CN1275273C - 用于监测真空断路器中真空度的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监测真空断路器中真空度的方法和装置。除放电外由于各种噪声的存在,真空断路器中真空度降低的检测的检测灵敏度很低。通过在真空度降低时检测电极与屏蔽间发生的放电的连续性和放电的持续时间,就有可能精确地检测真空降低。安排当时间周期比电源频率的一个周期稍微长时,检测放电的连续性,而当时间周期与一个周期相比足够长时,则检测放电的持续时间。

Description

用于监测真空断路器中真空度的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种监测真空断路器中真空度的方法和用于监测真空度的真空监测装置。
背景技术
图5示出了真空断路器的例子,其中1是真空断路器,2是具有两端的绝缘管,安装两端的端板3,4以形成真空容器。安装具有一个固定电极的固定导线5穿过端板3,以可活动的方式安装具有一个活动电极的活动导线7穿过端板4穿过波纹管6。8是被安装在绝缘管中部以防止粘附在绝缘管2的内表面上的固定电极和活动电极之间产生的金属蒸气的屏蔽。
典型地,真空断路器在5×10-4托或更小的真空度的压力下具有正常的断路性能。然而经过长时间的使用,由于断路器内部的气体放电降低了真空度,从熔焊,锡焊或类似的制造过程中的接点慢慢泄漏,引起断路性能逐渐降低。
由于存在不良的断路,对其中装置了断路器的电力系统产生相当有害的影响,给使用真空断路器时真空度的监测形成了巨大的挑战。
图6示出了叫做Paschen曲线的真空度与真空断路器的内部放电之间的关系。如果不良真空度的存在产生了高于5×10-4托,在断路器的闭路状态的电极和屏蔽之间产生放电。真空度的监测基于放电的检测,放电检测已形成了用于真空度降低的检测原理。
已经根据上述监测原理,提出了用于监测真空度的各种装置,其中任何一种都被构造来检测大约2-20KHz的频率,根据检测灵敏度给出不足。
特别地,在用于检测由于真空度的降低而放电的监测装置的附近,除了真空断路器之外,各种噪声总是混合存在,例如在车辆通过期间时受电弓产生的噪声,在断路器转换时由于发光电涌和转换电涌而产生的噪声,由于电子流期间来自绝缘体的分站变压器和电晕放电激励的冲击电流的噪声,等等。这些噪声不连续出现,无法与由于真空度的降低而产生的噪声区别开,导致了无法充分检测真空度的灵敏度。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于监测真空度的方法和装置,以确切分辨出真空断路器的真空度的降低。
根据本发明的一个方面,提供了一种监测真空断路器中真空度的方法,该真空断路器包括:通过绝缘管绝缘地安装在真空容器中的一个固定电极和一个活动电极,和一个用于检测真空断路器的真空度降低、安装在固定电极和活动电极相对方向的屏蔽,其特征在于:通过电极和屏蔽之间放电的连续性和放电的持续时间来检测所述真空度的降低;通过一个第一定时器检测所述放电连续性,所述第一定时器设置时间比电源电压的1周期时间稍长;以及通过一个第二定时器检测所述放电持续时间,所述第二定时器设置的时间比第一定时器设置的时间长。
根据本发明的另一个方面,提供了一种用于监测真空断路器中真空度的装置,该真空断路器包括:通过绝缘管绝缘地安装在真空容器中的一个固定电极和一个活动电极,和一个用来检测真空断路器中真空度降低、安装在固定电极和活动电极相对方向的屏蔽,其特征在于,所述装置包括:一个天线,用于捕获由所述真空度降低而在电极和屏蔽之间产生的放电现象;一个检测部分,用于引入和放大来自天线的信号以检测具有一个给定值或给定值以上的电平的信号;一个确定部分,包括一个第一定时器,其设置的时间比电源电压的1周期时间稍长,和一个第二定时器,其设置的时间比第一定时器设置的时间长,并且所述确定部分用于检测电极和屏蔽之间放电的连续性和放电的持续时间以确定放电现象是否是由真空度的降低而引起的;和一个输出部分,用于引入确定部分的输出信号,以输出指示出现异常的信号。
根据本发明,在用于真空断路器中监测真空度的装置中,其中真空断路器包括通过绝缘管绝缘地安装在真空容器中的一个固定电极和一个活动电极,和一个用于检测真空断路器的真空度降低、安装在固定电极和活动电极相对方向的屏蔽,通过电极和屏蔽间的放电的连续性和放电的持续时间检测所述真空度的降低。通过这个方法,当出现真空度降低时,就有可能在由于真空度降低产生的具有连续持续时间的放电脉冲和不连续产生的噪声之间作出确定,引起了具有极好灵敏度的真空度降低的检测。
