真空断路器真空度检测方法研究现状与展望.pdf

第44卷 第“期 2018年6月 工矿自动化 Industry and Mine Automation Vol. 44 No. 6 Jun. 2018 文章编号671-251X201806-0006-05DOI 10. 13272/j. issn. 1671-251x. 2017120019 真 空 断 路 器 真 空 度 检 测 方 法 研 究 现 状 与 展 望 吴梦泽1，宋建成1，高云广1，陈姝姝1 1.太原理工大学煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室，山 西 太 原 030024; 2.太原理工大学矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室，山 西 太 原 030024 摘要介绍了真空断路器真空度检测方法观察法、工频耐压法、脉冲磁控放电法、屏蔽罩电位法等离 线式检测方法和耦合电容法、局部放电法、旋转电场探头法、X 射线法、内置传感器法等在线式检测方法的研 究现状，分析了各方法的检测原理、特点和应用情况。指出真空度离线式检测方法中脉冲磁控放电法和工频 耐压法因为成本低、 检测简单和重复性好， 成为目前应用最广泛的真空度检测方法， 但定期停机检查真空度 成为制约该类方法发展的最主要因素；真空度在线式检测方法可实时检测真空度，及时发现真空度的劣化， 但存在精度较低、成本高、 抗干扰能力和稳定性较差等问题，因此未得到广泛应用。提出提高真空度在线式 检测方法精度和融合多种真空度检测方法是真空断路器真空度检测方法的发展趋势。 关键词 真空断路器；真空灭孤室；真空度；真空度检测方法 中图分类号TD611 文献标志码A 网络出版地址Gttp //kns. cnki. net/kcms/detail/32. 1627. TP. 20180521. 1543. 002. html Research status and prospect of vacuum degree detection s for vacuum circuit breaker WU Mengze1’2，SONG Jiancheng1’2，GAO Yunguang1’2，CHEN Shushu1’ 2 1. Shanxi Key Laboratory of Mining Electrical Equipment and Intelligent Control, Taiyuan University of Technology’ Taiyuan 030024, China; 2. National 修回日期 2018-05-18;责任编辑盛男。 基金项目山西省科技重大专项项目（20131101029。 作者筒介吴梦泽“989 ）， 男， 山西万荣人， 硕士研究生， 研究方向为高电压与绝缘技术，E-mail40081108qq. com。 引用格式吴梦泽， 宋建成， 高云广， 等.真空断路器真空度检测方法研究现状与展望工矿自动化，2018,446-10. WU MengzeSONG Jian.chengGAO Yunguang， t al. Research status and prospect of vacuum degree detection s for vacuum circuit breaker[J]. Industry and Mine Automation,2018446 6-10. 2 0 1 8 年 第 6 期 吴 梦 泽 等 真 空 断 路 器 真 空 度 检 测 方 法 研 究 现 状 与 展 望 trends of vacuum degree detection for vacuum circuit breaker were proposed, which were improving accuracy of on-line vacuum degree detection and integrating multiple vacuum degree detection s. Keywords vacuum circuit breaker; vacuum interrupter; vacuum degree; vacuum degree detection 〇 引言〇 引言 真空断路器以真空作为灭弧介质， 具有分断能 力强、 电寿命长、 电弧不外露和运行可靠等优点， 真 空介质较油介质和SF“ 介质没有火灾和爆炸的危 险， 因此真空断路器广泛应用于煤矿供配电系统。 