CN110108991B - 一种高速机械开关斥力线圈盘的绝缘薄弱的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速机械开关斥力线圈盘的绝缘薄弱的检测装置，其特征在于，包括：变压器、电源模块、储能电容、电压监测单元、双路切换开关、放电电阻、极性转换开关、斥力线圈盘、弧光监测单元、阻尼电抗，以及直流接触器；变压器与电源模块并联；电源模块和电解电容并联；放电电阻和斥力线圈盘及阻尼电抗并联；直流接触器串联在回路中；极性转换开关用于将斥力线圈盘的正负极进行反转；双路切换开关用于检测装置在能量注入回路和能量耗散之路间进行切换；储能电容两端并联电压监测单元；弧光监测单元合成分布在斥力线圈盘的各点。解决了现有检测方法或装置检测效率低的问题。
Description
技术领域
本申请涉及断路器关键组部件绝缘薄弱检测领域，特别涉及高速机械开关斥力线圈盘的绝缘薄弱的检测。
背景技术
为高速机械开关是相关专用开关设备(机械式直流断路器、双电源快速切换装置、投切电容器组专用开关)关键核心元件，高速机械开关与常规开关相比的由于采用电磁斥力机构，因此重要技术特征是分合闸速度快、分合闸时间短。同时斥力线圈盘是电磁斥力机构的核心组件，其性能好坏直接决定电磁斥力机构的性能。
斥力线圈盘内部绝缘薄弱缺陷主要与斥力线圈盘加工、扁铜线绕制工艺以及装配固化工艺有关。斥力线圈盘绝缘薄弱主要是指在高电场强度作用导致的其内绝缘性能下降或劣化，产生的绝缘薄弱按照部位可分为绕组匝间、进出线接头、绕组对金属间绝缘等。斥力线圈盘在零部件成套阶段绝缘薄弱缺陷难以有效检出，后期组装成高速机械开关后不断应用时，绝缘薄弱缺陷逐渐不断发展，引起铜绕组绝缘性能的不断劣化，最终导致放电故障发生，严重威胁到专用开关设备的安全运行。大量实际运行经验统计表明斥力线圈盘绝缘薄弱是影响高速机械开关正常运行的主要原因。
目前已有的研究中，斥力线圈盘内部绝缘薄弱缺陷规律的获取主要依赖于实验室模拟试验，通过给斥力线圈盘反复施加多次陡波、高电压峰值来进行破坏性试验，促使绝缘薄弱缺陷加速演变成放电故障。这种试验方法一定程度上能检出斥力线圈盘绝缘缺陷薄弱缺陷，但也存在明显的不足，一是该实验方法是破坏性试验，会对绝缘性能良好的斥力线圈盘内部造成一定程度的损伤，对于后续高速机械开关实际运行埋下隐患，容易在高速机械开关运行后斥力线圈盘故障概率高。二是对于大量的斥力线圈盘绝缘薄弱检测，该检测方法及装置效率较低，需把斥力线圈盘放在专用的工装台进行高压冲击试验，检测效率低。
发明内容
本申请提供一种高速机械开关斥力线圈盘的绝缘薄弱的检测装置，解决现有检测方法或装置检测效率低的问题。
本申请提供一种高速机械开关斥力线圈盘的绝缘薄弱的检测装置，其特征在于，包括：变压器、电源模块、储能电容、电压监测单元、双路切换开关、放电电阻、极性转换开关、斥力线圈盘、弧光监测单元、阻尼电抗，以及直流接触器；变压器与电源模块并联；电源模块和电解电容并联；放电电阻和斥力线圈盘及阻尼电抗并联；直流接触器串联在回路中；极性转换开关用于将斥力线圈盘的正负极进行反转；双路切换开关用于检测装置在能量注入回路和能量耗散之路间进行切换；储能电容两端并联电压监测单元；弧光监测单元合成分布在斥力线圈盘的各点。
优选的，所述斥力线圈盘，分为斥力盘外壳和扁铜线绕组；斥力盘外壳和扁铜线绕组之间填充绝缘树脂层。
优选的，所述变压器和电源模块提供稳定突出的直流电压，并存储在储能电容中。
优选的，所述储能电容，用于向斥力线圈盘注入多脉冲和多层级的电流能量。
优选的，所述斥力线圈盘，在电磁斥力机构工作时，会通入电流脉冲，导致扁铜绕组产生温升，温升导致斥力线圈盘的绝缘防护部分形成绝缘劣化，最终斥力线圈盘的绝缘薄弱部位形成绝缘击穿。
