CN108645603A - 断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置及其应用方法，装置包括断路器动作控制模块、辅助断路器、隔离开关、交流电源以及储压介质暂态压力测量装置，辅助断路器、隔离开关、交流电源以及带有目标缺陷部件的试品断路器首尾相连形成交流电流回路，辅助断路器以及试品断路器的控制端分别与断路器动作控制模块相连，储压介质暂态压力测量装置的检测管路与试品断路器的储压介质容器相连通；方法包括应用前述装置获取得到试品断路器的目标缺陷部件及其对应的储压介质暂态压力波形。本发明能真实反映液压机构高压断路器实际运行中储压系统出现的多种典型缺陷，试验研究结果能指导实际液压机构高压断路器机械特性和开断性能分析工作。

Description

断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置及其应用方法
技术领域
本发明涉及高压断路器故障检测领域，具体涉及一种断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置及其应用方法，用于模拟实际高压断路器在长期运行过程中液压机构卡涩、密封件老化破损、内部渗漏油等缺陷导致断路器动作过程中储压介质暂态压力变化异常，通过研究储压介质暂态压力变化来反映液压机构断路器储压系统是否正常、机械特性是否满足要求，以便研究高压断路器缺陷情况对断路器灭弧能力的影响。
背景技术
高压SF6断路器是保证电网安全稳定运行最为重要的保护和控制设备，其在电力系统中数量庞大且结构极为复杂，其中，液压机构断路器由于输出功率大，在220千伏及以上电压等级断路器应用广泛。随着运行年限的增加，液压机构断路器储压系统不可避免的会出现机构卡涩、密封件老化破损、内部渗漏油等缺陷造成断路器机械特性不合格、分合闸闭锁甚至开断电流失败，从而导致严重的设备或电网事故，造成的损失远远大于断路器自身价值。而通过断路器动作过程中的储压介质暂态压力变化波形可有效发现这些潜伏性缺陷，因此，研究模拟缺陷下断路器动作过程中的储压介质暂态压力变化波形对研究断路器机械特性和开断性能，保证断路器的安全稳定运行有着重要意义。
目前，尚未有基于液压机构断路器模拟缺陷下的储压介质暂态压力检测装置，未见系统性的开展液压机构断路器模拟缺陷与动作过程中储压介质暂态压力信号关联关系研究。因此，构建液压机构高压断路器模拟缺陷下储压介质暂态压力检测装置、进行基于液压机构断路器动作过程中储压介质暂态压力检测的高压断路器缺陷分析和开断性能研究是十分必要的。但是，如何构建液压机构高压断路器模拟缺陷下储压介质暂态压力检测装置，仍然是一项亟待解决的关键技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题：液压机构高压断路器在长期运行过程中，受到环境因素或元器件本身老化因素的影响，储压系统会出现各类缺陷，如液压机构卡涩、密封件老化破损、内部渗漏油等，这些缺陷会引起断路器动作过程中的储压介质暂态压力波形异常，通过检测储压介质暂态压力可提前发现这些可能导致断路器机械特性不合格、分合闸闭锁甚至灭弧失败的缺陷，为系统性研究高压断路器本体、机构缺陷与储压介质暂态压力关系，针对现有技术的上述问题，提供一种断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置及其应用方法，本发明能够有效模拟实际液压机构高压断路器运行过程中储压系统容易出现的多种缺陷，缺陷都由断路器原有部件来实现，通过拆装、更换带有缺陷的部件可实现不同类型缺陷的切换，本发明能真实反映液压机构高压断路器实际运行中储压系统出现的多种典型缺陷，试验研究结果能指导实际液压机构高压断路器机械特性和开断性能分析工作。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置，包括断路器动作控制模块、辅助断路器、隔离开关、交流电源以及储压介质暂态压力测量装置，所述辅助断路器、隔离开关、交流电源以及带有目标缺陷部件的试品断路器首尾相连形成交流电流回路，所述辅助断路器以及试品断路器的控制端分别与断路器动作控制模块相连，所述储压介质暂态压力测量装置的检测管路与试品断路器的储压介质容器相连通。
优选地，所述储压介质暂态压力测量装置包括示波器、交流电源以及带压敏电阻的压力表，所述交流电源的输出端分别与压力表的压敏电阻、示波器的检测阻抗串联形成回路，所述压力表检测管路与试品断路器的储压介质容器相连通。
优选地，所述断路器动作控制模块包括两个断路器动作控制单元，一个断路器动作控制单元断路器动作控制单元与辅助断路器的控制端相连、另一个断路器动作控制单元断路器动作控制单元与试品断路器的控制端相连，每个断路器动作控制单元包括延时器与继电器，且延时器的输出端与继电器的控制端相连，所述继电器与试品断路器或者辅助断路器的分合闸线圈相连。
本发明提供一种前述的断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置的应用方法，实施步骤包括：
1）预先安装带有目标缺陷部件的试品断路器，通过断路器动作控制模块分别控制试品断路器以及辅助断路器进行分合闸操作，检测试品断路器以及辅助断路器的分合闸控制时间，得到试品断路器的合闸时间t1和分闸时间t2，以及辅助断路器的合闸时间t3和分闸时间t4；
