CN114530348B - 真空断路器灭弧室绝缘壳结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空断路器灭弧室绝缘壳结构，涉及真空断路器的真空度检测技术领域。它包括玻璃材质的气密绝缘壳，气密绝缘壳竖向设置；气密绝缘壳上下两端分别为封装部，气密绝缘壳中部为检测部；封装部与动触头和静触头分别对应密封安装；检测部外壁下部安装有用于使激光射入其内部的入射装置；检测部内外两侧均设置为用于使激光沿螺旋向上的路径反射的正多边形结构；检测部外壁上部设置有用于观测激光射出偏移量的观测装置。本发明的有益效果是：其能够在不接触、不断电的情况下对灭弧室内的真空度情况进行检测，方便高效。

Description

真空断路器灭弧室绝缘壳结构

技术领域

本发明涉及真空断路器的真空度检测技术领域。

背景技术

真空灭弧室也叫真空开关管或真空泡，是真空开关的核心器件。它是用一对密封在真空中的电极(触头)和其它零件，借助真空优良的绝缘和熄弧性能，实现电路的关合或分断，在切断电源后能迅速熄弧并抑止电流，避免事故和意外的发生。真空灭弧室从用途上又分为断路器用灭弧室和负荷开关用灭弧室，断路器灭弧室主要用于电力部门中的变电站和电网设施。

为了确保断路器灭弧室的迅速熄弧能力，就要求灭弧室的绝缘壳内部具有很高的真空度，然而随着一定时间的使用后，绝缘壳处可能发生漏气问题(比如与两端动静触头的连接处)，导致其内部稳定的真空度环境被破坏，使得断路器灭弧室损坏失效，严重的甚至可能导致电路事故。

然而由于断路器灭弧室安装在电路中，并且绝缘壳采用硬质材料，在不接触、不断电的情况下来检测绝缘壳内的真空度非常困难，目前尚缺乏有效手段，因此本发明公开了一种真空断路器灭弧室绝缘壳结构，能够便捷的实现对绝缘壳内真空度情况的检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种真空断路器灭弧室绝缘壳结构，其能够在不接触、不断电的情况下对灭弧室内的真空度情况进行检测，方便高效。

本发明采用的技术方案是：提供一种真空断路器灭弧室绝缘壳结构，包括玻璃材质的气密绝缘壳，气密绝缘壳竖向设置；气密绝缘壳上下两端分别为封装部，气密绝缘壳中部为检测部；封装部与动触头和静触头分别对应密封安装；检测部外壁下部安装有用于使激光射入其内部的入射装置；检测部内外两侧均设置为用于使激光沿螺旋向上的路径反射的正多边形结构；检测部外壁上部设置有用于观测激光射出偏移量的观测装置。

进一步优化本技术方案，真空断路器灭弧室绝缘壳结构的封装部内部为圆形结构；检测部内部与封装部内部同轴对应；封装部内部的半径不小于检测部内部的半径。

进一步优化本技术方案，真空断路器灭弧室绝缘壳结构的气密绝缘壳外壁对应涂覆有绝缘反光涂层。

进一步优化本技术方案，真空断路器灭弧室绝缘壳结构的入射装置包括倾斜向上固定在检测部外壁下部的导向套管；导向套管内固定套接有激光指示器。

进一步优化本技术方案，真空断路器灭弧室绝缘壳结构的入射装置包括倾斜向上固定在检测部外壁下部的定位套管；定位套管内安装有光纤线缆；光纤线缆的照射端与定位套管对接固定。

进一步优化本技术方案，真空断路器灭弧室绝缘壳结构的观测装置包括设置在检测部外壁上部的人眼观测区；人眼观测区内分布有同心圆环状的偏移量指示刻度；人眼观测区下方的绝缘反光涂层外部设置有温度-偏移量修正公式。

进一步优化本技术方案，真空断路器灭弧室绝缘壳结构的观测装置包括固定在检测部外壁上部的支撑套壳；支撑套壳内套接固定有CCD光线位移传感器；CCD光线位移传感器与处理器连接。

本发明的有益效果在于：

1、玻璃材质的气密绝缘壳虽然为硬质材料，但是在内外气压差的作用下，其本身是会有微小形变的，当其内部真空度变化时，内外的气压差也会对应变化，导致其形变量也会产生微小的改变。

检测部外侧设置为正多边形结构，使得入射装置射入的激光是经过平面的检测部外壁折射后而进入到检测部壁中的，激光在检测部壁中能够按照指定的折射角度传播，避免因检测部外侧形状非平面的原因，而导致在检测部壁中传播的激光发生不可控的折射，从而影响后续观测；检测部内侧的正多边形结构，使得入射装置射入的激光从检测部内侧射出时，也能够按照指定的折射角度传播。同理，在激光从检测部壁穿出时，检测部内外两侧的正多边形结构，也能够避免激光的穿出角度由于折射不可控，而影响到观测装置的测量精准度。

