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放电脉冲原理在真空断路器在线监测中的应用
发布时间:2015-6-16    浏览次数:140

 真空断路器是近十几年来广泛应用于我国10~35kV 配电系统的一种电力开关,真空灭弧室内的慢性漏气是造成断路器绝缘下降的主要原因,开展真空断路器真空度在线监测具有重要意义。对放电高频脉冲检测原理的装置进行了分析,并在重庆电力公司江津供电局工程中进行了应用。

  真空断路器的常见故障包括机械故障和电气故障,而真空灭弧室的真空度下降是真空断路器运行中威胁电网安全的一个主要因素。国内研究者在如何监测灭弧室的真空度方面作了大量的工作,提出了各种理论上的在线检测方法。但在实际应用和推广上尚未取得很好的成效,主要是产品的实用性、准确性、成本等方面受到了一定限制。虽然现代生产工艺能保证真空灭弧室达到15d 左右的寿命,但由于受运输、使用、保管以及部分真空灭弧室生产材质中可能掺杂有杂质等方面的影响,会造成真空灭弧室的损坏和真空度的降低。因此,如何有效地在线监测运行中的真空断路器真空度的变化一直是行业内研究的课题。

1、真空度在线监测机理与监测方法
  目前,在线监测真空度主要有以下几种方法:一种是改变真空断路器结构,其真空灭弧室采用内置双波纹管的特殊设计;另一种是不改变真空断路器主体结构。

  当真空灭弧室内真空度下降时,其气体密度变大,绝缘特性下降,将导致屏蔽罩电位降低,引起屏蔽罩附近电场强度发生变化。同时金属导杆和触头及屏蔽罩之间出现微弱的放电,在内部气体压力进一步下降时,则会在系统高压的影响下在触头的边缘产生较强的电晕,并使金属导杆和触头及屏蔽罩之间产生明显的辉光放电现象。因此,在上述真空度下降时引起的各种电气和物理上的变化下衍生出各种检测方法,如检测屏蔽罩的电平变化法、检测周边电场变化的耦合电容法、电光变换法、利用电极和屏蔽罩放电时声发射的电声发射法及本文讨论的依据放电时屏蔽罩及触头附近放电电晕产生的放电高频脉冲法。

  以上几种检测方法各有优缺点,相对而言,不改变断路器的主体结构的检测方法更适用于用户的需求。基于放电现象检测方法检测的是真空度下降到一定程度时出现的放电高频脉冲信号,不受安装具体位置、灭弧室尺寸、系统电压对屏蔽罩电平和附近电场强度的影响,不改变已运行的断路器安装方式,安装时无须调试,在工程应用中有很强的实用性。

2、基于放电高频脉冲检测原理及应用
2.1、放电点电压值和放电发生的因素

  由于灭弧室内真空度下降时会形成放电电晕,并破坏电极间气体的绝缘,因此会影响真空断路器断路部分的性能, 对真空断路器在运行中能否成功分合具有决定性的作用。

  1889 年帕邢(Louis C.H.F.Paschen,德国实验物理学者,波恩大学·蒂宾根大学教授,在光谱学上进行了重要的研究) 首次在实验中明确了均匀电场中的气体的放电电压和放电间隙的关系:“某气体在均匀电场中的放电电压为此气体的压力p 和间隙距离d 乘积的函数”。用公式表示为Vs=f(pd) ,即某气体在均匀电场中的放电电压,通过改变压力、间隙距离来求取,

 
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