2）通过断路器动作控制模块针对试品断路器以及辅助断路器执行一个完整的开断过程，所述完整的开断过程包括合闸过程和分闸过程，所述合闸过程包括先合上试品断路器并等待合闸时间t1、再合上辅助断路器并等待合闸时间t3；所述分闸过程包括先分开试品断路器并等待分闸时间t2、再分开辅助断路器并等待分闸时间t4；且通过储压介质暂态压力测量装置记录在执行一个完整的开断过程中试品断路器的储压介质暂态压力波形，得到试品断路器的目标缺陷部件及其对应的储压介质暂态压力波形。
本发明断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置具有下述优点：本发明包括断路器动作控制模块、辅助断路器、隔离开关、交流电源以及储压介质暂态压力测量装置，所述辅助断路器、隔离开关、交流电源以及带有目标缺陷部件的试品断路器首尾相连形成交流电流回路，所述辅助断路器以及试品断路器的控制端分别与断路器动作控制模块相连，所述储压介质暂态压力测量装置的检测管路与试品断路器的储压介质容器相连通，本发明能够真实反映液压机构高压断路器实际运行中储压系统出现的多种典型缺陷，试验研究结果能指导实际液压机构高压断路器机械特性和开断性能分析工作，本发明通过辅助断路器在试品断路器开断失败的情况下能有效保证试验回路电流的开断，保障人身设备安全，具体操作可实现检测试验自动完成，具有安全、稳定、可靠的特点。
本发明断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置的应用方法具有下述优点：断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置的应用方法通过对本发明断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置进行控制执行一个完整的开断过程中试品断路器的储压介质暂态压力波形，得到试品断路器的目标缺陷部件及其对应的储压介质暂态压力波形，便于试验获取目标缺陷部件及其对应的储压介质暂态压力波形的内在联系，从而对液压机构的断路器的机械特性进行检测，以发现液压机构的断路器的机构卡涩、密封件老化破损、内部渗漏油等缺陷造成断路器机械特性不合格、分合闸闭锁甚至开断电流失败等机械特性故障。
附图说明
图1为本发明实施例装置的结构示意图。
图例说明：1、断路器动作控制模块；2、试品断路器；3、辅助断路器；4、隔离开关；5、交流电源；6、储压介质暂态压力测量装置；61、压力表；62、示波器；63、交流电源。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供一种断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置，包括断路器动作控制模块1、辅助断路器3、隔离开关4、交流电源5以及储压介质暂态压力测量装置6，辅助断路器3、隔离开关4、交流电源5以及带有目标缺陷部件的试品断路器2首尾相连形成交流电流回路，辅助断路器3以及试品断路器2的控制端分别与断路器动作控制模块1相连，储压介质暂态压力测量装置6的检测管路与试品断路器2的储压介质容器相连通。本实施例断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置具体操作可由控制系统自动完成，具有安全、稳定、可靠的特点。
本实施例中，断路器动作控制模块1包括两个断路器动作控制单元，一个断路器动作控制单元断路器动作控制单元与辅助断路器3的控制端相连、另一个断路器动作控制单元断路器动作控制单元与试品断路器2的控制端相连，每个断路器动作控制单元包括延时器与继电器，且延时器的输出端与继电器的控制端相连，所述继电器与试品断路器2或者辅助断路器3的分合闸线圈相连；预先设定延时器的延时时间，其延时时间分辨率可达到1μs，然后产生继电器信号传递给断路器的分合闸线圈。试品断路器2采用市售液压机构的断路器，模拟缺陷的元器件或材料为自行研制，可模拟断路器储压系统多种类型缺陷，如液压机构卡涩、密封件老化破损、内部渗漏油等。辅助断路器3采用市售断路器，用于保护试品断路器2，在动作过程中后合后分。隔离开关4采用市售隔离开关，用于提供一个明显断开点，保障试验安全。交流电源5为市售电源，可提供0-2500A的交流电流，用于提供试验回路的交流电流，储压介质暂态压力测量装置6用于监控断路器动作过程中的压力变化，测试断路器开断过程中的储压介质暂态压力波形。
如图1所示，隔离开关4提供一个明显断开点，保障试验安全。
如图1所示，本实施例中储压介质暂态压力测量装置6包括示波器62、交流电源63以及带压敏电阻的压力表61，交流电源63的输出端分别与压力表61的压敏电阻、示波器62的检测阻抗串联形成回路相连，压力表61的检测管路与试品断路器2的储压介质容器相连通。本实施例中，压力表61基于压敏电阻元件来实现检测试品断路器的介质暂态压力，通过电阻变化反应储压介质压力的变化；示波器62采用市售高精度示波器，示波器62的采样率在1GHz以上；交流电源63采用220伏交流电源。由以上构成的本实施例断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置，经试运行，本实施例断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置被证明效果良好、使用方便、安全可靠，完全达到设计要求。本实施例断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置能够用于对实际液压机构高压断路器运行中储压系统可能出现的多种缺陷进行模拟，可为进行基于断路器动作过程中储压介质暂态压力检测的液压机构高压断路器储压系统缺陷分析和开断性能研究提供试验平台。
