專利名稱：屏蔽罩靜電荷滅弧室真空度檢測方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種真空度檢測方法及其裝置，特別是一種屏蔽罩靜電荷滅弧室真空度檢測方法及其裝置，屬于檢測領域。
背景技術：
在國內，運行中的真空開關由于其滅弧室真空度劣化而引起的事故時有發生，目前國內外急需一種有效的真空開關滅弧室真空度檢測方法及其裝置。經對現有技術的檢索，發現專利申請號為01109050.2，名稱為放電型真空滅弧室真空度在線檢測方法。該專利申請自述該發明涉及真空斷路器在線檢測和故障診斷技術領域，其主要特征是在真空滅弧室內，在具有一定電場強度的位置處，設置由浮電位體構成的放電間隙，當真空滅弧室處在正常范圍的運行電壓和真空度時，放電間隙不放電；而當真空滅弧室的真空度降低，導致絕緣強度降低時，放電間隙放電；通過探測放電間隙的放電情況，在線檢測真空滅弧室的真空度。本發明其結構和實現簡單，能夠進行在線檢測。又發現專利申請號為00128175.5，名稱為真空斷路器真空度超聲檢測方法及其裝置。該專利申請自述該發明公開了一種真空斷路器真空度超聲檢測方法及其裝置，利用真空斷路器發生放電時所產生的聲波現象，通過檢測聲波強度而間接獲取其真空度的大小。本檢測裝置由壓電傳感器和檢測儀器組成并相互電連接，而壓電傳感器與真空斷路器的外殼保持緊接觸。由于不改變真空斷路器結構，與真空斷路器無電接觸，所以檢測安全可靠、實用性和通用性好，有著廣闊的應用前景。但現有技術中放電型在線檢測的方法，其缺陷在于改變真空滅弧室的結構；現有技術中超聲檢測的方法，其缺陷在于壓電傳感器與真空斷路器的外殼保持緊接觸，這會影響到真空滅弧室的外絕緣性能。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種屏蔽罩靜電荷滅弧室真空度檢測方法及其裝置，使其不改變真空滅弧室的結構，判斷滅弧室的真空度優劣，本發明裝置結構簡單，使用安全方便，測量靈敏度高，不影響滅弧室和斷路器的絕緣性能。本發明是通過以下技術方案來實現的，本發明的方法具體如下利用屏蔽罩上積聚的靜電荷數量，來判斷滅弧室的真空度優劣。當真空滅弧室處在正常范圍的運行電壓和真空度時，滅弧室的屏蔽罩上靜電荷很小；而當真空滅弧室的真空度降低，導致絕緣強度降低時，觸頭與屏蔽罩間會發生局部放電，使滅弧室的屏蔽罩上帶有一定量的靜電荷，將屏蔽罩上的靜電荷產生的直流電場從工頻交流電場中提取出來，這樣就可以通過測量直流電場的大小得出屏蔽罩上的靜電荷數值。
從工頻交流電場中提取直流電場的方法將一金屬片置于外電場E中，其上會感應電荷，再利用一接地的屏蔽電極周期性地覆蓋在金屬片上，使金屬片上暴露于電場中的面積S做周期性地變化，金屬片上的感應電荷ε0ES也會呈周期性地變化。在感應電荷ε0ES中，變化的面積S就相當載波，外電場E就相當于調制。因為S為已知信號，通過解調就可以將E從ε0ES中分離出來。最后，通過對E進行直流濾波提取其直流信號。
本發明裝置由一個旋轉式電場探頭及其配套電路組成，電場探頭設置于開關柜的接地機殼上，配套電路設置于開關柜外，電場探頭與配套電路之間通過一8芯的電纜連接，電場探頭的位置與滅弧室屏蔽罩的中部位置等高，正面面對屏蔽罩，距離滅弧室外壁約125mm，這樣，在不改變滅弧室和斷路器絕緣結構以及在帶電的前提下，無論斷路器處在關合或分斷狀態，都可以探測到屏蔽罩上的靜電荷數值，從而靈敏地監測出真空度的劣化。
電場探頭包括發光管、光電池、無刷直流微電機、前置放大電路、動片、定片、絕緣架、接地引線、信號線、探頭外殼、探頭后端蓋、接線板、絕緣環、電機架，其連接方式為動片與無刷直流微電機的軸相連，并通過微電機的軸及上下端蓋和探頭外殼良好接觸，定片由絕緣架支持，固定在電機架上，從定片上引出的信號線接到接線板上，接線板上有前置放大電路，它由絕緣環支持，由探頭后端蓋壓緊固定，發光管、光電池、接地引線連接在接線板上，所有連接線再通過電纜連接到配套電路上。
前置放大電路由前置放大器和取樣電阻組成，取樣電阻跨接與放大器的輸入端與輸出端之間。
電場探頭由兩層鉑鏌合金屏蔽，由內穿電纜的螺拴設置于真空開關的接地外殼上。
動片和定片的表面均勻分布著12個孔洞，每個孔洞的形狀和大小都一樣。
配套電路包括1.8kHz帶通濾波器、放大移相器、相敏檢波器、50Hz帶通濾波器、直流濾波器，其連接方式為1.8kHz帶通濾波器連接相敏檢波器的輸入端，放大移相器連接到相敏檢波器的輸入端，相敏檢波器的輸出端連接到50Hz帶通濾波器濾波器和直流濾波器。
