專(zhuān)利名稱(chēng)：一種在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置，尤其涉及一種真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有IOkV 35kV真空開(kāi)關(guān)柜上百萬(wàn)臺(tái)，在運(yùn)行中不時(shí)有真空滅弧室損壞爆炸的事故發(fā)生，因此急需一種可靠、精確、實(shí)用的真空滅弧室真空度在線監(jiān)測(cè)裝置。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的在線監(jiān)測(cè)方法主要有屏蔽罩電位法、 微型冷陰極磁控計(jì)法、自閉力法、放電聲發(fā)射檢測(cè)法和局部放電法等。利用屏蔽罩電位的變化在線監(jiān)測(cè)真空滅弧室內(nèi)的真空度首先由日本提出，一般是采用非接觸的方法通過(guò)監(jiān)測(cè)屏蔽罩附近的電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于真空開(kāi)關(guān)滅弧室內(nèi)的真空度正?；蛄踊瘯r(shí)，其屏蔽罩電位的變化微弱，致使該方法無(wú)法在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
公開(kāi)日為1998年12月2日，公開(kāi)號(hào)為CN2299315，名稱(chēng)為“真空開(kāi)關(guān)在線真空度劣化報(bào)警裝置”的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種真空開(kāi)關(guān)在線真空度劣化報(bào)警裝置，其是從真空滅弧室的中間屏蔽罩上引出信號(hào)線，經(jīng)分壓電容接入電流放大電路，以驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路。該裝置只要真空滅弧室的真空度下降到1. 33X 10 以下就自動(dòng)報(bào)警。真空開(kāi)關(guān)真空度的合格標(biāo)準(zhǔn)為KT2Pa以上，故該裝置的缺點(diǎn)是測(cè)量精度低。
公開(kāi)日為2010年9月1日，公開(kāi)號(hào)為CN201569538，名稱(chēng)為“一種反磁控冷陰極脈沖放電真空開(kāi)關(guān)真空度在線監(jiān)測(cè)裝置”的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種反磁控冷陰極脈沖放電真空開(kāi)關(guān)真空度在線監(jiān)測(cè)裝置，其實(shí)現(xiàn)方案是在真空滅弧室靜導(dǎo)電桿上加裝一個(gè)微型的基于冷陰極磁控放電的真空度傳感器。其中真空度傳感器的放電部分是一個(gè)工作于脈沖放電測(cè)量模式的實(shí)用二極型反磁控放電規(guī)管，規(guī)管放電所需要的高壓脈沖電源由高能電池鋰亞硫酰氯電池經(jīng)過(guò)DC/DC升壓電路變換得到，放電的發(fā)生及真空度的測(cè)量由一個(gè)單片微處理器控制，測(cè)量結(jié)果通過(guò)光纖傳送至外部接收裝置。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是利用了高真空區(qū)域中比較成熟的冷陰極放電法測(cè)量真空度的技術(shù)，可適用于各電壓等級(jí)的真空滅弧室。但是該裝置需要對(duì)真空滅弧室進(jìn)行改造。
公開(kāi)日為2010年6月9日，公開(kāi)號(hào)為CN201503328，名稱(chēng)為“真空滅弧室真空度測(cè)量及壽命管理專(zhuān)家系統(tǒng)”的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)介紹了一套真空滅弧室真空度測(cè)量及壽命管理專(zhuān)家系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用磁控放電法與屏蔽罩電位法測(cè)量電網(wǎng)中的滅弧室真空度，磁控放電法測(cè)量真空度10’a以上的滅弧室，屏蔽罩電位法測(cè)量真空度10’a及以下的滅弧室，測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)互補(bǔ)性分析后給出滅弧室壽命。但是該系統(tǒng)需要停電測(cè)量，不能進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。上述這些裝置或方法，有的檢測(cè)精度低，有的需要改造滅弧室和真空開(kāi)關(guān)，故雖然有各種各樣的方法或裝置，但尚沒(méi)有一種符合可靠、精確、和實(shí)用要求的裝置或方法。
