專利名稱：用于監(jiān)視開關(guān)柜之泄漏率且具有高可靠性的密度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)視填有一定壓力之介電氣體的電開關(guān)柜泄漏率的密度傳感器，該傳感器包括從外部安裝到柜體厚度方向上且與介電氣體連通的固定支撐件。
這種傳感器的一個(gè)實(shí)際例子包括安裝在金屬包層柜體內(nèi)的發(fā)生器或網(wǎng)絡(luò)電路斷路器，或是金屬箱內(nèi)的變電分站，柜體內(nèi)含有幾巴壓力的六氟化硫SF6。把密度傳感器從外側(cè)固定到柜體上并通過(guò)比較在使用電路斷路器期間得到的密度讀數(shù)而達(dá)到監(jiān)視介電氣體從柜中漏出的速率之目的。由于泄漏是不可避免的，所以既使是泄漏量很小，在幾年以后密度也會(huì)逐漸達(dá)到閾值之下，這時(shí)電路斷路器或開關(guān)的工作就不再可靠。此后需要注入介電氣體以便把密度值提高到正常值，例如相當(dāng)于3.5巴。當(dāng)超過(guò)閾值時(shí)，通常的做法是發(fā)出警報(bào)使電路斷路器動(dòng)作，具體地說(shuō)是繼續(xù)注入介電氣體。
密度傳感器包括設(shè)在固定支撐件內(nèi)部并與介電氣體連通的壓力檢測(cè)器和溫度檢測(cè)器，以及用于針對(duì)同時(shí)獲得的每一對(duì)壓力和溫度值P、T計(jì)算氣體密度的測(cè)量單元。


圖1中的曲線21涉及一個(gè)用上述類型的傳感器進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。把金屬包層柜體安裝到露天工作位置上，這是一個(gè)占據(jù)較大面積的柜體，電開關(guān)在柜體上工作。沿縱向和沿實(shí)驗(yàn)所述方向伸延的柜體其工作方向?yàn)闁|西方向。把密度傳感器固定在柜體的一端上以便使其僅在下午暴露于太陽(yáng)的輻照下。曲線21表示根據(jù)同時(shí)得到的每一對(duì)壓力和溫度讀數(shù)算出的密度，它展示了傳感器的兩種不同特性。第一種特性的特征在于在約3.5巴的名義值時(shí)密度保持為平緩狀21A，而且與在白天且沒(méi)有足夠陽(yáng)光照射時(shí)讀取的每對(duì)壓力及溫度讀數(shù)相對(duì)應(yīng)。與在白天且有足夠陽(yáng)光照射時(shí)得到的讀數(shù)相對(duì)應(yīng)的第二種特性的特征在于密度為日間變化部分21B，在該過(guò)程中密度開始時(shí)大于名義值而隨后小于名義值，其正負(fù)部分之間的轉(zhuǎn)換實(shí)際上對(duì)應(yīng)于太陽(yáng)的最高點(diǎn)。
正如由在沒(méi)有足夠太陽(yáng)照射下獲取讀數(shù)的每一天得到的平緩曲線所示，柜體內(nèi)的SF6的實(shí)際密度保持不變并等于其名義值。事實(shí)上，在有足夠太陽(yáng)照射時(shí)密度的日變化代表了測(cè)量假象。當(dāng)計(jì)算密度時(shí)，由于容易僅利用沒(méi)有足夠陽(yáng)光照射的條件下獲得的讀數(shù)，這種假象并不妨礙對(duì)柜體泄漏率的監(jiān)視。然而，如圖1中的20所示，當(dāng)在有足夠陽(yáng)光的日子計(jì)算出的密度值中的日變化幅度降到明顯低于密度閾值時(shí)便會(huì)出問(wèn)題。特別是在運(yùn)行幾年之后當(dāng)由于不可避免的少量泄漏而使柜體內(nèi)所含氣體的密度在任何情況下移近閾值時(shí)就會(huì)發(fā)生這些問(wèn)題。當(dāng)超過(guò)閾值時(shí)，由根據(jù)密度傳感器在有足夠陽(yáng)光的日子里計(jì)算的密度變化中的負(fù)值部分啟動(dòng)警報(bào)，而當(dāng)在幾個(gè)星期乃至幾個(gè)月內(nèi)都沒(méi)有真正超過(guò)密度閾值的情況下，則不宜報(bào)警。
