CN107422256A - 一种高压开关电器触头虚接触发热的温升估测方法 - Google Patents

Abstract

一种高压开关电器灭弧室触头虚接触发热的温升估测方法，它通过监测高压开关电器所在回路中的放电信号，统计计算每个工频周期内的脉冲放电次数n、平均放电量Q和脉冲放电间隔时间，来实时估算高压开关电器触头虚接触发热的温升值。本发明一种高压开关电器触头虚接触发热的温升估测方法，能解决常规测温方法难以测量的触头虚接触时1000℃以上的超高温测量问题，能解决密闭后触头温升检测困难的问题，且检测过程可以不用停电，不影响高压开关电器的正常运行。

Description

一种高压开关电器触头虚接触发热的温升估测方法

技术领域

本发明涉及电气设备发热的温升检测领域，具体是一种高压开关电器触头虚接触发热的温升估测方法。

背景技术

高压断路器、隔离开关等高压开关电器的触头，当接触电阻过大至出现虚接触时，极易引起温升过高，触头的长期高温可能造成接触不良，甚至设备损坏，引起主变跳闸、母线失压甚至停电事故等。随着GIS设备投运数量的不断增多以及运行年限的增长，过热型缺陷逐年增多，由于过热引起的设备故障，已造成多起设备停运甚至爆炸等事故。因此，及时地测量高压开关电器触头的温度，采取有效措施消除接触不良，是电力系统安全运行和可靠供电的重要保障。

目前，主要通过红外测温技术以及光纤传感器测温技术来测量触头的温升。其中，红外测温仪是非接触式测量，利用物体的红外热辐射，检测热源的表面温升；光纤测温则利用双金属对温度敏感的变形特性，将触头温度的变化量传感成光纤的形变量，再调制到接收光纤输出光通量上，实现对触头温升的光学测量，这是一种接触式测量。

由于灭弧的需要，高压断路器的触头被密闭在灭弧室内部，即断路器的触头一般都被密闭在金属外壳之中，外壳和触头之间充满了绝缘和灭弧介质，如GIS断路器和真空断路器。对于非接触式红外测温而言，只能测出灭弧室外壳的表面温升，难易测出内部触头的实际温升，此外红外测温范围有限，一般在1000℃以内；光纤测温的最大范围大约-40C-+400℃，此外，为避免破坏灭弧室的结构，接触式光纤测温的传感器也只能安装在外壳上，因此也只能测量外壳的温度，难以准确测出密闭在外壳内部的触头实际高温。

可见，对于密闭在金属外壳之中的触头，当出现短时或轻微虚接触过热时，由于介质和外壳的包围和阻挡，现有的测温方法将无法测量触头的实际温升。常规测温方法最大的问题是测温范围有限，对测量中低温有效，对于断路器触头虚接触发热的超高温测量，还需要探索新的测温方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，如何获得密闭在灭弧室内部的触头虚接触时的超高温升值。本发明提供一种高压开关电器触头虚接触发热的温升估测方法，可以解决密闭触头的超高温检测困难问题。

本发明的原理是，处于闭合状态的高压开关电器(如GIS断路器、真空断路器)的动、静触头，当出现虚接触时，在工作电压的作用下，虚接触的触头间会出现局部放电，进而导致触头快速发热。虚接触触头间局部放电是工作中的触头过热的主要原因，它比接触电阻发热严重得多。理论和试验表明，触头间局部放电与触头温升呈同向线性变化关系，因此，通过检测局部放电的大小就可以估计触头的温升值。

本发明的方法是，通过检测虚接触局部放电后沿导体传播的放电波，然后统计放电波的特征量，通过触头的温升值与放电波的特征量之间的函数关系，来计算虚接触触头间的温升。

本发明采取的技术方案是：

一种高压开关电器触头虚接触发热的温升估测方法，该方法对应的温升估测装置，并联在高压开关电器触头所在回路中，实时监测触头虚接触放电信号，通过统计每个工频周期内的放电量、放电次数和间隔时间等特征量，来实时估测触头虚接触发热的温升值。

