真空断路器在线运行检测的探讨
2021-02-05 670
真空断路器与少油断路器相比具有明显的优越性,它的突出优点是:寿命长、维护少、体积小、无油化。但是,真空断路器目前还没有油断路器那样完善的运行依据以及维护导则,所以对它的在线检测装置和研制势在必行,这样可以推动真空断路器及成套设备向着高水平的规范化、标准化及完善化方向发展。
目前对真空断路器完好态的检测一般为静态检测和动态检测,主要内容又分为外表观测法和电气实验法,两者也时常结合进行。
(1)静态外表观察法:
这种方法主要是审视真空断路器生产周期(包括运行期)、真空泡的外表洁静度(无伤痕、无污迹、灭弧室内是否变色),以及测量真空断路器触头磨损程度(测量触头行程求得)
(2)动态外表观测法:
这种方法主要在运行中进行,主要内容有断路器运行中有无杂音和其它异常声响,真空泡内有无辉光(断流时较明显),以及断路器各连接点试温腊片是否熔化。
(3)电气实验法:
实验的内容:①主导电回路的接触电阻测量(一般为40~60μΩ)。
②绝缘电阻测量(2500V摇表:大修时大于1000mΩ,小修或预试大于500mΩ)。
③工频耐压实验(因目前我国中压真空断路器研制还刚起步,故现就10kV而言大修及投运前:断口对地;断口间;相间均为42kV)。
④高压感应法:这种检查的方法是在静态时对真空泡施加一定的高压(与工频耐压近似),然后经感应后测得真空泡的真空度是否下降,这种方法的优点是设备小巧、重量轻、现场操作方便。
真空断路器不合格现象的出现除固有寿命终止外,也不可排除外力所致,但真空度若有所下降则异常现象将频繁出现且使服役期将大大缩短。
上述各种检测方法虽然在运行中可起到一定的作用,但这些方法必需在静态(检修态)才能进行较可靠的判断。
根据开关生产厂家说明书提示和省电力实验所提供的*新资料表明研制一种在线检测装置(目前还未见国内外有报道)很有必要。
对真空实行测量的方法很多,适合真空断路器应用的检测方法据笔者所知有以下几种:
(1)超声波检测法:
本方法是利用超声波穿透物体的物理特性从而对真空泡进行真空度下降的测量。
气体中超声波传导的速度与其传递介质密度有关,并且速率较均匀,约在344m/s±。超声波在真空中传导时没有横向波,也没有因温度所引起的不稳定干扰因素而且超声波易于成束发射,扩散角可做的很窄,这样可得到*大的声压强度,所以超声波的指向性好,反射特性也很好较适合进行真空泡遥测。
(2)光电检测法:
高压辉光中的光谱成份很丰富,十分方便光敏器件的检测。
在10kV线路中,当真空泡真空度下降到2~8`t在分断高压电流时即有辉光出现,利用光敏器件检测真空泡断流时的辉光光谱(量)来判断真空泡的真空度是否下降,如果这时光敏器件对检测到的量进行初加工,然后送往中央信号可作为检测真空泡是否能够继续服役的依据信号。
(3)电容电桥检测法:
C=εΑ/α=εγεο
式中 C——平板电容器的电容量
Α——电容器极板面积
εο——真空介电常数
ε——介电常数
d——极板间距
εγ:极板间介质的相对常数
根据电容量构成的基本原理,在实际检测中,只要上式中的d、A、εγ三个参数中的二个保持不变,电桥就能在给定条件下取得稳定。如果三个参数有一个发生变化,即真空泡的真空度下降,真空泡内会有一定的电离现象,并由此产生的微弱电离子游离于电容极板间。此时电容极板间的介电常数也将发生变化,使电桥失去平衡。
即使真空度下降的十分缓慢,但是一旦有断流动作,同样会产生一定量的电离子散射到真空泡内,当达到一定量时也将使极板间介质的相对常数发生变化,使电容电桥平衡参数也发生变化。
具体的实施方法可在真空泡的外壁涂镀一层金属膜与真空包内导体之间构成电容,当真空度下降时,电容量将生变化以此判断断路器是否要进行检修或更换。
但是,上述方法都有一定的局限性,而且装置复杂。下面一种方法具有较好的应用效果,但目前为止,还未见有厂家研究。
(4)主动光谱法:
此法电(阻)容法的改进型。其主要构造方案是真空包与检测装置之用金属膜和高值电阻与氖泡加光导纤维与大地的共同作用实现。
具体方案可以是:
在真空泡包壁上镀(贴)一层金属膜,经高阻与一低压氖泡串联,(或者金属膜与氖泡连接后再经高阻与地构成串联)并且在氖泡内(上)埋设光导纤维。当真空泡真空度下降时,通过电场感应使氖泡起辉,光纤把检测到的光信号送到处理装置经初步加工后再送到中央信号或运动装置。
采用光纤进行远距离采样,从而达到在线检测装置与被测装置的有效电气绝缘,而且抗各种干扰能力也大大提高,结构也大大简化,易于标准化流水作业,运行中的维护量也大大下降。如果这种方法能在真空普泡壳的制造过程中就有所构造,将为在线检测装置成为现实带来极大方便。
在上述这些在线检测方法中,要解决好的问题有:
(1)测量装置与被测装置之间应有较好的电气隔离,当故障时不能产生寄生故障。
(2)检测装置应有较好的抗干扰、抗冲击、抗震动性能。
(3)检测装置应能够连续长期稳定可靠工作,并有维护少和适量调整余度,尽量做到其自身寿命在无外因素破坏下不小于真空泡寿命。
上述几项介绍,也许有一些实际研究的价值,上述几款方案中依我们之见有光电检测法和主动光谱法对不透明的(陶瓷)真空泡,效果*好,检测装置与被检测装置之间的电绝缘能力较好,即使是特殊故障情况下也无连带的电气寄生故障。
另外,目前真空断路器的三相之间大多无机械装置隔离(部分带有绝缘筒),即使有绝缘筒的真空断路器,但是由于绝缘筒的特有结构,在我局也多次发现有相间放电现象。为了避免不必要的麻烦和安全持久稳定的运行,*好在A与B,B与C之间加装一块绝缘薄板,以防止相与相之间的不测故障。