本發(fā)明的目的是提供一種用于監(jiān)視電子開關(guān)柜泄漏率的密度傳感器，該傳感器在檢測(cè)超過(guò)密度閾值方面提供了較好的可靠性。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是尋求把密度傳感器的測(cè)量假象轉(zhuǎn)換成其值總是等于或大于名義值的密度變化，從而避免出現(xiàn)以不適宜方式超過(guò)密度閾值的危險(xiǎn)。
為此，本發(fā)明提供一種用于監(jiān)視填有一定壓力介電氣體的電開關(guān)柜泄漏率的密度傳感器，該傳感器包括從外部安裝在柜體厚度方向上且與介電氣體連通的固定支撐件，所述傳感器的特征在于在密度傳感器的固定支撐件外周設(shè)有一個(gè)輻射器。
輻射器通過(guò)在密度傳感器的固定支撐件和柜體周圍的環(huán)境介質(zhì)(通常為大氣)之間形成熱交換，而改變溫度檢測(cè)器和介電氣體的熱平衡從而把在有陽(yáng)光的日子里算出的包含正值部分和負(fù)值部分的密度變化轉(zhuǎn)換成只包含正值部分的變化。這意味著消除了因?yàn)閺挠凶銐蜿?yáng)光時(shí)得到的讀數(shù)所產(chǎn)生的測(cè)量假象而引起的以不合適方式超出密度閾值的任何危險(xiǎn)。
不過(guò)應(yīng)該看到，與用密度傳感器在稍后連續(xù)檢測(cè)的真正泄漏相比，在有足夠陽(yáng)光照射的情況下進(jìn)行讀數(shù)的過(guò)程中用本發(fā)明所述傳感器計(jì)算的和僅限制為正值的密度變化保持較小幅值。同樣，對(duì)柜體來(lái)說(shuō)正變化的幅值將不會(huì)在超過(guò)高密度閾值時(shí)有任何不利影響。
通過(guò)結(jié)合附圖閱讀以下說(shuō)明將更易于理解本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
圖1表示兩組密度讀數(shù)曲線，其中一條曲線是用沒(méi)有輻射器的密度傳感器得到的，而另一條曲線是用本發(fā)明的密度傳感器得到的。
圖2是表示安裝了本發(fā)明所述密度傳感器的電開關(guān)柜示意圖。
圖3是本發(fā)明所述密度傳感器的放大視圖。
本發(fā)明涉及用于監(jiān)視填有帶一定壓力的介電氣體之電開關(guān)柜泄漏率的密度傳感器，該裝置設(shè)有從外部安裝在柜體厚度方向上且與介電氣體連通的固定支撐件。圖2中示出了密度傳感器5和電開關(guān)柜3。作為一個(gè)實(shí)例，開關(guān)可以是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)電路斷路器或發(fā)生器電路斷路器，或是一個(gè)金屬包覆的變電分站，而且該開關(guān)位于柜體3內(nèi)部，柜中注入壓力約為3.5巴的介電氣體7例如SF6。柜體3具有柱形中心體3C且由兩個(gè)相對(duì)的蓋體3A和3B封閉，所述蓋體用螺栓固定到中心體3C上。能從圖3中看到的密度傳感器5是一個(gè)傳統(tǒng)型的傳感器，其外部設(shè)有一個(gè)安裝著測(cè)量單元5A的柱形固定支撐件5B，支撐件5B的另一端終止于螺紋管5C，螺紋管可以旋入通過(guò)柜體厚度形成的通道9以與介電氣體連通。從外部把密度傳感器安裝到柜體上并借助于六角頭5D將其固緊。將壓力檢測(cè)器和溫度檢測(cè)器罩在固定支撐件5B內(nèi)并以保護(hù)管5E的形式伸出螺紋管5C以與包含在穿過(guò)柜體3的通道9中的介電氣體7連通。壓力和溫度檢測(cè)器與密度傳感器的測(cè)量單元5A相連并分別向測(cè)量單元提供表示檢測(cè)壓力P和檢測(cè)溫度T的信號(hào)。集成在測(cè)量單元5A中的電路用于根據(jù)同時(shí)測(cè)到的每一對(duì)壓力和溫度值確定密度值，所說(shuō)電路采用的是介電氣體的狀態(tài)方程。將每個(gè)密度值輸送到監(jiān)視單元，監(jiān)視單元將每個(gè)密度值與低閾值和高閾值進(jìn)行比較，當(dāng)密度值超過(guò)兩個(gè)閾值時(shí)將觸發(fā)報(bào)警。