真空度是指绝对压力低于一个大气压的气体稀 薄程度， 真空度越高， 即气体压强越低。对于真空断 路器用真空灭弧室， 国家标准规定灭弧室真空度最 低 为 6. 6X 10-2 Pa， 在电力行业实际生产中， 一般在 真空度低于％ 33X 10-1 P a 时对灭弧室进行换修。 这是由于随着真空断路器使用年限增加， 灭弧室真 空度会下降， 在电场作用下， 动触头和静触头发射出 的电子和离子与气体分子发生碰撞概率增加， 灭弧 室内带电粒子足够多时会形成击穿， 难以保证绝缘 和灭弧性能， 无法可靠分断短路电流甚至负荷电流， 危及煤矿供配电系统安全％ 。因此， 对真空断路器 真空度进行检测具有重要意义。 目前真空度检测方法可分为离线式和在线式两 大类， 笔者对其检测原理、 特点和应用情况进行了分 析 ， 并展望了真空度检测方法的发展趋势。 1真空度离线式检测方法1真空度离线式检测方法 真空断路器真空度离线式检测通过定期对运行 中的断路器进行巡检， 或将断路器停运并利用相关 检测系统检查真空度。真空度离线式检测法主要包 括观察法、 工频耐压法、 脉冲磁控放电法和屏蔽罩电 位法。 1. 1 观察法 观察法是一种传统的凭经验定性判断真空度的 方法， 主 要 有 火 花 计 法 、 吸气剂薄膜法和弧光观 察法。 火花计法利用火花探漏仪沿灭弧室表面移动， 灭弧室内部残余气体会发生电离现象， 并由于气压 不同而产生不同颜色的辉光， 从辉光的强度和色彩 来判断真空度2 。若灭弧室内有淡青色辉光， 则真 空度良好;若灭弧室内呈红蓝色光， 则表明灭弧室已 经失效;若灭弧室内已处于大气状态， 则不会发光。 吸气剂薄膜法是在制造灭弧室时将玻璃管内壁 蒸散一层吸气剂， 该物质可通过自身颜色变化反映 真空度[3]。真空度良好时，吸气剂的薄膜像镜面一 样亮； 随着真空度降低， 吸气剂薄膜逐渐浑浊直至呈 色。 光观察法通过观察电 颜色变 来判断真空 度变化[4]。真空断路器开断电路正常时，电弧很微 弱、 呈 蓝 色文献[19]提出了一种新型双波纹管结构灭 弧室， 在其内部植人压力传感器， 传感器顶部装有压 力元件， 当真空度变化时， 元件受力发生变化， 传感 器向外输出信号来实现真空度在线检测， 检测精度 达 10 一 1 Pa;文献[20]通过植人金属间隙探头， 并采 用外置天线采集探头放电信号， 根据信号强度推断 真空度， 检测精度在10一 1 Pa左右。 3真空度检测方法展望3真空度检测方法展望 真空断路器真空度检测方法未来的研究重点主 要集中在以下方面 1提高真空度在线式检测方法精度。借鉴精 度较高的真空度离线式检测方法的思路， 研究离线 式检测向在线式检测转变的方法， 例如对目前较成 熟的脉冲磁控放电法进行在线式优化， 通过在灭弧 室外侧设置励磁线圈， 利用环氧树脂将励磁线圈和 灭弧室浇注成整体， 实现不拆卸灭弧室以实时在线 检测真空度； 通过融合其他学科高新技术， 探究新的 真空度检测参量来提高检测精度， 例如真空度与气 体分子数关系密切， 而气体分子数会影响光谱信号， 因此可通过分光仪采集H ， 0 原子密度光谱信号， 根 据 不 同 真 空 度 的 光 谱 信 号 强 度 不 同 来 判 断 真 空度。 “ 融合不同的真空度检测方法。例如将耦合 电容法与局部放电法相结合 一方面， 耦合电容法会 因干扰信号导致检测不准确，将局部放电数据作为 补充判据可有效提高耦合电容法的检测精度； 另一 方面，耦合电容法可有效拓宽局部放电法的检测 。 4结论4结论 1 真空度 检测方法 检测设备相 简单、 精确度高、 性价比高、 灵活性好、 操作方便等优 点 ， 在真空度检测领域应用范围较广， 且技术成熟， 但定期停机检查真空度造成的不便成为制约该类方 法发展的最主要因素。其中脉冲磁控放电法和工频 耐压法因其成本低、 检测简单和重复性好， 成为目前 应用最广泛的真空度检测方法。 “ 真空度在线式检测方法可实时检测真空 度 ， 及时发现真空度的劣化，但存在精度较低、成本 高、 抗干扰能力和稳定性较差等问题， 因此未得到广 用 。 “ 提高真空度在线式检测方法精度、 融合多 种真空 度 检 测 方 法将 真空 度 检 测 方 法 方向 。 参 考 文 献 （ References [ 1 ]李 喆， 冯国新.电气化铁路真空断路器灭弧室真空度 降低的原因分析及对策（ ] .科协论坛（ 下半月），2010 1183-84. 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