發(fā)明內(nèi)容[0008]本實(shí)用新型的目的是提供一種在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置，其可靠、精確、連續(xù)地在線檢測(cè)滅弧室的真空度，且不需要對(duì)真空開(kāi)關(guān)滅弧室進(jìn)行改造， 因此具有非常廣泛的適用性。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供了一種在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置，其設(shè)置于真空開(kāi)關(guān)的三相滅弧室外側(cè)，所述各相滅弧室內(nèi)均設(shè)有一屏蔽罩，所述在線監(jiān)測(cè)真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置包括三個(gè)勵(lì)磁線圈裝置，其分別對(duì)應(yīng)設(shè)置于三相滅弧室的外側(cè)，所述每一個(gè)勵(lì)磁線圈裝置均包括一弧形勵(lì)磁線圈外殼，其內(nèi)設(shè)有勵(lì)磁線圈，所述弧形勵(lì)磁線圈外殼與各相滅弧室的外殼相匹配；一中空的引線柱，其一端與所述弧形勵(lì)磁線圈外殼連接，其另一端設(shè)有一勵(lì)磁電流輸入端，所述勵(lì)磁線圈的引線設(shè)于所述引線柱內(nèi)，與所述勵(lì)磁電流輸入端連接；一中空的離子柱，其一端與所述弧形勵(lì)磁線圈外殼連接，其另一端設(shè)有一勵(lì)磁電流輸出端；一屏蔽罩引出線延伸至所述離子柱內(nèi)，并與一高壓電阻和一采樣電阻在所述離子柱內(nèi)串聯(lián)連接后，與所述勵(lì)磁電流輸出端連接；一測(cè)控單元，其與所述三個(gè)勵(lì)磁線圈裝置分別連接；一充電電容，其與所述測(cè)控單元連接，接收測(cè)控單元的控制依次與所述各勵(lì)磁電流輸入端連接，以輪流向所述各勵(lì)磁線圈裝置充電；一通信單元，其與所述測(cè)控單元連接，接收測(cè)控單元的控制依次與所述各勵(lì)磁電流輸出端連接，以輪流采集各勵(lì)磁線圈裝置輸出的離子電流信號(hào)。本實(shí)用新型所述的在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置在使用時(shí)安裝在真空開(kāi)關(guān)的滅弧室外側(cè)，然后采用系統(tǒng)電壓在各相滅弧室內(nèi)部的觸頭之間施加一個(gè)工頻交流電場(chǎng)，此時(shí)由于屏蔽罩通過(guò)屏蔽罩引線連接了高壓電阻和采樣電阻，分壓后便可獲得屏蔽罩電位信號(hào)。這是因?yàn)樵陔娏ο到y(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，真空開(kāi)關(guān)閉合，當(dāng)屏蔽罩連接上高壓電阻時(shí)，屏蔽罩電位會(huì)降低，此時(shí)若滅弧室真空度有劣化，屏蔽罩電位就會(huì)升高，因此可以根據(jù)屏蔽罩電位的變化實(shí)現(xiàn)真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的在線監(jiān)測(cè)，其測(cè)量范圍為幾百 lO—Pa。此外，采用本實(shí)用新型所述的在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置還可以進(jìn)一步的提高監(jiān)測(cè)精度。高精度的監(jiān)測(cè)是依次輪流對(duì)三相滅弧室進(jìn)行的。