按照本發(fā)明，在密度傳感器的固定支撐件的外周上設(shè)有一個(gè)輻射器。在圖2和圖3中，示出了一個(gè)由兩部分11A和11B構(gòu)成的輻射器11，輻射器的每一部分上具有四個(gè)相同的肋板11C以增加輻射器和周圍空氣之間的熱交換面積。每一部分11A和11B上具有一個(gè)半柱形凹口11D從而能借助兩個(gè)通過(guò)孔13A、13B、15A和15B穿過(guò)兩部分11A和11B的裝配螺釘13和15將兩部分壓在柱形固定支撐件5B外周上。在圖2中，所示輻射器11安裝在固定支撐件5B的外周上并同時(shí)與固緊螺母5D相接觸以便對(duì)包含在通道9內(nèi)部的溫度檢測(cè)器和介電氣體之間形成的熱交換產(chǎn)生影響。圖1表示由本發(fā)明的密度傳器根據(jù)同時(shí)測(cè)得每一對(duì)壓力和溫度值計(jì)算出的密度值曲線23。圖1中還示出了上述曲線21。此外，從23A處可以看到輻射器溫度沒(méi)有對(duì)于在沒(méi)有足夠陽(yáng)光照射時(shí)的讀數(shù)改變密度傳感器的特性。因此這筱第一結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)用本發(fā)明的密度傳感器僅根據(jù)在白天且在沒(méi)有足夠陽(yáng)光照射的情況下得到的讀數(shù)來(lái)監(jiān)視柜體泄漏率。此外，可以看到，對(duì)于有足夠陽(yáng)光下獲取讀數(shù)密度傳感器的第二特性發(fā)生變化，其中由本發(fā)明的密度傳感器提供的密度值總是等于或大于密度實(shí)值，其具有在上午增大而在下午減小的變化部分23B。
一種可用于說(shuō)明本發(fā)明密度傳感器特性的解釋如下。在測(cè)壓的同時(shí)測(cè)量溫度的目的在于進(jìn)行可能的溫度補(bǔ)償和由此可以忽略壓力降，不是由于介電氣體從柜體產(chǎn)生質(zhì)量損失或泄漏，而是由于在溫度降低的影響下使介電氣體收縮所造成的壓力降。然而，由此提供的對(duì)壓力的溫度補(bǔ)償只有在測(cè)得的溫度降與由溫度檢測(cè)器測(cè)得的和介電氣體的真實(shí)溫度之間必然存在的溫度差相比足夠大時(shí)才是有效的，所述介電氣體中埋設(shè)有檢測(cè)器而且壓力檢測(cè)器在介電氣體的附近測(cè)量壓力。如果用溫度傳感器測(cè)得的溫度大于介電氣體的真實(shí)溫度，那么如果要借助于測(cè)得的溫度來(lái)補(bǔ)償測(cè)得的壓力，則密度傳感器將計(jì)算低于真實(shí)密度的密度值。同樣，如果測(cè)得的溫度低于介電氣體的真實(shí)溫度，那么密度傳感器將計(jì)算通過(guò)溫度補(bǔ)償而高于實(shí)真密度的密度值。在圖1所示的實(shí)例中，溫度檢測(cè)器與介電氣體和自身安裝在柜體厚度方向上的傳感器的固定支撐件進(jìn)行熱交換。因此，檢測(cè)器和介電氣體之間的熱平衡受固定支撐件和柜體的影響。在沒(méi)有陽(yáng)光的情況下，柜體和支撐件對(duì)介電氣體和溫度檢測(cè)器的熱平衡影響可忽略不計(jì)，所以測(cè)得的溫度非常接近介電氣體的真實(shí)溫度從而密度傳感器計(jì)算的密度值基本上就是真實(shí)值。從邏輯上講，希望在這種條件下，使放在固定支撐件外周上并緊靠柜體的輻射器自身沒(méi)有熱效應(yīng)。從與在日間且沒(méi)有足夠陽(yáng)光下讀取的數(shù)據(jù)有關(guān)的曲線21A和23A中的確看到了這個(gè)效果。然而，在有足夠陽(yáng)光的情況下，固定支撐件和柜體將在一天的不同時(shí)間段以不同的方式打破溫度檢測(cè)器和介電氣體之間的熱平衡。