本实施例提供一种前述的装置的应用方法，实施步骤包括：
1）预先安装带有目标缺陷部件的试品断路器2，通过断路器动作控制模块1分别控制试品断路器2以及辅助断路器3进行分合闸操作，检测试品断路器2以及辅助断路器3的分合闸控制时间，得到试品断路器2的合闸时间t1和分闸时间t2，以及辅助断路器3的合闸时间t3和分闸时间t4；
2）通过断路器动作控制模块1针对试品断路器2以及辅助断路器3执行一个完整的开断过程，完整的开断过程包括合闸过程和分闸过程，合闸过程包括先合上试品断路器2并等待合闸时间t1、再合上辅助断路器3并等待合闸时间t3；分闸过程包括先分开试品断路器2并等待分闸时间t2、再分开辅助断路器3并等待分闸时间t4；且通过储压介质暂态压力测量装置6记录在执行一个完整的开断过程中试品断路器2的储压介质暂态压力波形，得到试品断路器2的目标缺陷部件及其对应的储压介质暂态压力波形。
基于试品断路器2的目标缺陷部件及其对应的储压介质暂态压力波形，便于试验获取目标缺陷部件及其对应的储压介质暂态压力波形的内在联系，从而对液压机构的断路器的机械特性进行检测，以发现液压机构的断路器的机构卡涩、密封件老化破损、内部渗漏油等缺陷造成断路器机械特性不合格、分合闸闭锁甚至开断电流失败等机械特性故障。例如，液压机构的断路器在动作过程中暂态压力变化陡度过大，可能就是液压系统存在渗漏、密封件老化；如果压力变化值较大，则可能存在机构卡涩等等。本实施例能有效模拟影响液压机构高压断路器储压系统正常工作的多种缺陷，并开展高压断路器动作过程中储压介质暂态压力信号检测，试验研究可为及时发现液压机构高压断路器储压系统缺陷、准确评价断路器机械特性和制定断路器检修决策提供依据。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置，其特征在于：包括断路器动作控制模块（1）、辅助断路器（3）、隔离开关（4）、交流电源（5）以及储压介质暂态压力测量装置（6），所述辅助断路器（3）、隔离开关（4）、交流电源（5）以及带有目标缺陷部件的试品断路器（2）首尾相连形成交流电流回路，所述辅助断路器（3）以及试品断路器（2）的控制端分别与断路器动作控制模块（1）相连，所述储压介质暂态压力测量装置（6）的检测管路与试品断路器（2）的储压介质容器相连通。
2.根据权利要求1所述的断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置，其特征在于：所述储压介质暂态压力测量装置（6）包括示波器（62）、交流电源（63）以及带压敏电阻的压力表（61），所述交流电源（63）的输出端分别与压力表（61）的压敏电阻、示波器（62）的检测阻抗串联形成回路，所述压力表（61）的检测管路与试品断路器（2）的储压介质容器相连通。
3.根据权利要求2所述的断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置，其特征在于：所述断路器动作控制模块（1）包括两个断路器动作控制单元，一个断路器动作控制单元断路器动作控制单元与辅助断路器（3）的控制端相连、另一个断路器动作控制单元断路器动作控制单元与试品断路器（2）的控制端相连，每个断路器动作控制单元包括延时器与继电器，且延时器的输出端与继电器的控制端相连，所述继电器与试品断路器（2）或者辅助断路器（3）的分合闸线圈相连。
4.一种权利要求1或2或3所述的断路器模拟缺陷储压介质暂态压力检测装置的应用方法，其特征在于实施步骤包括：
1）预先安装带有目标缺陷部件的试品断路器（2），通过断路器动作控制模块（1）分别控制试品断路器（2）以及辅助断路器（3）进行分合闸操作，检测试品断路器（2）以及辅助断路器（3）的分合闸控制时间，得到试品断路器（2）的合闸时间t1和分闸时间t2，以及辅助断路器（3）的合闸时间t3和分闸时间t4；
2）通过断路器动作控制模块（1）针对试品断路器（2）以及辅助断路器（3）执行一个完整的开断过程，所述完整的开断过程包括合闸过程和分闸过程，所述合闸过程包括先合上试品断路器（2）并等待合闸时间t1、再合上辅助断路器（3）并等待合闸时间t3；所述分闸过程包括先分开试品断路器（2）并等待分闸时间t2、再分开辅助断路器（3）并等待分闸时间t4；且通过储压介质暂态压力测量装置（6）记录在执行一个完整的开断过程中试品断路器（2）的储压介质暂态压力波形，得到试品断路器（2）的目标缺陷部件及其对应的储压介质暂态压力波形。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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