以對(duì)A相滅弧室的真空度進(jìn)行監(jiān)測(cè)為例，測(cè)控單元向充電電容充電，充電完畢后，控制充電電容向A 相勵(lì)磁線圈裝置(與A相滅弧室對(duì)應(yīng)設(shè)置的勵(lì)磁線圈裝置)放電，此時(shí)A相勵(lì)磁線圈裝置會(huì)在A相滅弧室內(nèi)產(chǎn)生脈沖軸向磁場(chǎng)，此時(shí)由于系統(tǒng)電壓在觸頭導(dǎo)桿與屏蔽罩間始終施加有一個(gè)工頻交流電場(chǎng)，且工頻交流電場(chǎng)在觸頭附近幾乎與脈沖軸向磁場(chǎng)垂直相交，使存在于 A相滅弧室內(nèi)的少量自由電子在向陽(yáng)極的運(yùn)動(dòng)途徑中，沿電極作螺旋運(yùn)動(dòng)，這就顯著地增加了電子運(yùn)動(dòng)的路徑以及與殘余氣體分子的碰撞概率，這樣，在滅弧室的內(nèi)部壓強(qiáng)為10—1 10’a時(shí)，在A相滅弧室內(nèi)部就有一個(gè)穩(wěn)定的與脈沖軸向磁場(chǎng)同步的湯遜放電，即磁控放電。該磁控放電離子電流通過(guò)屏蔽罩引線、高壓電阻和采樣電阻從A相勵(lì)磁線圈裝置的勵(lì)磁電流輸出端輸出，在測(cè)控單元的控制下傳輸至通信單元，通過(guò)該磁控放電離子電流的大小，便可判斷A相滅弧室的真空度是否合格，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)滅弧度真空度的在線監(jiān)測(cè)，其真空度測(cè)量范圍為10—1 lO—Va。B相滅弧室和C相滅弧室的真空度測(cè)量采用相同的方法。優(yōu)選地，所述在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置還包括一數(shù)據(jù)處理單元，其與所述通信單元連接，對(duì)接收自通信單元的離子電流信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。優(yōu)選地，所述高壓電阻的電阻值為1ΜΩ 10ΜΩ，所述采樣電阻的電阻值為 IkQ IOkQ。本實(shí)用新型所述的在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置通過(guò)采用上述技術(shù)方案，使得其既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)滅弧室真空度的在線連續(xù)監(jiān)測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)在線間斷監(jiān)測(cè)；對(duì)滅弧室真空度的監(jiān)測(cè)既可以實(shí)現(xiàn)大范圍的監(jiān)測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)高精度的監(jiān)測(cè)；既可連續(xù)在線監(jiān)測(cè)快速漏氣的滅弧室，亦可精確地在線監(jiān)測(cè)慢速漏氣的滅弧室。

圖1為本實(shí)用新型所述的在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型所述的在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置中勵(lì)磁線圈裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型所述的在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)施例中的在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置包括三個(gè)勵(lì)磁線圈裝置，其分別對(duì)應(yīng)設(shè)置于三相滅弧室的外側(cè)，A、B、C三相勵(lì)磁線圈裝置固定安裝于開(kāi)關(guān)柜的在接地機(jī)殼11上，A、B、C三相滅弧室內(nèi)均設(shè)有屏蔽罩12，屏蔽罩12內(nèi)設(shè)有相對(duì)設(shè)置的一對(duì)觸頭13，以及分別與一對(duì)觸頭連接的導(dǎo)桿14。測(cè)控單元，其與三個(gè)勵(lì)磁線圈裝置分別連接；充電電容，其與測(cè)控單元連接，接收測(cè)控單元的控制依次與所述各勵(lì)磁電流輸入端連接，以輪流向各勵(lì)磁線圈裝置充電；通信單元，其與所述測(cè)控單元連接，接收測(cè)控單元的控制依次與所述各勵(lì)磁電流輸出端連接，以輪流采集各勵(lì)磁線圈裝置輸出的離子電流信號(hào)(即磁控放電離子電流)；數(shù)據(jù)處理單元，其與所述通信單元連接，對(duì)接收自通信單元的離子電流信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。