所述温升估测装置包括局部放电检测系统2和数字温升估测仪3两大部分。

所述局部放电检测系统2包括耦合电容器2.1、放电检测电阻2.2和高频电缆2.3。

所述数字温升估测仪3是一个计算机数据采集和处理系统，完成触头放电的数据采集、数据处理、温升估测和显示和报警等功能。在硬件上包括高频数据采集卡、微处理器系统板、程序存储器EPROM、数据存储器RAM、温升显示屏和报警模块；在软件上包括数据采集子程序、数据处理子程序、特征量统计子程序、温升估测子程序和显示报警子程序等专业程序。

其中，特征量统计子程序，统计计算每个工频周期内的脉冲放电次数n、平均放电量Q和脉冲放电间隔时间△t。

其中，温升估测子程序利用统计特征值，通过温升估测算法来计算触头的温升值△T：

△T＝f(Q,n,△t)

式中：f为函数，通过实验数据拟合和理论推导得到。

其中，显示报警子程序将估测的温升值显示在温升显示屏上，同时判断是否超过门槛值，如果为是，则记录并发报警信息给报警模块，通知工作人员来处理。

本发明一种高压开关电器触头虚接触发热的温升估测方法，优点在于：

(1)能解决常规测温方法难以测量的触头虚接触时1000℃以上的超高温测量问题；

(2)能解决密闭在灭弧室内部的触头温升检测困难的问题；

(3)实时在线监测，可以做到检测过程不用停电，不影响电气设备的正常运行。

附图说明

图1为本发明触头虚接触放电发热温升估测方法的原理应用图。其中：1-高压断路器的灭弧室，1.1-绝缘和灭弧介质，1.2-断路器的动、静触头，1.3-触头接触区，1.4-进出断路器灭弧室的导电线，2-局部放电检测系统，3-数字温升估测仪。

图2为本发明的局部放电检测系统2的工作原理图。其中2.1是耦合电容器，2.2是放电检测电阻和2.3是高频电缆。

图3为数字温升估测仪3的硬件原理图，主要包括高频数据采集卡、微处理器系统板、程序存储器EPROM、数据存储器RAM、温升显示屏和报警模块等基本部分。

图4为数字温升估测仪3的软件原理图，主要包括数据采集子程序、数据处理子程序、特征量统计子程序、温升估测子程序和显示报警子程序等专业程序。

具体实施方式

一种高压开关电器触头虚接触发热的温升估测方法，该方法对应的温升估测装置，所述温升估测装置包括局部放电检测系统2和数字温升估测仪3两大部分。

具体实施时，如原理图1所示，将2.1耦合电容器，2.2放电检测电阻、2.3高频电缆和数字温升估测仪3依次电连接，然后将2.1耦合电容器的高压端并联电连接至断路器灭弧室的高压进线或出线上。给数字温升估测仪加上工作电源后，打开数字温升估测仪3上的电源开关，就可以正常进行触头虚接触的温升估测了。

选择不同工作电压的耦合电容器及其容抗值，原理图1中的其他设备则固定不变，可以估测不同电压等级的断路器灭弧室触头虚接触过热。

上述实施例是估测断路器灭弧室触头虚接触过热温升。但本发明不限于灭弧室触头虚接触温升估测，还可以用于高压隔离开关、接地开关等一类高压开关电器的触头虚接触温升估测。

Claims (3)

1.一种高压开关电器触头虚接触发热的温升估测方法，其特征在于：通过温升估测装置来监测虚接触触头所在回路中的脉冲放电信号，统计每个工频周期内的脉冲放电次数、平均放电量和放电间隔时间等特征量，来估测触头虚接触发热时的高温值。

2.根据权利要求1所述一种高压开关电器触头虚接触发热的温升估测方法，其特征在于：耦合电容器的高压端并联连接至高压开关电器的高压进线或出线上，直接电连接，测量触头放电的电脉冲信号。

3.根据权利要求1所述一种高压开关电器触头虚接触发热的温升估测方法，其特征在于：数字温升估测仪(3)上固化有特征量统计子程序，温升估测子程序和显示报警子程序。程序运行时，完成脉冲放电特征量到高温变换式△T＝f(Q,n,△t)的计算，并将估测的触头虚接触高温值实时显示在显示屏上。