根据真空断路器的电极和屏蔽之间放电连续性的检测,通过设置比电源电压的1周期稍长时间的第一定时器,检测所述放电的连续性,通过设置比第一定时器的设置时间足够长时间的第二定时器,检测所述放电的持续时间。
通过这样的检测,当真空度降低时,在电源电压的频率的每个周期毫无例外的出现的放电状态,首先被第一定时器检测。在长于第一定时器设置的时间间隔的时间内,通过第二定时器检测放电状态是否继续。当检测脉冲在第二定时器的设置时间上继续,确定真空度降低出现以产生一个输出信号,而当检测脉冲不再继续时,重新设置第二定时器来确定真空度降低的出现。
此外,在用于真空断路器中监测真空度的装置中,其中真空断路器包括安装在与绝缘管绝缘的真空容器中的固定电极和活动电极,和安装在相对于真空断路器中用于检测真空度降低、固定电极和活动电极的屏蔽,该装置包括一个天线,用于捕获电极和屏蔽之间由所述真空度的降低产生的放电现象,一个检测部分,用于引进和放大来自天线的信号,以检测具有给定值或给定值以上电平的信号,一个确定部分,用于输入检测信号以确定放电现象是否是由于真空度的降低引起的,和一个输出部分,用于引进确定部分的输出信号,以输出表示出现异常的信号。
确定部分包括设置比电源电压的1周期稍长时间的第一定时器,和设置比第一定时器的设置时间足够长时间的第二定时器。
此外,用于完成确定的第一定时器具有30ms的设置时间,第二定时器具有30s的设置时间。
安装如上所述构造的真空监测装置在支架的附近,支架上面安装真空断路器。
附图说明
图1是根据本发明的真空监测装置的结构图;
图2是说明来自真空断路器的电磁波辐射的波形图;
图3A-3B示出了真空监测装置的外观,其中图3A是透视图,图3B是正视图;
图4A-4C示出了真空监测装置的装配状态,其中图4A是直接安装到基座的图,图4B是安装到支架的图,图4C是安装到操作盒的图;
图5是真空断路器的结构图;和
图6是示出了真空度和放电之间关系的Paschen曲线。
具体实施方式
图1示出了本发明的真空监测装置的实施例的结构图,其中10是用于接收电磁波的天线,电磁波是由于真空断路器中真空度的降低而产生的,11是包括放大器AMP1,AMP2和比较器COM的检测部分。通过天线10输入的电磁脉冲由放大器AMP1,AMP2放大,然后由比较器COM根据电平比较。比较的结果或给定值电平或以上的脉冲被检测和输送到确定部分12。确定部分12包括第一定时器T1,第二定时器T2,和绝缘的光耦合器Ph。第一定时器T1用于检测放电的连续性,并且当电源频率是50Hz时,检测由于真空度降低的出现而产生的脉冲是否每个周期,也就是20ms,连续产生。因此,定时器T1被设置相对于20ms的微小容差的时间间隔,例如30ms。
第二定时器T2用于检测放电的持续时间,并具有设置的任何已知时间大于第一定时器的设置时间的时间间隔,例如30秒。当在已知时间或更长时间放电继续时,通过光耦合器Ph输出信号到输出部分13。输出部分13包括继电器Ry,当输入信号时,该继电器被激励以输出显示信号,例如LED或触点信号。此外,输出部分13包括整流电路CO和降压电路DV。通过分站或其他引入的功率通过整流电路CO整流,通过降压电路减小功率到预定的电压以充当用于各部分的功率。
图2是根据真空断路器1的电磁波的辐射,通过结构如图1所示的真空监测装置检测电磁波的说明图。当由于真空断路器1中出现真空度降低而内部压力增加时,根据Paschen定律,断路器的阻抗降低。结果,即使电极处于闭路状态,具有浮动电位的屏蔽8和电极之间产生电势,浮动电位是由绝缘管2绝缘的固定和活动端引起的。当屏蔽电压Vs达到击穿电压VB时,电极和屏蔽之间出现放电以产生电流IB的通路,引起突然的电势变化,导致了电磁波的辐射。
根据试验,揭示了在用于辐射的电源电压Vo改变之后,这种电压变化逐步改变,和虽然通过真空断路器的容量等而改变,但是电磁波频率是20-100MHz。
构造本发明的真空监测装置来检测上述由真空断路器产生的20-100MHz的RF电磁波,其中天线10捕获的电磁波由放大器AMP1,AMP2放大,然后通过比较器COM检测放大的电磁波用于输出,该电磁波具有大于给定值的电压值。
