CN1176355C - 屏蔽罩静电荷灭弧室真空度检测方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
屏蔽罩静电荷灭弧室真空度检测方法及其装置属于检测领域。方法是利用屏蔽罩上积聚的静电荷数量，来判断灭弧室的真空度优劣，用本发明装置将屏蔽罩上的静电荷产生的直流电场从工频交流电场中提取出来，通过测量直流电场的大小得出屏蔽罩上的静电荷数值。装置由一个旋转式电场探头及配套电路组成，电场探头设置于开关柜的接地机壳上，真空度测量由一个旋转式电场探头及其配套电路完成，电场探头与配套电路之间通过一8芯的电缆连接，正面面对屏蔽罩，距离灭弧室外壁约125mm，探测到屏蔽罩上的静电荷数值，从而灵敏地监测出真空度的劣化。本发明方法通过检测屏蔽罩上的静电荷间接获取真空灭弧室的真空度，装置结构简单、使用方便、测量灵敏度高。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种真空度检测方法及其装置，特别是一种屏蔽罩静电荷灭弧室真空度检测方法及其装置，属于检测领域。
背景技术
在国内，运行中的真空开关由于其灭弧室真空度劣化而引起的事故时有发生，目前国内外急需一种有效的真空开关灭弧室真空度检测方法及其装置。经对现有技术的检索，发现专利申请号为：01109050.2，名称为：放电型真空灭弧室真空度在线检测方法。该专利申请自述：该发明涉及真空断路器在线检测和故障诊断技术领域，其主要特征是在真空灭弧室内，在具有一定电场强度的位置处，设置由浮电位体构成的放电间隙，当真空灭弧室处在正常范围的运行电压和真空度时，放电间隙不放电；而当真空灭弧室的真空度降低，导致绝缘强度降低时，放电间隙放电；通过探测放电间隙的放电情况，在线检测真空灭弧室的真空度。本发明其结构和实现简单，能够进行在线检测。又发现专利申请号为：00128175.5，名称为：真空断路器真空度超声检测方法及其装置。该专利申请自述：该发明公开了一种真空断路器真空度超声检测方法及其装置，利用真空断路器发生放电时所产生的声波现象，通过检测声波强度而间接获取其真空度的大小。本检测装置由压电传感器和检测仪器组成并相互电连接，而压电传感器与真空断路器的外壳保持紧接触。由于不改变真空断路器结构，与真空断路器无电接触，所以检测安全可靠、实用性和通用性好，有着广阔的应用前景。但现有技术中放电型在线检测的方法，其缺陷在于改变真空灭弧室的结构；现有技术中超声检测的方法，其缺陷在于压电传感器与真空断路器的外壳保持紧接触，这会影响到真空灭弧室的外绝缘性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种屏蔽罩静电荷灭弧室真空度检测方法及其装置，使其不改变真空灭弧室的结构，判断灭弧室的真空度优劣，本发明装置结构简单，使用安全方便，测量灵敏度高，不影响灭弧室和断路器的绝缘性能。本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明的方法具体如下：
利用屏蔽罩上积聚的静电荷数量，来判断灭弧室的真空度优劣。当真空灭弧室处在正常范围的运行电压和真空度时，灭弧室的屏蔽罩上静电荷很小；而当真空灭弧室的真空度降低，导致绝缘强度降低时，触头与屏蔽罩间会发生局部放电，使灭弧室的屏蔽罩上带有一定量的静电荷，将屏蔽罩上的静电荷产生的直流电场从工频交流电场中提取出来，这样就可以通过测量直流电场的大小得出屏蔽罩上的静电荷数值。
从工频交流电场中提取直流电场的方法：将一金属片置于外电场E中，其上会感应电荷，再利用一接地的屏蔽电极周期性地覆盖在金属片上，使金属片上暴露于电场中的面积S做周期性地变化，金属片上的感应电荷ε0ES也会呈周期性地变化。在感应电荷ε0ES中，变化的面积S就相当载波，外电场E就相当于调制。因为S为已知信号，通过解调就可以将E从ε0ES中分离出来。最后，通过对E进行直流滤波提取其直流信号。
