CN1305097A - 放电型真空灭弧室真空度在线检测方法 - Google Patents
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Abstract
本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。
Description
本发明涉及真空断路器在线检测和故障诊断技术领域，特别涉及真空断路器的真空灭弧室的真空度的在线检测。
真空断路器是一种电力开关设备，广泛使用在电力、冶金、化工、采矿、广播通信及大型宾馆饭店等部门。目前，在国内外10-35kV配电网络中，真空断路器的使用最为广泛。真空断路器的关键部件是真空灭弧室，一台真空断路器有A、B、C三相三个真空灭弧室。真空灭弧室依靠高真空(真空度在10-6乇左右)实现优良的灭弧和绝缘性能，完成电路的开断。
图1所示是两种真空灭弧室的结构原理示意图。真空灭弧室由静触头11、动触头12、静导电杆13、动导电杆14、波纹管15、屏蔽罩16、金属端盖17和绝缘外壳18等部件组成。在图1a中，屏蔽罩不和任一端导电杆相连，是一个浮电位体。在图1b中，屏蔽罩和一端的导电杆相连，它们等电位。真空灭弧室内动触头的轴向运动，完成真空断路器的开断和关合操作。
真空灭弧室应保证在出厂后20年以上的时间内真空度没有明显下降，否则在运行中将出现绝缘击穿或无法开断正常及故障电流的严重故障。目前，在真空断路器的实际运行中，由于真空灭弧室的真空度下降所导致的事故时有发生，造成设备损坏和供电中断的严重后果。
对于真空断路器，检验真空灭弧室真空度的一种常用方法，是把真空断路器退出运行，然后用试验变压器在真空灭弧室触头间隙上加工频电压，观测触头间隙耐受电压的情况。当真空灭弧室的真空度显著下降时，触头间隙的击穿电压将显著降低。由此可以判断真空灭弧室的真空度情况。这一方法要求把真空断路器退出运行，只能在设备检修时进行，无法进行在线检测。
目前还有其他一些真空度检测的方法，如高频放电法、吸气膜法、高频电流法、特斯拉线圈法、绝缘电阻法、持续电流开断法和磁控放电法等。然而，这些方法无法解决检测设备对真空断路器正常运行的影响，也无法用于在线检测。
真空断路器的检修周期通常为一至几年。为了及时发现故障，提高真空断路器的安全运行水平和供电的可靠性，真空断路器的使用部门和制造厂对真空灭弧室真空度的在线检测技术提出了迫切的需要，希望能够在真空断路器运行的同时检测其真空灭弧室的真空度。
本发明的目的是为了克服已有真空灭弧室真空度检测技术无法进行在线检测的不足，提出一种放电型真空灭弧室真空度在线检测的方法，该方法具有实现简单和价格低廉的优点。
本发明提出了一种在线检测真空断路器的真空灭弧室的真空度的方法，其特征在于，在真空灭弧室内具有一定电场强度的位置处，设置由一个或一个以上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正常范围的真空度时，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。
本发明所述的由浮电位体构成的放电间隙，可以是浮电位体和高压带电体之间构成的间隙，或是浮电位体和浮电位体之间构成的间隙。
本发明的真空灭弧室内设置放电间隙的设计原则是：
1、图2所示列举了几种放电间隙的情况。图2a所示是浮电位体21和静导电杆22构成一个放电间隙，静导电杆是高压带电体；图2b所示是浮电位体21和屏蔽罩23构成一个放电间隙，屏蔽罩也是浮电位体；图2c所示是浮电位体21和屏蔽罩23构成一个放电间隙，此时屏蔽罩和静导电杆相连，是高压带电体。以上各图中，绝缘支架24用于支撑和固定浮电位体。
放电间隙设置在有一定的电场强度的位置，以获得放电间隙的电压。对于给定的真空灭弧室，通过数值计算可获得电场分布。图2所示是一些可选择的放电间隙的位置。在图2c中，屏蔽罩和静导电杆相连，当动、静触头关合时，屏蔽罩内电场强度为零，因此放电间隙设置在屏蔽罩外。真空灭弧室的触头间隙对其绝缘和灭弧性能影响重大。尽管在动、静触头上设置放电间隙能够实现真空度检测，但严重影响真空灭弧室的绝缘和灭弧性能，应该避免。
2、浮电位体和放电间隙形状的设计，应尽量有效地获得放电间隙的电压，同时尽量小地影响真空灭弧室内的电场分布和绝缘。浮电位体和放电间隙的尺寸越小，对真空灭弧室的电场分布和绝缘的影响越小。浮电位体和放电间隙的整个尺寸应在几个毫米以内。
3、放电间隙的距离需要和放电间隙上的电压相协调，使得在正常的真空断路器运行电压下和正常的真空灭弧室真空度下不发生放电，而当真空灭弧室的真空度降低到一定程度时能够放电，发出真空度降低的信号。放电间隙的距离应在1个毫米以内。
4、放电间隙必然对真空灭弧室原来的电场分布和绝缘产生影响，因此灭弧室的绝缘应该重新设计。
针对给定的真空灭弧室，电场分布、放电间隙的位置、浮电位体和放电间隙的形状、放电间隙的距离等，需要通过计算和试验进行设计，所用的计算和试验技术都是常规的和成熟的，这些设计是容易实现的，在真空灭弧室内安装浮电位体也是用常规的技术手段容易达到的。
对放电信号的检测可以有多种方法，例如：传感放电产生的空间电磁波信号，或者传感高压线路、地线或开关柜箱体上的放电脉冲信号等。对于玻璃外壳的真空灭弧室也可以检测放电产生的光信号。这些方法都属常规技术。模拟试验结果表明：该放电脉冲信号强度较大，频率范围很宽，用高频电场探头、高频磁场探头或小型天线均能检测出来。其中检测放电产生的空间电磁波信号是一种简单而有效的方法。
本发明的工作原理
电力设备中的浮电位体是指既和高电压导体绝缘，又和地绝缘的电位悬浮的导体。浮电位体的电位取决于所在设备内的电场分布、浮电位体的形状和所处的位置。给定真空灭弧室的结构及浮电位体的形状和位置，通过电场数值计算，可以得到电场分布和浮电位体的电位。
在工频电压作用下，浮电位体和高压导体之间、浮电位体和地之间、浮电位体和浮电位体之间均可能出现电位差。当它们之间的距离足够小，电位差足够大时，它们之间会发生放电。电力设备中经常出现有害的局部放电，原因之一就是存在浮电位体。