检测部内壁的正多边形结构，还能够方便射入的激光进行多次反射而螺旋上升，当气密绝缘壳的形变量发生微小改变时，激光的反射路径和角度都会产生微小偏移，而激光在通过螺旋上升状态的多次反射后，其传播路径和角度的偏移量即被放大，也就是说气密绝缘壳形变量的微小变化通过这种方式被得到了放大，从而方便了后续观测装置的检测。

2、封装部内部为圆形结构，便于两端动触头和静触头的安装；检测部内部与封装部内部同轴对应，封装部内部的半径不小于检测部内部的半径，在生产气密绝缘壳时便于开模。

3、气密绝缘壳外壁对应涂覆有绝缘反光涂层，使激光在检测部内壁进行多次反射时，避免有部分光线从检测部壁传播到外界而将激光的光量削弱，从而确保了观测装置处观测到的激光具备足够的光量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为光纤线缆处的结构示意图；

图3为人眼观测区处的结构示意图；

图4为CCD光线位移传感器处的结构示意图；

图5为气密绝缘壳内部的结构示意图；

图中，1、气密绝缘壳；2、封装部；3、检测部；4、绝缘反光涂层；5、导向套管；6、激光指示器；7、定位套管；8、光纤线缆；9、人眼观测区；10、偏移量指示刻度；11、支撑套壳；12、CCD光线位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1、图5所示，真空断路器灭弧室绝缘壳结构，包括玻璃材质的气密绝缘壳1，气密绝缘壳1竖向设置；气密绝缘壳1上下两端分别为封装部2，气密绝缘壳1中部为检测部3；封装部2与动触头和静触头分别对应密封安装；检测部3外壁下部安装有用于使激光射入其内部的入射装置；检测部3内外两侧均设置为用于使激光沿螺旋向上的路径反射的正多边形结构；检测部3外壁上部设置有用于观测激光射出偏移量的观测装置；封装部2内部为圆形结构；检测部3内部与封装部2内部同轴对应；封装部2内部的半径不小于检测部3内部的半径；气密绝缘壳1外壁对应涂覆有绝缘反光涂层4。

所述的入射装置包括倾斜向上固定在检测部3外壁下部的导向套管5；导向套管5内固定套接有激光指示器6。

如图2所示，所述的入射装置包括倾斜向上固定在检测部3外壁下部的定位套管7；定位套管7内安装有光纤线缆8；光纤线缆8的照射端与定位套管7对接固定。

如图3所示，所述的观测装置包括设置在检测部3外壁上部的人眼观测区9；人眼观测区9内分布有同心圆环状的偏移量指示刻度10；人眼观测区9下方的绝缘反光涂层4外部设置有温度-偏移量修正公式。

如图4所示，所述的观测装置包括固定在检测部3外壁上部的支撑套壳11；支撑套壳11内套接固定有CCD光线位移传感器12；CCD光线位移传感器12与处理器连接。

本技术方案中，由入射装置射出的激光，在经过气密绝缘壳1的检测部3下侧射后时，再通过检测部3处正多边形结构各个边的反射，激光即可进行多次反射而螺旋上升，最终从检测部3的上侧射出，被观测装置加以观测。气密绝缘壳1的形变量发生变化时，激光反射的路径和角度就会发生改变，本技术方案中，通过观测射出激光的偏移程度，即可检测气密绝缘壳1形变量的变化。

虽然气密绝缘壳1内的真空度变化时，其形变量的变化程度较为微小，但是本技术方案中，激光在检测部3内壁是沿螺旋形多次反射的，所以无论气密绝缘壳1的形变量在轴向还是径向发生改变，激光每次反射的路径和角度都会对应偏移，一次反射时偏移程度虽然难以观测，但经过很多次反射后，激光的路径和角度的偏移程度即得到了放大，这时再通过观测装置就能够比较容易的实现检测。

为了确保观测装置处观测到的激光光量充足，本技术方案中在气密绝缘壳1外部涂覆绝缘反光涂层4，通过绝缘反光涂层4的遮挡和反射，来减少光量的损耗，绝缘反光涂层4可使用高亮反射涂料、一些无机复合反光涂层(PVC、PU、PET等高分子复合材料)等。当然，利用全反射原理，也能够使激光在玻璃材质的气密绝缘壳1内壁只发生反射而不折射，但这种方式对激光的反射角度要求较为严格，增加了生产加工时的难度。

气密绝缘壳1真空度的变化会导致其内外气压差的变化，作用于气密绝缘壳1处则体现了其形变量的变化，而气密绝缘壳1处形变量的变化，则体现了射出激光的偏移量变化，从而使得利用本技术方案，能够在不断电、不接触断路器的情况下，实现对灭弧室内真空度情况的检测。