优选的，所述检测装置在工作时，反复的通过储能电容向斥力线圈盘注入多脉冲和多层级的电流能量，会导致斥力线圈盘的的绝缘薄弱部位形成泄漏电流和\或形成弧光现象；通过弧光监测单元采集所述泄漏电流和\或弧光在斥力线圈盘出现的区域，进而确定所述斥力线圈盘的绝缘薄弱的部位。
本申请提供一种高速机械开关斥力线圈盘的绝缘薄弱的检测装置，通过施加斥力线圈盘实际高速机械开关运行时的电容操作电压及电容容量，对批量的斥力线圈盘绝缘薄弱进行无损检测，使斥力线圈盘绝缘薄弱部位得到最大程度的真实反馈出来，通过实时调节该装置的回路参数，同时调整检测装置与斥力线圈盘布置与接线方式，进而从不同能量级层面进行斥力线圈盘绝缘薄弱部位的检测。
附图说明
图1是本申请实施例提供的斥力线圈盘绝缘薄弱检测装置电气原理图；
图2是本申请实施例提供的斥力线圈盘结构图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
请参看图1，图1是本申请实施例提供的斥力线圈盘绝缘薄弱检测装置电气原理图，下面结合图1对本申请实施例提供的检测装置进行详细说明。
本申请提供的一种高速机械开关斥力线圈盘的绝缘薄弱部位的检测装置，包括：变压器、电源模块、储能电容、电压监测单元、双路切换开关、放电电阻、极性转换开关、斥力线圈盘、弧光监测单元、阻尼电抗，以及直流接触器；与图1中标识的设备的对应关系为，1-变压器，2-电源模块，3-储能电容，4-电压监测单元，5-双路切换开关，6-放电电阻，7-极性转换开关，8-斥力线圈盘，9-弧光监测单元，10-阻尼电抗，11-直流接触器，8-斥力线圈盘又包括8a-斥力盘外壳，8b-扁铜线绕组。1-变压器与2-电源模块并联；2-电源模块和3-储能电容并联；6-放电电阻和8-斥力线圈盘及10-阻尼电抗并联；11-直流接触器串联在回路中；7-极性转换开关用于将8-斥力线圈盘的正负极进行反转；5-双路切换开关用于检测装置在能量注入回路和能量耗散之路间进行切换；3-储能电容两端并联4-电压监测单元；9-弧光监测单元合成分布在8-斥力线圈盘的各点。
8-斥力线圈盘分为8a-斥力盘外壳和8b-扁铜线绕组；8a-斥力盘外壳和8b-扁铜线绕组之间填充绝缘树脂层。
1-变压器和2-电源模块提供稳定突出的直流电压，并存储在3-储能电容中。
3-储能电容，用于向8-斥力线圈盘注入多脉冲和多层级的电流能量。
8-斥力线圈盘，在电磁斥力机构工作时，会通入电流脉冲，导致8b-扁铜绕组产生温升，温升导致斥力线圈盘的绝缘防护部分形成绝缘劣化，最终8-斥力线圈盘的绝缘薄弱部位形成绝缘击穿。
检测装置在工作时，反复的通过3-储能电容向8-斥力线圈盘注入多脉冲和多层级的电流能量，会导致8-斥力线圈盘的的绝缘薄弱部位形成泄漏电流和\或形成弧光现象；通过9-弧光监测单元采集所述泄漏电流和\或弧光在斥力线圈盘出现的区域，进而确定所述8-斥力线圈盘的绝缘薄弱的部位。
所述斥力线圈盘的绝缘薄弱部位的检测装置的工作原理为通过储能电容给斥力线圈盘注入多脉冲、多层级电流能量，斥力线圈盘8中的绝缘耐受分为两部分区域，一部分为扁铜线绕组8b与斥力盘8a之间的绝缘层频繁工作时耐受电压为2kV；另一部分为扁铜线绕组8b绕组匝间及进出线处的绝缘漆层频繁工作时耐受电压为2kV。由于斥力线圈盘在电磁斥力机构工作时，会频繁通入瞬间峰值为上千安培的大电流脉冲，随着频繁操作，会在扁铜绕组中产生一定的温升，一定的温升最终导致斥力线圈盘各绝缘防护部分形成绝缘劣化，在一定的全寿命周期内，最终会从绝缘薄弱部分进化发展成绝缘击穿。该装置通过频繁反复通过储能电容给斥力线圈盘注入多脉冲、多层级大电流能量，斥力线圈盘绝缘薄弱区域早起会形成泄漏电流，更严重会进化发展形成弧光现象。通过弧光监测装置可采集泄漏电流和弧光在斥力线圈盘出现的区域，进而确定斥力线圈盘的绝缘薄弱部位。
下面再结合具体的实施例，对本申请的方案做进一步具体说明。