如圖2所示，勵(lì)磁線圈裝置均包括弧形勵(lì)磁線圈外殼10，其內(nèi)設(shè)有勵(lì)磁線圈1，從圖中可以看出弧形勵(lì)磁線圈外殼10的弧形與滅弧室的外殼相匹配；中空的引線柱8，其一端與弧形勵(lì)磁線圈外殼10連接，其另一端設(shè)有勵(lì)磁電流輸入端7，勵(lì)磁線圈的引線9設(shè)于所述引線柱內(nèi)，與勵(lì)磁電流輸入端7連接；中空的離子柱3，其一端與弧形勵(lì)磁線圈外殼10 連接，其另一端設(shè)有勵(lì)磁電流輸出端6 ；屏蔽罩引出線2延伸至離子柱3內(nèi)，并與一個(gè)4ΜΩ 的高壓電阻4和一個(gè)業(yè)Ω的采樣電阻5在離子柱3內(nèi)串聯(lián)連接后，與勵(lì)磁電流輸出端6連接。本實(shí)施例中的弧形勵(lì)磁線圈外殼是由兩個(gè)不同半徑的薄壁環(huán)氧筒套起來(lái)，底部粘接上環(huán)氧板而成，引線柱8和離子柱3均為環(huán)氧筒。使用Φ 1.3mm漆包線繞制成三個(gè)弧形勵(lì)磁線圈1，勵(lì)磁線圈電感L 25mH，將其按120°均勻分布地放入弧形勵(lì)磁線圈外殼中?；⌒蝿?lì)磁線圈外殼、弓丨線柱環(huán)氧筒和離子柱環(huán)氧筒經(jīng)過(guò)整體澆注，三等分切割，即一次性制成三個(gè)連接有引線柱和離子柱的弧形勵(lì)磁線圈外殼，弧形勵(lì)磁線圈外殼具有承受75kY沖擊耐壓和42kY的一分鐘工頻耐壓的良好絕緣。使用時(shí)，采用系統(tǒng)電壓始終在，A、B、C三相滅弧室內(nèi)施加一個(gè)220v的工頻交流電場(chǎng)。屏蔽罩電位輸出信號(hào)由高壓電阻4和采樣電阻5分壓獲得。當(dāng)滅弧室真空度完全劣化時(shí)，最大屏蔽罩電位信號(hào)有效值Umax ^ VXr/R，IOkV真空開(kāi)關(guān)相電壓V 6. 6kY，高壓電阻 R = 4M Ω，采樣電阻r = 3k Ω，故Umax ^ 5V。在屏蔽罩外接離子柱，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，滅弧室真空度合格時(shí)，U ^ 0，若此時(shí)滅弧室真空度出現(xiàn)劣化情況，屏蔽罩電位就會(huì)升高，U最高可升高到5V左右，故根據(jù)屏蔽罩電位的變化就可以判斷滅弧室真空度是否劣化。同時(shí)對(duì)A、B、C三相滅弧室依次輪流進(jìn)行高精度監(jiān)測(cè)由單片機(jī)測(cè)控單元控制雙向硅接通220V交流電源，經(jīng)倍壓整流，對(duì)充電電容充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到1700V，充電完成后， 控制單向硅導(dǎo)通，使充電電容經(jīng)由勵(lì)磁電流輸入端7、勵(lì)磁線圈引線9對(duì)A相勵(lì)磁線圈裝置放電，從而在A相滅弧室內(nèi)產(chǎn)生脈沖軸向磁場(chǎng)，由于滅弧室內(nèi)始終存在工頻交流電場(chǎng)，在內(nèi)部壓強(qiáng)KT1 時(shí)。就可以經(jīng)由A相勵(lì)磁線圈裝置的勵(lì)磁電流輸出端6采集出A相的離子電流信號(hào)(磁控放電離子電流)。由單片機(jī)測(cè)控單元控制，間斷地(每隔1小時(shí)測(cè)量一次)分別輪流檢測(cè)A、B、C三相滅弧室的離子電流，再通過(guò)通信單元將檢測(cè)到的離子電流傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本實(shí)施例中充電電容C= 1650 μ F，它由8個(gè) 3300 μ F/450V的電解電容經(jīng)過(guò)四級(jí)倍壓整流組成。由公式T= π (LC) 1/2可計(jì)算出勵(lì)磁電流脈寬T = 20ms。充電電容C上的電荷CU在(T/2)時(shí)間內(nèi)放電完畢，其平均放電電流為 CU/(T/2)，故勵(lì)磁電流峰值 I = ( π /2) CU/ (T/2) = (3. 14/0. 02) X 0. 00165 X 1700 440A。 磁控放電過(guò)程中，施加了脈寬20ms的脈沖磁場(chǎng)，其時(shí)刻是隨機(jī)的，故測(cè)得的離子電流i是半個(gè)周波，該半個(gè)周波與系統(tǒng)電壓施加的工頻交流電場(chǎng)的電壓V是同相位的。當(dāng)滅弧室真空度完全劣化時(shí)，磁控放電離子電流最大，其峰值可以由imax 1.414V/R估算。IOkV真空開(kāi)關(guān)相電壓V 6. 