在电网内使用越来越广泛。但GIS在制造、组装和运行的过程中如有控制不当，会引起接触不良、电位悬浮、金属尖端等缺陷的出现，这些缺陷如果不及时发现而任其发展，一旦发生故障，需较长的维修时间，造成的影响和损失都很大。
目前，X射线数字成像系统可对GIS进行多方位透视成像，配合专用的图像处理与判读技术，实现其内部结构的可视化。X射线数字成像系统包括X射线机、激光扫描仪、成像板和图像处理分析软件。使用时将X射线机机头正对断路器正中，成像板放置在断路器对面左、右两侧，可透照出断路器影像照片。其检测原理是X射线在穿透物体的过程中，会与物质发生相互作用，其强度因吸收和散射而衰减。强度衰减程度取决于物质材料的衰减系数和射线在物质中穿透的厚度，进而在感光材料上获得与材料内部结构相对应的黑度不同的图像，达到检测的目的。
由于GIS采用全封闭且内部充有SF6绝缘气体的绝缘结构，不能直接观察到设备内部各零部件的工作情况，导致检修困难。X射线数字成像系统虽然能直观、可视地确定出GIS设备内部缺陷的位置，但影像为平面投射成像，影像存在重叠，不利于缺陷识别，导致现场检测效率偏低，这给检修制造了障碍。若不能及时准确的发现故障点，会延长电站停电检修的时间，这样给日常维护和故障检修都带来不便。
发明内容
本发明提供一种可视化开关设备，实现GIS等封闭开关内部结构的可视化，以提升GIS等封闭开关设备的运维和检修效率。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可视化开关设备，包括壳体和设置于所述壳体内部的设备本体，其中，
所述壳体的侧壁上，每间隔预设的距离设置有观察窗；所述壳体的内部，每间隔预设的距离设置有与所述观察窗对应的反射镜；
所述设备本体与所述反射镜形成入射光路，所述观察窗设置于与所述入射光路对应的反射光路上；所述入射光路和所述反射光路上均不设有障碍物。
可选的，所述观察窗表面覆盖增透膜。
可选的，所述增透膜的厚度为所述反射光路反射的可见光波长的四分之一。
可选的，每个预设的间隔上的反射镜的数量为3个。
可选的，所述反射镜包括平面反射镜。
可选的，所述反射镜包括凸面反射镜。
可选的，所述观察窗和所述反射镜的镀膜基材均包括玻璃材料。
可选的，所述反射镜的边缘与所述壳体的内壁之间设有空隙。
由以上技术方案，本发明提供一种可视化开关设备，该可视化开关设备内部的反射镜将开关内部可视信息转导至观察窗，观察窗和反射镜通过对光路的改变，实现观察开关设备内部断口状态的功能，提升GIS等封闭开关设备的运维和检修效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种可视化开关设备观察窗和反射镜的布置及光学反射示意图；
图2为本申请实施例提供的可视化开关设备的截面图。
附图标记说明：1、壳体；2、设备本体；3、观察窗；4、反射镜；5、入射光路；6、反射光路；7、增透膜；8、空隙；9、支撑绝缘子；10、导电杆。
具体实施方式
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
参见图1，为本申请提供的一种可视化开关设备观察窗和反射镜的布置及光学反射示意图。
一种可视化开关设备，包括壳体1和设置于所述壳体1内部的设备本体2，其中，
所述壳体1的侧壁上，每间隔预设的距离设置有观察窗3。所述壳体1的内部，每间隔预设的距离设置有与所述观察窗3对应的反射镜4。所述设备本体2与所述反射镜4形成入射光路5，所述观察窗3设置于与所述入射光路5对应的反射光路6上，所述入射光路5和所述反射光路6上均不设有障碍物。
GIS设备常见的缺陷主要包括设备内部异物类缺陷、设备内部装配类缺陷以及内部材料类缺陷，所述观察窗3主要用于工作人员观察开关设备内不同间隔内部的结构或各个部件的状态，以及时发现GIS设备内部存在的缺陷。所述开关设备内部的某一设备部件通过所述入射光路5将部件影像投射至所述反射镜4，所述反射镜4再通过所述反射光路6将部件影像投射至与所述反射光路6对应设置的所述观察窗3上，工作人员便可在所述观察窗3处看到开关设备内部的部件状态。
所述反射镜4的安装位置由所述观察窗3决定，所述入射光路5和所述反射光路6上均不设有障碍物，从所述观察窗3查看开关内部状态时，开关设备内部的各个部件不会遮挡光路，从而保证所述观察窗3的观察视野，保证工作人员可以通过所述观察窗3看到开关设备内部结构的状态。
可选的，所述观察窗3表面覆盖增透膜7。在光学元件中，由于元件表面反射作用而使光能损失，为了减少元件表面的反射损失，通常在光学元件的表面镀层透明介质薄膜，即增透膜7。所述增透膜7覆盖在所述观察窗3的表面，可减少反射光的强度，从而增加投射光的强度，使开关内部各部件投射的影像更清晰，方便工作人员观察GIS内部的部件结构。
根据不同的使用需求，常用的增透膜7材料为氟化镁、氧化钛、硫化铅以及陶瓷红外光红外增透膜，由于一般光学介质都是玻璃，增透膜7的折射率应接近1.23。现有增透膜7的折射率小于氟化镁(折射率为1.38)的镀膜材料很少见，所以一般都采用氟化镁镀制增透膜7。