本发明装置由一个旋转式电场探头及其配套电路组成，电场探头设置于开关柜的接地机壳上，配套电路设置于开关柜外，电场探头与配套电路之间通过一8芯的电缆连接，电场探头的位置与灭弧室屏蔽罩的中部位置等高，正面面对屏蔽罩，距离灭弧室外壁约125mm，这样，在不改变灭弧室和断路器绝缘结构以及在带电的前提下，无论断路器处在关合或分断状态，都可以探测到屏蔽罩上的静电荷数值，从而灵敏地监测出真空度的劣化。
电场探头包括：发光管、光电池、无刷直流微电机、前置放大电路、动片、定片、绝缘架、接地引线、信号线、探头外壳、探头后端盖、接线板、绝缘环、电机架，其连接方式为：动片与无刷直流微电机的轴相连，并通过微电机的轴及上下端盖和探头外壳良好接触，定片由绝缘架支持，固定在电机架上，从定片上引出的信号线接到接线板上，接线板上有前置放大电路，它由绝缘环支持，由探头后端盖压紧固定，发光管、光电池、接地引线连接在接线板上，所有连接线再通过电缆连接到配套电路上。
前置放大电路由前置放大器和取样电阻组成，取样电阻跨接与放大器的输入端与输出端之间。
电场探头由两层铂镆合金屏蔽，由内穿电缆的螺拴设置于真空开关的接地外壳上。
动片和定片的表面均匀分布着12个孔洞，每个孔洞的形状和大小都一样。
配套电路包括：1.8kHz带通滤波器、放大移相器、相敏检波器、50Hz带通滤波器、直流滤波器，其连接方式为：1.8kHz带通滤波器连接相敏检波器的输入端，放大移相器连接到相敏检波器的输入端，相敏检波器的输出端连接到50Hz带通滤波器滤波器和直流滤波器。
旋转式电场探头动片与微电机的轴相连，以9000rpm的高速旋转。当动片的孔洞和定片的孔洞完全重合时，对于定片来说，外电场E被完全屏蔽，其感应电荷为0；当动片再旋转过15°时，定片上会有最大的面积暴露于外电场E中，其感应电荷量为Qmax；当动片旋转过的角度介于0～15°之间时，动片和定片的孔洞不完全重合，定片上会有部分面积S暴露于外电场E中，其感应电荷量ε0ES的数值介于0和Qmax之间。当动片持续旋转时，定片上的感应电荷量为ε0ES，它是E对载波信号S的调制。将该感应电荷ε0ES经前置放大电路放大、1.8kHz带通滤波器滤波后输入相敏检波器，同时，从发光管-光电池获取1.8kHz的参考信号，经过放大移相器后也输入相敏检波器，这样，经过相敏检波后，就可以将电场信号E从ε0ES中还原出来。再将还原后的电场信号E使用50Hz带通滤波器滤波，可获得工频交流电场信号，使用直流滤波器滤波，可获得直流电场信号。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明方法通过检测屏蔽罩上的静电荷间接获取真空灭弧室的真空度，本发明电场测量装置在不改变灭弧室和断路器绝缘结构以及在带电的前提下，无论断路器处在关合或分断状态，都可以探测到屏蔽罩上的静电荷数值，从而灵敏地监测出真空度的劣化。它的结构简单、使用方便、测量灵敏度高、不影响灭弧室和断路器的绝缘性能，配合计算机采集系统，可方便地应用于真空灭弧室的真空度在线检测。
附图说明
图1本发明方法的原理示意图
图2本发明装置的结构示意图
图3旋转式电场仪探头定片与动片结构示意图
图4旋转式电场仪探头结构示意图
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示，本发明装置由一个旋转式电场探头1及其配套电路2组成，电场探头设置于开关柜的接地机壳3上，配套电路设置于开关柜外，电场探头与配套电路之间通过一8芯的电缆连接，电场探头的位置与灭弧室4屏蔽罩5的中部位置等高，正面面对屏蔽罩，距离灭弧室外壁125mm，该装置与计算机数据采集系统6配合，可方便地应用于真空灭弧室的真空度在线检测。
电场探头1包括：发光管7、光电池8、无刷直流微电机9、前置放大电路10、动片11、定片12、绝缘架18、接地引线19、信号线20、探头外壳22、探头后端盖26、接线板27、绝缘环29、电机架30，其连接方式为：动片11与无刷直流微电机9的轴相连，并通过微电机9的轴及上下端盖和探头外壳22良好接触，定片12由绝缘架18支持，固定在电机架30上，从定片12上引出的信号线20接到接线板27上，接线板27上有前置放大电路10，它由绝缘环29支持，由探头后端盖26压紧固定，发光管7、光电池8、接地引线19连接在接线板27上，所有连接线再通过电缆25连接到配套电路2上。