6kY，高壓電阻R = 4M Ω，故imax ^ 2300 μ Α。當(dāng)滅弧室真空度不合格，真空壓強(qiáng)P>6X10_2!^時(shí)，磁控放電離子電流i = 1000 2300 μ A。當(dāng)滅弧室真空度合格時(shí)， 磁控放電離子電流i = 0 1000 μ Α,故通過(guò)檢測(cè)磁控放電離子電流就可判定滅弧室真空度是否合格。要注意的是，以上列舉的僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，顯然本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，隨之有著許多的類(lèi)似變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員如果從本實(shí)用新型公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置，其設(shè)置于真空開(kāi)關(guān)的三相滅弧室外側(cè)，所述各相滅弧室內(nèi)均設(shè)有一屏蔽罩，其特征在于，所述在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置包括三個(gè)勵(lì)磁線圈裝置，其分別對(duì)應(yīng)設(shè)置于三相滅弧室外側(cè)，所述每一個(gè)勵(lì)磁線圈裝置均包括一弧形勵(lì)磁線圈外殼，其內(nèi)設(shè)有勵(lì)磁線圈，所述弧形勵(lì)磁線圈外殼與各相滅弧室的外殼相匹配；一中空的引線柱，其一端與所述弧形勵(lì)磁線圈外殼連接，其另一端設(shè)有一勵(lì)磁電流輸入端，所述勵(lì)磁線圈的引線設(shè)于所述引線柱內(nèi)，與所述勵(lì)磁電流輸入端連接；一中空的離子柱，其一端與所述弧形勵(lì)磁線圈外殼連接，其另一端設(shè)有一勵(lì)磁電流輸出端；一屏蔽罩引出線延伸至所述離子柱內(nèi)，并與一高壓電阻和一采樣電阻在所述離子柱內(nèi)串聯(lián)連接后， 與所述勵(lì)磁電流輸出端連接；一測(cè)控單元，其與所述三個(gè)勵(lì)磁線圈裝置分別連接；一充電電容，其與所述測(cè)控單元連接，接收測(cè)控單元的控制依次與所述各勵(lì)磁電流輸入端連接，以輪流向所述各勵(lì)磁線圈裝置充電；一通信單元，其與所述測(cè)控單元連接，接收測(cè)控單元的控制依次與所述各勵(lì)磁電流輸出端連接，以輪流采集各勵(lì)磁線圈裝置輸出的離子電流信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置，其特征在于，還包括一數(shù)據(jù)處理單元，其與所述通信單元連接，對(duì)接收自通信單元的離子電流信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置， 其特征在于，所述高壓電阻的電阻值為1ΜΩ 10ΜΩ，所述采樣電阻的電阻值為IkQ IOkQ。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種在線監(jiān)測(cè)智能開(kāi)關(guān)柜真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的裝置，其包括三個(gè)勵(lì)磁線圈裝置，其分別對(duì)應(yīng)設(shè)置于三相滅弧室的外側(cè)，所述各勵(lì)磁線圈裝置均包括一弧形勵(lì)磁線圈外殼，其內(nèi)設(shè)有勵(lì)磁線圈；一中空的引線柱，其一端與弧形勵(lì)磁線圈外殼連接，其另一端設(shè)有一勵(lì)磁電流輸入端，勵(lì)磁線圈的引線設(shè)于引線柱內(nèi)，與勵(lì)磁電流輸入端連接；一中空的離子柱，其一端與弧形勵(lì)磁線圈外殼連接，其另一端設(shè)有一勵(lì)磁電流輸出端；一屏蔽罩引出線延伸至離子柱內(nèi)，并與一高壓電阻和一采樣電阻在離子柱內(nèi)串聯(lián)連接后，與勵(lì)磁電流輸出端連接；一測(cè)控單元，其與三個(gè)勵(lì)磁線圈裝置分別連接；一充電電容，其與測(cè)控單元連接；一通信單元，其與測(cè)控單元連接。
文檔編號(hào)H01H33/668GK202110999SQ20112017771
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者于龍, 姜東升, 孫忠慶, 安立勇, 崔靜, 徐克峰 申請(qǐng)人:山東魯億通智能電氣股份有限公司