[发明专利]一种高压断路器真空度在线监测实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种高压断路器真空度在线监测实验装置及方法，通过采用动导杆的悬空设计，解决了灭弧室触头高压容易击穿抽/充气系统的难题，增强了对实验操作人员的安全保护；将抽气孔设计在端盖上，大幅提高了灭弧室内真空度的可调性，以模拟实际的灭弧室内真空度缓慢下降和波纹管突然破裂导致的内部压强瞬间增大两种情况，采用天线来实现非接触式的信号采集，基于电磁波法对真空开关内部真空度进行监测，同时用电流传感器和瞬态对地电压传感器采集相应信号作为对比验证，能够实现真空灭弧室的等效模拟，可靠调节灭弧室内真空度；腔室能够耐受正压力和负压力，能够在不接触灭弧室、不改变灭弧室结构的同时准确、可靠地对灭弧室内真空度进行监测。

技术领域

本发明属于高压真空断路器电气故障检测技术领域，具体涉及一种高压断路器真空度在线监测实验装置及方法。

背景技术

断路器是电力系统中重要的电气控制设备。其中真空断路器体积小、开断性能好、运行寿命长(可达30年)，而且没有爆炸危险，维修工作量小，因此发展迅速，生产量不断上升。我国在20世纪60年代就开始研究真空灭弧室，70年代初开始生产真空灭弧室和真空断路器，目前我国已经是生产大国。随着技术愈发进步成熟，12kV及40.5kV电压等级中真空断路器有逐渐取代SF6断路器的趋势，20世纪初已经成功研制成功126kV户外真空断路器。大容量、高电压等级的真空断路器是未来的发展趋势。随着社会发展和人们经济水平的提高，对电力系统的可靠性和稳定性提出了更高的要求。虽然真空断路器故障率较小，但是一旦发生故障将造成严重的经济损失。因此对真空断路器进行状态监测，及时发现缺陷和故障，成了人们关注的热点。

真空灭弧室具有封闭结构，很难对其内部状态进行监测。又由于真空断路器常用于高压线路中，现场获取其状态信息比较困难，且一般从正常状态到故障状态的时间很久，使得研究数据获取困难。很多研究者通过建立实验平台模拟真实运行中的真空断路器进行研究，但是在保证绝缘安全的情况下，很难做到等效模拟，灭弧室内真空度调节不够稳定可靠。因此，实验平台必须能够保证实验人员和设备安全，还要使得灭弧室内真空度可靠调节，模拟真实运行中的真空断路器中真空度降低的情况，在其灭弧性能劣化时发生开断失败或者放电现象，并且能够方便研究人员观察放电现象和放点位置。同时高压真空断路器所处的电磁环境复杂，存在多种电磁噪声和电场干扰，加大了监测难度。目前对真空灭弧室内真空度主要有离线式和在线式两类检测方法。离线式检测需要高压真空断路器退出运行，且定期检修会造成人力物力浪费。在线式监测可以对断路器实现实时的状态监测，发现故障及时报警，符合未来的发展趋势。但现有在线式监测技术还不够成熟，适用性较差。比如耦合电容法需要放置探测电极，且由于形成耦合电容，对断路器各部分的绝缘造成威胁；内置传感器法通过改变灭弧室内部结构，内置真空度传感器实现在线监测；电光测量法可以实现非接触式的监测，但是光学元件工作稳定性差，且成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压断路器真空度在线监测实验装置及方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高压断路器真空度在线监测实验装置，包括真空灭弧室、抽真空装置、检测装置和工频高压源，真空灭弧室包括外壳、上端盖和下端盖，外壳固定于上端盖和下端盖之间，外壳内设有静导杆，静导杆的一端与下端盖固定连接，静导杆的另一端固定连接有动导杆，动导杆的端部与上端盖间隔设置，静导杆与动导杆连接处外圈间隔设有屏蔽罩；工频高压源连接于下端盖，下端盖采用导电材料，屏蔽罩连接有补偿电容，补偿电容的一端接地；上端盖和下端盖上均设有通气孔，抽真空装置连接与通气孔上；检测装置包括天线、电流传感器和瞬态对地电压传感器，天线间隔设置于真空灭弧室一侧，电流传感器连接于补偿电容的接地端，瞬态对地电压传感器连接于接地金属板上。

进一步的，天线与真空灭弧室间隔距离为0.5-1.5m。

进一步的，补偿电容大小为10.11pF。

进一步的，下端盖的下端固定连连接有用于支撑真空灭弧室并使之保持良好的绝缘性能的绝缘支柱。