图3所示是一个浮电位体放电的试验，浮电位体31是一个直径2毫米的园形铜片，它和高压带电体32之间构成一个放电间隙。放电间隙的高压带电体一侧有一个半球形突起，能够增大局部电场，有利于增大放电间隙的电压。放电间隙的距离为0.2毫米。放电间隙所处的环境分别是1大气压空气、0.1大气压空气和5大气压六氟化硫气体。在此各种条件下，当工频交流电源33的电压升高到一定数值时，放电间隙中均产生持续的放电。由于试验条件的限制，未能试验高真空的情况。但是这一试验表明，在工频电压作用下，浮电位体构成的放电间隙能够产生持续的放电。
真空环境下放电间隙的放电电压受真空度的影响。在真空灭弧室正常的真空度下(10-6乇左右)，击穿场强很高，当真空度下降到10-3乇时，击穿场强将开始显著下降。真空灭弧室内放电间隙的设置，使得在正常真空度时，放电间隙具有足够的绝缘强度，不发生放电，当真空度显著下降时，放电间隙的绝缘强度下降，将发生持续的放电。随着真空度下降程度的不同，放电的特征也将不同。通过检测放电间隙是否放电和放电的特征，可以在线检测真空灭弧室的真空度。
本发明的特点及效果
本发明在真空断路器的真空灭弧室内设置一个由小的浮电位体构成的放电间隙，利用浮电位体产生局部放电，检测真空灭弧室的真空度。其结构和实现简单，能够进行在线检测。
附图简要说明
图1为两种真空灭弧室的结构原理图示意图。
图2为真空灭弧室内由浮电位体构成放电间隙的几种实施例。
图3为浮电位体放电的试验。
本发明所述的由浮电位体构成的放电间隙，可以是浮电位体和高压导体之间构成的间隙，或是浮电位体和浮电位体之间构成的间隙。本发明的几种放电间隙的构成方法实施例如图2所示，结合附图详细说明如下：
在图2a中，屏蔽罩33是悬浮电位，浮电位体21和静导电杆22构成一个放电间隙，用陶瓷或玻璃材料做成的绝缘支架24把浮电位体21固定在静导电杆22上。在放电间隙的静导电杆一侧是一个突起的半径为1毫米左右的半球形。球形突起能够增强局部电场，有利于增大放电间隙的电压。球形电极也使得放电间隙的电场分布较为均匀，有利于增加放电的稳定性。浮电位体21为一个直径3毫米左右的园片。放电间隙的距离需经过试验来确定，不大于1毫米。
在图2b中，屏蔽罩23也是悬浮电位，浮电位体21和屏蔽罩23构成一个放电间隙，用陶瓷或玻璃材料做成的绝缘支架24把浮电位体21固定在屏蔽罩23的内壁上。在放电间隙的屏蔽罩一侧是一个突起的半径为1毫米左右的半球形。浮电位体21为一个直径3毫米左右的园片。放电间隙的距离需经过试验来确定，不大于1毫米。
在图2c中，屏蔽罩23和静导电杆22等电位，浮电位体21设置在屏蔽罩23的外壁，和屏蔽罩构成一个放电间隙，用陶瓷或玻璃材料做成的绝缘支架24把浮电位体21固定在屏蔽罩23上。在放电间隙的屏蔽罩一侧是一个突起的半径为1毫米左右的半球形。浮电位体21为一个直径3毫米左右的园片。放电间隙的距离需经过试验来确定，不大于1毫米。
在以上各实施例中，检测仪器可以是一个空间电磁波信号接收机，专门接收、放大、处理和识别真空灭弧室内的放电所产生的脉冲电磁波信号，一旦检测到来自真空灭弧室的放电信号，则表明真空灭弧室存在真空度降低的现象。检测仪器可以是便携式的，也可以是一个固定安装的在线检测系统。一个检测仪器可以同时检测多台真空断路器。
以上描述了本发明的示例性实施例。不脱离本发明的精神，本领域的熟练技术人员做出的多种变化和替换均应属于本发明权利要求的范围之内。
Claims (3)
1、一种在线检测真空断路器的真空灭弧室的真空度的方法，其特征在于，在真空灭弧室内具有一定电场强度的位置处，设置由一个或一个以上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正常范围的真空度时，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。
2、如权利要求1所述的在线检测真空断路器的真空灭弧室的真空度的方法，其特征在于，所述的由浮电位体构成的放电间隙，是浮电位体和高压带电体之间构成的间隙。
3、如权利要求1所述的在线检测真空断路器的真空灭弧室的真空度的方法，其特征在于，所述的由浮电位体构成的放电间隙，是浮电位体和浮电位体之间构成的间隙。
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|---|---|
| CN (1) | CN1125978C (zh) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101995313A (zh) * | 2010-09-26 | 2011-03-30 | 北京华电蜂鸟科技有限责任公司 | 基于脉冲放电检测的真空断路器真空度在线监测装置 |
| CN101331573B (zh) * | 2005-12-16 | 2012-04-25 | 托马斯及贝茨国际股份有限公司 | 用于真空式电气装置高气压条件检测的方法和设备 |
| CN103346039A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-10-09 | 华北电力大学 | 一种用辅助电极击穿来带电检测真空断路器真空度的方法 |
| CN104360163A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-02-18 | 国家电网公司 | 一种可防故障电弧的接触电阻带电测量装置 |
| CN104360132A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-02-18 | 国家电网公司 | 一种接触电阻带电测量装置 |
| CN104360162A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-02-18 | 国家电网公司 | 高压回路接触电阻带电测量装置 |
| CN104360161A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-02-18 | 国家电网公司 | 一种接触电阻的电压带电测量装置 |