如上所述,如果真空断路器中出现真空度的降低,在电源电压Vo的每个周期毫无例外的产生放电来生成脉冲。具有比较器引入的信号的定时器T1,以相对于电源电压的1周期时间具有容差的时间间隔,例如30ms,通过输入信号开始操作。当输入脉冲的间隔超过30ms,也就是超过1周期时间不存在输入信号,重新设置定时器T1。
定时器12设置比定时器T2的时间间隔足够长的时间间隔,例如30s,通过来自定时器T1的输入信号开始操作。当超过30ms或以上的间隔不存在输入信号时,重新设置定时器。
特别地,通过定时器T1,T2确定是否归因于真空断路器中真空度的降低,通过30秒的放电的连续性激励继电器Ry,以输出表示出现异常的信号。
图3A-3B示出了真空监测装置外观图的原理,其中20是一个由不锈钢制成的屏蔽壳,其中适合具有如图1所示是电路结构的装置。21是终端部件,该部件连接到真空监测装置的外部拉出的电源电缆和用于引导继电器的触点信号或输出信号到装置的外部的电缆。22是用于指示正常或异常的LED,23是复位开关,和24是通过螺旋或类似的安装天线10的天线杆。通过天线10的安装,与检测部分11电绝缘。25是由树脂或类似的制成的防水壳,当室内应用不必要时,该防水壳用来户外应用期间覆盖屏蔽壳20。26是防水连接或连接器,和27是用于户外应用的扩展天线线路,包括同轴电缆和在前端安装有室外天线10a。扩展天线线路27具有根据需要防水连接或连接器28提供的外部引线部分。
图4A-4C示出了一种情况,即提供本发明的真空监测装置到在真空断路器安装在室外时使用的箱形真空断路器。
在附图中,31是安装在混凝土或类似的基座上的支架,32是用于容纳真空断路器的箱,用于三相的箱32并排安装在支架31上。33是套管,34是用于容纳操作真空断路器部分的操作盒,30是如图3A-3B所示构造的真空监测装置。
图4A示出了真空监测装置直接安装在基座上的一个例子,图4B示出了真空监测装置安装在支架31上的一个例子,和图4C示出了真空监测装置安装在操作盒中的一个例子。
在所有的例子中,当真空监测装置检测真空度的降低时,通过传输线传送检测信号到监测站,例如分站。
如上所述,根据本发明,根据电磁波的连续性和持续时间完成由于真空断路器中真空度的降低引起的放电检测。通过这个方法,就不会出现除了那些由于真空度降低产生的噪声外由放电产生的不连续噪声,从而实现具有高检测精确性的真空监测装置。

Claims (4)

1.一种监测真空断路器中真空度的方法,该真空断路器包括:通过绝缘管绝缘地安装在真空容器中的一个固定电极和一个活动电极,和一个用于检测真空断路器的真空度降低、安装在固定电极和活动电极相对方向的屏蔽,其特征在于:
通过电极和屏蔽之间放电的连续性和放电的持续时间来检测所述真空度的降低;
通过一个第一定时器检测所述放电连续性,所述第一定时器设置时间比电源电压的1周期时间稍长;以及
通过一个第二定时器检测所述放电持续时间,所述第二定时器设置的时间比第一定时器设置的时间长。
2.一种用于监测真空断路器中真空度的装置,该真空断路器包括:通过绝缘管绝缘地安装在真空容器中的一个固定电极和一个活动电极,和一个用来检测真空断路器中真空度降低、安装在固定电极和活动电极相对方向的屏蔽,其特征在于,所述装置包括:
一个天线,用于捕获由所述真空度降低而在电极和屏蔽之间产生的放电现象;
一个检测部分,用于引入和放大来自天线的信号以检测具有一个给定值或给定值以上的电平的信号;
一个确定部分,包括一个第一定时器,其设置的时间比电源电压的1周期时间稍长,和一个第二定时器,其设置的时间比第一定时器设置的时间长,并且所述确定部分用于检测电极和屏蔽之间放电的连续性和放电的持续时间以确定放电现象是否是由真空度的降低而引起的;和
一个输出部分,用于引入确定部分的输出信号,以输出指示出现异常的信号。
3.如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述第一定时器的设置时间为30毫秒,所述第二定时器的设置时间为30秒。
4.如权利要求2或3所述的装置,其特征在于,所述装置还包括一个其上安装了真空断路器的支架,其中用于检测真空断路器中真空度的降低的装置安装在所述支架的附近。
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