实施例1：

如图1、图3所示，本实施例中，入射装置采用激光指示器6，观测装置处采用人眼观测方式。此时导向套管5用于固定激光指示器6，使其发射的激光能够以指定位置和角度射入检测部3内(激光倾斜向上射出才能经反射而向上传播)，激光经过多次反射后(螺旋向上)，最终会从人眼观测区9射出，通过肉眼观测，即可看到激光射出时，处于人眼观测区9处的光点所在位置，此时通过对比同心圆环状的偏移量指示刻度10，即可确定射出激光的偏移量。

气密绝缘壳1处不漏气时，其内部的真空度也不会一成不变，况且不同的断路器灭弧室内的真空度情况也存在一定差异，所以气密绝缘壳1不漏气时射出激光的偏移量存在一个允许范围，通过实际观测到的偏移量与该允许范围进行比对，即可确定气密绝缘壳1是否漏气。

当然在温度变化较大(比如温度超出或低于标准温度很多)的情况下，偏移量的允许范围会发生变化，因此本实施例中在人眼观测区9下方设置有温度-偏移量修正公式，在非标准温度下检测时，即可通过温度-偏移量修正公式，来对偏移量的允许范围进行修正。再将实际测得的激光偏移量与修正后的允许范围进行比对，才会得出准确结果。

实施例2：

如图2、图4所示，本实施例与实施例1的区别是：入射装置采用光纤线缆8，观测装置处采用CCD光线位移传感器12。通过光纤线缆8能够更方便从远距离传输激光；利用CCD光线位移传感器12，则能够将测得的激光偏移数据，通过处理器更方便的处理换算(温度偏差的修正也能便捷处理)，使得检测过程更方便，为了减少空间占用，处理器也可以集成在CCD光线位移传感器12内部。

实施例3：

如图2-3所示，本实施与实施例1的区别是：入射装置采用光纤线缆8，观测装置处采用人眼观测方式。在人眼观测激光偏移量的前提下，改变激光射入的方式。

实施例4：

如图1、图4所示，本实施与实施例1的区别是：入射装置采用激光指示器6，观测装置处采用CCD光线位移传感器12。在激光射入方式不改变的前提下，改变激光偏移量的观测处理方式。

通过上述实施例能够使本技术方案的设置更灵活，满足多种情况下的需求，方便因地制宜选择合适的入射装置和观测装置。

另外，需要说明的是图1中的导向套管5、图2中的定位套管7、图4中的支撑套壳11显示为透视状态，只是为了便于展示内部结构，实际中为了防止外界光线的干扰这些部件并不采用透明的材质。

Claims (7)

1.一种真空断路器灭弧室绝缘壳结构，包括玻璃材质的气密绝缘壳(1)，其特征在于：气密绝缘壳(1)竖向设置；气密绝缘壳(1)上下两端分别为封装部(2)，气密绝缘壳(1)中部为检测部(3)；封装部(2)与动触头和静触头分别对应密封安装；检测部(3)外壁下部安装有用于使激光射入其内部的入射装置；检测部(3)内外两侧均设置为用于使激光沿螺旋向上的路径反射的正多边形结构；检测部(3)外壁上部设置有用于观测激光射出偏移量的观测装置。

2.根据权利要求1所述的真空断路器灭弧室绝缘壳结构，其特征在于：封装部(2)内部为圆形结构；检测部(3)内部与封装部(2)内部同轴对应；封装部(2)内部的半径不小于检测部(3)内部的半径。

3.根据权利要求2所述的真空断路器灭弧室绝缘壳结构，其特征在于：气密绝缘壳(1)外壁对应涂覆有绝缘反光涂层(4)。

4.根据权利要求3所述的真空断路器灭弧室绝缘壳结构，其特征在于：所述的入射装置包括倾斜向上固定在检测部(3)外壁下部的导向套管(5)；导向套管(5)内固定套接有激光指示器(6)。

5.根据权利要求3所述的真空断路器灭弧室绝缘壳结构，其特征在于：所述的入射装置包括倾斜向上固定在检测部(3)外壁下部的定位套管(7)；定位套管(7)内安装有光纤线缆(8)；光纤线缆(8)的照射端与定位套管(7)对接固定。

6.根据权利要求4或5所述的真空断路器灭弧室绝缘壳结构，其特征在于：所述的观测装置包括设置在检测部(3)外壁上部的人眼观测区(9)；人眼观测区(9)内分布有同心圆环状的偏移量指示刻度(10)；人眼观测区(9)下方的绝缘反光涂层(4)外部设置有温度-偏移量修正公式。

7.根据权利要求4或5所述的真空断路器灭弧室绝缘壳结构，其特征在于：所述的观测装置包括固定在检测部(3)外壁上部的支撑套壳(11)；支撑套壳(11)内套接固定有CCD光线位移传感器(12)；CCD光线位移传感器(12)与处理器连接。

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