电场探头1由两层铂镆合金21屏蔽，由内穿电缆25的螺拴24设置于真空开关的接地外壳上。
前置放大电路10由前置放大器28和取样电阻23组成，取样电阻23跨接与前置放大器28的输入端与输出端之间。
动片11和定片12的表面均匀分布着12个孔洞，每个孔洞的形状和大小都一样。
配套电路2包括：1.8kHz带通滤波器13、放大移相器14、相敏检波器15、50Hz带通滤波器16、直流滤波器17，其连接方式为：1.8kHz带通滤波器13连接相敏检波器15的输入端，放大移相器14连接到相敏检波器15的输入端，相敏检波器15的输出端连接到50Hz带通滤波器滤波器16和直流滤波器17。
Claims (5)
1、一种屏蔽罩静电荷灭弧室真空度检测方法，其特征在于：利用屏蔽罩上积聚的静电荷数量来判断灭弧室的真空度优劣，当真空灭弧室处在正常范围的运行电压和真空度时，灭弧室的屏蔽罩上静电荷很小，而当真空灭弧室的真空度降低，绝缘强度随之降低时，触头与屏蔽罩间发生局部放电，灭弧室的屏蔽罩上则带有静电荷，将屏蔽罩上的静电荷产生的直流电场从工频交流电场中提取出来，通过测量直流电场的大小得出屏蔽罩上的静电荷数值，真空度测量由一个旋转式电场探头及其配套电路完成，测量步骤为：第一步，电场探头设置于开关柜的接地机壳上，配套电路设置于开关柜外，第二步，电场探头与配套电路之间通过一8芯的电缆连接，第三步，电场探头的位置与灭弧室屏蔽罩的中部位置等高，正面面对屏蔽罩，距离灭弧室外壁约125mm，第四步，探测到屏蔽罩上的静电荷数值，从而灵敏地监测出真空度的劣化。
2、根据权利要求1所述的这种屏蔽罩静电荷灭弧室真空度检测方法，其特征是，从工频交流电场中提取直流电场方法：将一金属片置于外电场E中，其上感应电荷，再利用一接地的屏蔽电极周期性地覆盖在金属片上，金属片上暴露于电场中的面积S做周期性地变化，金属片上的感应电荷ε0ES也呈周期性地变化，在感应电荷ε0ES中，变化的面积S相当载波，外电场E相当调制，S为已知信号，通过解调将E从ε0ES中分离出来，最后，通过对E进行直流滤波提取其直流信号。
3、一种屏蔽罩静电荷灭弧室真空度检测装置，其特征在于：由一个旋转式电场探头(1)及其配套电路(2)组成，电场探头设置于开关柜的接地机壳上，距离灭弧室外壁125mm，电场探头(1)包括：发光管(7)、光电池(8)、无刷直流微电机(9)、前置放大电路(10)、动片(11)、定片(12)、绝缘架(18)、接地引线(19)、信号线(20)、探头外壳(22)、探头后端盖(26)、接线板(27)、绝缘环(29)、电机架(30)，其连接方式为：动片(11)与无刷直流微电机(9)的轴相连，并通过微电机(9)的轴及上下端盖和探头外壳(22)良好接触，定片(12)由绝缘架(18)支持，固定在电机架(30)上，从定片(12)上引出的信号线(20)接到接线板(27)上，接线板(27)上有前置放大电路(10)，它由绝缘环(29)支持，由探头后端盖(26)压紧固定，发光管(7)、光电池(8)、接地引线(19)连接在接线板(27)上，所有连接线再通过电缆(25)连接到配套电路(2)上，配套电路(2)包括：带通滤波器(13)、放大移相器(14)、相敏检波器(15)、50Hz带通滤波器(16)、直流滤波器(17)，其连接方式为：1.8kHz带通滤波器(13)连接相敏检波器(15)的输入端，放大移相器(14)连接到相敏检波器(15)的输入端，相敏检波器(15)的输出端连接到50Hz带通滤波器滤波器(16)和直流滤波器(17)。
4、根据权利要求3所述的这种屏蔽罩静电荷灭弧室真空度检测装置，其特征是动片(11)和定片(12)的表面均匀分布着12个孔洞，每个孔洞的形状和大小都一样。
5、根据权利要求3所述的这种屏蔽罩静电荷灭弧室真空度检测装置，其特征是前置放大电路(10)由前置放大器(28)和取样电阻(23)组成，其连接方式为：取样电阻23跨接与前置放大器28的输入端与输出端之间。
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