本申请提供的一种高速机械开关斥力线圈盘的绝缘薄弱部位的检测装置构成如图1所示，包括：1-变压器，2-电源模块，3-储能电容，4-电压监测单元，5-双路切换开关，6-放电电阻，7-极性转换开关，8-斥力线圈盘，9-弧光监测单元，10-阻尼电抗，11-直流接触器。
为便于分析并指出绝缘薄弱部位，图2给出了8-斥力线圈盘的结构图，其中图中8a为斥力盘外壳，图中8b为扁铜线绕组。扁铜线绕组与斥力盘外壳之间充满绝缘树脂层。
当检测装置工作时同，1-变压器和2-电源模块提供稳定输出的直流电压，并存储在大容量3-储能电容中，5-双路切换开关切换到a位置，7-极性转换开关切换至正-负极性，操作直流接触器关合，8-斥力线圈盘中会注入高频脉冲电流，持续时间在10ms左右，由于8-斥力线圈盘的绝缘薄弱是一个缓慢发展的过程，间隔5ms，需反复持续对斥力线圈盘进行上百次高频脉冲电流注入；同时切换7-极性转换开关至负-正极性，间隔5ms，再次反复持续对8-斥力线圈盘进行上百次高频脉冲电流注入。当8-斥力线圈盘存在绝缘薄弱缺陷时，4-电压监测及9-弧光监测单元会发现泄漏电流及弧光现象，可迅速确定8-斥力线圈盘的绝缘薄弱部位；当8-斥力线圈盘不存在绝缘薄弱缺陷时，4-电压监测及9-弧光监测单元检测不到泄漏电流及弧光，不会报警。通过该检测装置可大批量快速检测8-斥力线圈盘的绝缘薄弱缺陷，为后续高速机械开关的运行可靠性打下坚实基础。
本申请提供一种高速机械开关斥力线圈盘的绝缘薄弱的检测装置，通过施加斥力线圈盘实际高速机械开关运行时的电容操作电压及电容容量，对批量的斥力线圈盘绝缘薄弱进行无损检测，使斥力线圈盘绝缘薄弱部位得到最大程度的真实反馈出来，通过实时调节该装置的回路参数，同时调整检测装置与斥力线圈盘布置与接线方式，进而从不同能量级层面进行斥力线圈盘绝缘薄弱部位的检测。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高速机械开关斥力线圈盘的绝缘薄弱的检测装置，其特征在于，包括：变压器、电源模块、储能电容、电压监测单元、双路切换开关、放电电阻、极性转换开关、斥力线圈盘、弧光监测单元、阻尼电抗，以及直流接触器；变压器与电源模块并联；电源模块和储能电容并联；放电电阻和斥力线圈盘及阻尼电抗并联；直流接触器串联在回路中；极性转换开关用于将斥力线圈盘的正负极进行反转；双路切换开关用于检测装置在能量注入回路和能量耗散之路间进行切换；储能电容两端并联电压监测单元；弧光监测单元合成分布在斥力线圈盘的各点；所述储能电容，用于向斥力线圈盘注入多脉冲和多层级的电流能量；
所述检测装置在工作时，反复的通过储能电容向斥力线圈盘注入多脉冲和多层级的电流能量，会导致斥力线圈盘的绝缘薄弱部位形成泄漏电流和\或形成弧光现象；通过弧光监测单元采集所述泄漏电流和\或弧光在斥力线圈盘出现的区域，进而确定所述斥力线圈盘的绝缘薄弱的部位。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述斥力线圈盘，分为斥力盘外壳和扁铜线绕组；斥力盘外壳和扁铜线绕组之间填充绝缘树脂层。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述变压器和电源模块提供稳定突出的直流电压，并存储在储能电容中。
4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述斥力线圈盘，在电磁斥力机构工作时，会通入电流脉冲，导致扁铜线绕组产生温升，温升导致斥力线圈盘的绝缘防护部分形成绝缘劣化，最终斥力线圈盘的绝缘薄弱部位形成绝缘击穿。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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