在上午，密度傳感器處在遮陰處，所以固定支撐件和與之接觸的溫度檢測(cè)器受熱比介電氣體慢，介電氣體吸收由自身暴露于陽(yáng)光照射下的柜體傳遞的熱。在設(shè)有可切斷從介電氣體向大氣進(jìn)行熱傳遞的輻射器的情況下，檢測(cè)器和固定支撐件的加熱速度進(jìn)一步降低。這意味著，由溫度檢測(cè)器測(cè)到的溫度低于介電氣體的真實(shí)溫度，這將使密度傳感器提供的密度值高于真實(shí)值，如圖1中的變化曲線21B和23B的正值部分所示，在設(shè)有輻射器的情況下這個(gè)差值變大。在下午，原先處于遮陰處的傳感器漸漸暴露于陽(yáng)光的照射下。由于介電氣體、固定支撐件和檢測(cè)器具有不同的熱慣性，所以傳感器的溫度以及與之接觸的溫度檢測(cè)器的溫度上升得比介電氣體的溫度快得多。結(jié)果，如可從曲線21B中看到的那樣，密度傳感器傳遞的是低于真實(shí)密度值的密度值。在設(shè)有輻射器的情況下，因被抽成大氣壓力的柜體(其自身暴露于太陽(yáng)照射下)施加了熱，而使固定支撐件和檢測(cè)器的溫度上升速度減慢。固定支撐件和檢測(cè)器的加熱速度因輻射器而減慢，所以在下午它們的溫度也不會(huì)大于介電氣體的真實(shí)溫度。在這種情況下，如從曲線23B中看到的那樣，提供的密度將保持與真實(shí)密度相等或大于真實(shí)密度。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，密度傳感器上設(shè)有一個(gè)可防止太陽(yáng)照射的罩子。在圖2和3中，用螺釘13和15把例如用反射金屬制成的罩子17固定到輻射器11的組成部分11A上以便使照射傳感器的光線和一部分照在安裝傳感器之通道9附近的柜體上的光線反射。優(yōu)選的制造螺釘13和15的材料是不易導(dǎo)熱的材料，例如尼龍，從而使輻射器罩隔熱。在這個(gè)實(shí)施例中，可以看到，罩子增強(qiáng)了輻射器的效果，其使得根據(jù)有足夠陽(yáng)光得到的讀數(shù)計(jì)算出的密度值高于沒(méi)有設(shè)置罩子時(shí)密度傳感器提供的密度值。所以制定了優(yōu)化輻射器肋板數(shù)量的計(jì)劃，以便使有罩子時(shí)的密度傳感特性基本上等于無(wú)罩子時(shí)的特性。
最后，柜體在安裝位置上東西定向表示最小限度地暴露于陽(yáng)光照射下，所以圖1的結(jié)果表示了一種特別優(yōu)選的應(yīng)用，但是其并不對(duì)本發(fā)明的密度傳感器構(gòu)成限制。
權(quán)利要求
1．一種用于監(jiān)視填有一定壓力介電氣體(7)的電開關(guān)柜(3)泄漏率的密度傳感器(5)，該傳感器包括從外部安裝在柜體厚度方向且與介電氣體連通的固定支撐件(5B)，所述傳感器的特征在于在密度傳感器的固定支撐件(5B)外周設(shè)有一個(gè)輻射器(11)。
2．如權(quán)利要求1所述的密度傳感器，其中在輻射器上方設(shè)有罩子(17)。
3．如權(quán)利要求2所述的密度傳感器，其中用由不易導(dǎo)熱的材料制成的螺釘(13,15)把罩子固定到輻射體上。
全文摘要
一種用于監(jiān)視填有一定壓力介電氣體(7)的電開關(guān)柜(3)泄漏率的密度傳感器(5),該傳感器包括從外部安裝在柜體厚度方向且與介電氣體連通的固定支撐件(5B),在密度傳感器的固定支撐件(5B)外周設(shè)有一個(gè)輻射器(11),從而以消除任何不適宜地超過(guò)密度下閾值之危險(xiǎn)的方式來(lái)轉(zhuǎn)換因柜體和傳感器暴露于陽(yáng)光照射下而得到的測(cè)量結(jié)果。
文檔編號(hào)H01H33/02GK1224155SQ9812456
公開日1999年7月28日 申請(qǐng)日期1998年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月23日
發(fā)明者讓-瑪蒙耶 申請(qǐng)人:Gec阿爾斯托姆T&D公司