| CN104360160A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-02-18 | 国家电网公司 | 一种高压回路接触电阻带电测量装置 |
| CN106855449A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-06-16 | 国家电网公司 | 基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统 |
| CN107765147A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-03-06 | 华北电力大学（保定） | 一种多间隙放电的实验装置 |
| CN107796559A (zh) * | 2016-08-31 | 2018-03-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 真空室的真空度检测方法 |
| CN109298327A (zh) * | 2018-10-27 | 2019-02-01 | 乾瑞电气有限公司 | 一种基于物联网的真空断路器数字化监测方法 |
| CN110491721A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-11-22 | 辽宁工程技术大学 | 一种内置触头式真空断路器真空度在线监测装置及方法 |
-
2001
- 2001-02-28 CN CN 01109050 patent/CN1125978C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101331573B (zh) * | 2005-12-16 | 2012-04-25 | 托马斯及贝茨国际股份有限公司 | 用于真空式电气装置高气压条件检测的方法和设备 |
| CN101995313A (zh) * | 2010-09-26 | 2011-03-30 | 北京华电蜂鸟科技有限责任公司 | 基于脉冲放电检测的真空断路器真空度在线监测装置 |
| CN103346039A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-10-09 | 华北电力大学 | 一种用辅助电极击穿来带电检测真空断路器真空度的方法 |
| CN103346039B (zh) * | 2013-07-12 | 2015-07-08 | 华北电力大学 | 一种用辅助电极击穿来带电检测真空断路器真空度的方法 |
| CN104360132A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-02-18 | 国家电网公司 | 一种接触电阻带电测量装置 |
| CN104360162A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-02-18 | 国家电网公司 | 高压回路接触电阻带电测量装置 |
| CN104360161A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-02-18 | 国家电网公司 | 一种接触电阻的电压带电测量装置 |
| CN104360160A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-02-18 | 国家电网公司 | 一种高压回路接触电阻带电测量装置 |
| CN104360163A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-02-18 | 国家电网公司 | 一种可防故障电弧的接触电阻带电测量装置 |
| CN107796559A (zh) * | 2016-08-31 | 2018-03-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 真空室的真空度检测方法 |
| CN106855449A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-06-16 | 国家电网公司 | 基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统 |
| CN106855449B (zh) * | 2016-11-23 | 2023-11-24 | 国家电网公司 | 基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统 |
| CN107765147A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-03-06 | 华北电力大学（保定） | 一种多间隙放电的实验装置 |
| CN107765147B (zh) * | 2017-10-11 | 2020-04-14 | 华北电力大学（保定） | 一种多间隙放电的实验装置 |
| CN109298327A (zh) * | 2018-10-27 | 2019-02-01 | 乾瑞电气有限公司 | 一种基于物联网的真空断路器数字化监测方法 |
| CN110491721A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-11-22 | 辽宁工程技术大学 | 一种内置触头式真空断路器真空度在线监测装置及方法 |
| CN110491721B (zh) * | 2019-09-25 | 2024-03-12 | 辽宁工程技术大学 | 一种内置触头式真空断路器真空度在线监测装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1125978C (zh) | 2003-10-29 |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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