所述观察窗3表面可覆盖一层或多层增透膜7。常用的增透膜7，并没有使透射光的光强达到最大，也就是说没有使反射光达到最弱。因增透膜7的光往往不是单色的，而是有一定的频宽，所以对于一层增透膜7只对某一波长的单色光有完全增透的作用。因此，可在所述观察窗3表面覆盖多层增透膜7来改善增透效果，同时也增加了透射光的频宽。
可选的，所述增透膜7的厚度为所述反射光路6反射的可见光波长的四分之一。
所述增透膜7增加透射光强度的实质是作为电磁波的光波在传播的过程中，在不同介质的分界面上，由于边界条件的不同，改变了其能量的分布。对于一般的光学玻璃，为使单层膜达到100％的增透效果，增透膜7的折射率应接近1.23。对于单层增透膜7来说，增透膜7厚度为波长的四分之一且增透膜7的折射率为1.23时，才可以使入射光全部透过介质。
根据不同的巡查需求，工作人员可在所述观察窗3上覆盖不同厚度的增透膜7。在GIS设备的日常巡查维护中，若GIS开关内部发热，设备发热发射出红光，波长为610至710nm之间，增透膜7的厚度为波长的四分之一，即增透膜7的厚度设置在155至178nm之间。同样的，若需巡查GIS开关设备内部的异物和装配连接情况，可见光波长为390至780nm，即增透膜7的厚度设置在98至195nm之间。
参见图2，为本申请实施例提供的可视化开关设备的截面图。
可选的，每个预设的间隔上的反射镜4的数量为3个。对于长管道的GIS开关设备，内部含有支撑绝缘子9和A、B、C三相导电杆10，在GIS外壳上设置覆盖增透膜7的所述观察窗3。镶嵌在所述壳体1内壁上的所述反射镜4的数量为3个，所述反射镜4的位置能够全部显示该段间隔内的结构结构(支撑绝缘子9和导电杆10)，且所述入射光路5和所述反射光路6上均不存在障碍物，光路不被该段间隔内部件遮挡而受影响。
可选的，所述反射镜4包括平面反射镜。平面反射镜反射的影像为虚像，且影像与部件实际大小相等。所述反射光路6将部件影像反射到所述反射镜4，所述反射镜4又通过所述反射光路6将光反射至所述观察窗3。
可选的，所述反射镜4包括凸面反射镜。因凸面反射镜可以扩大光线的入射角，对光线有发散作用，所以当光线平行射入凸面反射镜时，根据光的反射原理凸面反射镜会将光线向四周反射，凸面反射镜可以起到放大影像的作用。
可选的，所述观察窗3和所述反射镜4的镀膜基材均包括玻璃材料。所述观察窗3可选用玻璃观察窗，使用玻璃基材镀膜加工，成本低、韧性好、不易碎、方便切割。所述反射镜4也可选用玻璃反射镜，采用玻璃基材镀膜既可以保护所述反射镜4中铝和银形成的反射层，玻璃不易磨损且抗氧化，又可以减少制作成本。
可选的，所述反射镜4的边缘与所述壳体1的内壁之间设有空隙8。因GIS设备外壳多采用铝和钢金属材料，这些材料在温度变化情况下会发生热胀冷缩，为了避免外壳热胀冷缩时损坏所述反射镜4，所以在安装时使镶嵌在开关设备内壁的所述反射镜4边缘与所述壳体1内壁留有一定宽度的空隙8。安装时GIS管道长轴方向发生热胀冷缩的形变较大，所述反射镜4的边缘与所述壳体1的内壁之间预留约3至5mm缝隙，GIS管道径向发生热胀冷缩的形变较小，因此可以少留或不留空隙8，在GIS管道径向不留空隙8也卡住所述反射镜4，使其不会发生反射镜4掉落的隐患。
为了使设备内部视野清晰，工作人员可利用手电筒或其他光源作为补偿光，从任意一个观察窗3射入，观察人员从分别从其他观察窗3依次查看开关设备内部的结构和状态，必要时，可采用高清照相机拍摄内部照片留存。
由以上技术方案，本发明提供一种可视化开关设备，该可视化开关设内部的反射镜4将开关内部可视信息转导至观察窗3，观察窗3和反射镜4通过对光路的改变，实现观察开关设备内部断口状态的功能，提升GIS等封闭开关设备的运维和检修效率。
需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (8)
1.一种可视化开关设备，包括壳体(1)和设置于所述壳体(1)内部的设备本体(2)，其特征在于，
所述壳体(1)的侧壁上，每间隔预设的距离设置有观察窗(3)；所述壳体(1)的内部，每间隔预设的距离设置有与所述观察窗(3)对应的反射镜(4)；
所述设备本体(2)与所述反射镜(4)形成入射光路(5)，所述观察窗(3)设置于与所述入射光路(5)对应的反射光路(6)上；所述入射光路(5)和所述反射光路(6)上均不设有障碍物。
2.根据权利要求1所述的可视化开关设备，其特征在于，所述观察窗(3)表面覆盖增透膜(7)。
3.根据权利要求2所述的可视化开关设备，其特征在于，所述增透膜(7)的厚度为所述反射光路(6)反射的可见光波长的四分之一。
4.根据权利要求1所述的可视化开关设备，其特征在于，每个预设的间隔上的反射镜(4)的数量为3个。
5.根据权利要求1所述的可视化开关设备，其特征在于，所述反射镜(4)包括平面反射镜。
6.根据权利要求1所述的可视化开关设备，其特征在于，所述反射镜(4)包括凸面反射镜。
7.根据权利要求1所述的可视化开关设备，其特征在于，所述观察窗(3)和所述反射镜(4)的镀膜基材均包括玻璃材料。
8.根据权利要求1所述的可视化开关设备，其特征在于，所述反射镜(4)的边缘与所述壳体(1)的内壁之间设有空隙(8)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171117 |