旋轉式電場探頭動片與微電機的軸相連，以9000rpm的高速旋轉。當動片的孔洞和定片的孔洞完全重合時，對于定片來說，外電場E被完全屏蔽，其感應電荷為0；當動片再旋轉過15°時，定片上會有最大的面積暴露于外電場E中，其感應電荷量為Qmax；當動片旋轉過的角度介于0～15°之間時，動片和定片的孔洞不完全重合，定片上會有部分面積S暴露于外電場E中，其感應電荷量ε0ES的數值介于0和Qmax之間。當動片持續旋轉時，定片上的感應電荷量為ε0ES，它是E對載波信號S的調制。將該感應電荷ε0ES經前置放大電路放大、1.8kHz帶通濾波器濾波后輸入相敏檢波器，同時，從發光管-光電池獲取1.8kHz的參考信號，經過放大移相器后也輸入相敏檢波器，這樣，經過相敏檢波后，就可以將電場信號E從ε0ES中還原出來。再將還原后的電場信號E使用50Hz帶通濾波器濾波，可獲得工頻交流電場信號，使用直流濾波器濾波，可獲得直流電場信號。
本發明具有實質性特點和顯著進步，本發明方法通過檢測屏蔽罩上的靜電荷間接獲取真空滅弧室的真空度，本發明電場測量裝置在不改變滅弧室和斷路器絕緣結構以及在帶電的前提下，無論斷路器處在關合或分斷狀態，都可以探測到屏蔽罩上的靜電荷數值，從而靈敏地監測出真空度的劣化。它的結構簡單、使用方便、測量靈敏度高、不影響滅弧室和斷路器的絕緣性能，配合計算機采集系統，可方便地應用于真空滅弧室的真空度在線檢測。
圖1本發明方法的原理示意2本發明裝置的結構示意3旋轉式電場儀探頭定片與動片結構示意4旋轉式電場儀探頭結構示意圖具體實施方式
如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發明裝置由一個旋轉式電場探頭1及其配套電路2組成，電場探頭設置于開關柜的接地機殼3上，配套電路設置于開關柜外，電場探頭與配套電路之間通過一8芯的電纜連接，電場探頭的位置與滅弧室4屏蔽罩5的中部位置等高，正面面對屏蔽罩，距離滅弧室外壁125mm，該裝置與計算機數據采集系統6配合，可方便地應用于真空滅弧室的真空度在線檢測。
電場探頭1包括發光管7、光電池8、無刷直流微電機9、前置放大電路10、動片11、定片12、絕緣架18、接地引線19、信號線20、探頭外殼22、探頭后端蓋26、接線板27、絕緣環29、電機架30，其連接方式為動片11與無刷直流微電機9的軸相連，并通過微電機9的軸及上下端蓋和探頭外殼22良好接觸，定片12由絕緣架18支持，固定在電機架30上，從定片12上引出的信號線20接到接線板27上，接線板27上有前置放大電路10，它由絕緣環29支持，由探頭后端蓋26壓緊固定，發光管7、光電池8、接地引線19連接在接線板27上，所有連接線再通過電纜25連接到配套電路2上。
電場探頭1由兩層鉑鏌合金21屏蔽，由內穿電纜25的螺拴24設置于真空開關的接地外殼上。
前置放大電路10由前置放大器28和取樣電阻23組成，取樣電阻23跨接與前置放大器28的輸入端與輸出端之間。
動片11和定片12的表面均勻分布著12個孔洞，每個孔洞的形狀和大小都一樣。
配套電路2包括1.8kHz帶通濾波器13、放大移相器14、相敏檢波器15、50Hz帶通濾波器16、直流濾波器17，其連接方式為1.8kHz帶通濾波器13連接相敏檢波器15的輸入端，放大移相器14連接到相敏檢波器15的輸入端，相敏檢波器15的輸出端連接到50Hz帶通濾波器濾波器16和直流濾波器17。
權利要求
1.一種屏蔽罩靜電荷滅弧室真空度檢測方法，其特征在于利用屏蔽罩上積聚的靜電荷數量來判斷滅弧室的真空度優劣，當真空滅弧室處在正常范圍的運行電壓和真空度時，滅弧室的屏蔽罩上靜電荷很小，而當真空滅弧室的真空度降低，絕緣強度隨之降低時，觸頭與屏蔽罩間發生局部放電，滅弧室的屏蔽罩上則帶有靜電荷，將屏蔽罩上的靜電荷產生的直流電場從工頻交流電場中提取出來，通過測量直流電場的大小得出屏蔽罩上的靜電荷數值。
2.根據權利要求1所述的這種屏蔽罩靜電荷滅弧室真空度檢測方法，其特征是從工頻交流電場中提取直流電場方法將一金屬片置于外電場E中，其上感應電荷，再利用一接地的屏蔽電極周期性地覆蓋在金屬片上，金屬片上暴露于電場中的面積S做周期性地變化，金屬片上的感應電荷ε0ES也呈周期性地變化，在感應電荷ε0ES中，變化的面積S相當載波，外電場E相當調制，S為已知信號，通過解調將E從ε0ES中分離出來，最后，通過對E進行直流濾波提取其直流信號。
3.一種屏蔽罩靜電荷滅弧室真空度檢測裝置，其特征在于由一個旋轉式電場探頭(1)及其配套電路(2)組成，電場探頭設置于開關柜的接地機殼上，距離滅弧室外壁125mm。
4.根據權利要求3所述的這種屏蔽罩靜電荷滅弧室真空度檢測裝置，其特征是電場探頭(1)包括發光管(7)、光電池(8)、無刷直流微電機(9)、前置放大電路(10)、動片(11)、定片(12)、絕緣架(18)、接地引線(19)、信號線(20)、探頭外殼(22)、探頭后端蓋(26)、接線板(27)、絕緣環(29)、電機架(30)，其連接方式為動片(11)與無刷直流微電機(9)的軸相連，并通過微電機(9)的軸及上下端蓋和探頭外殼(22)良好接觸，定片(12)由絕緣架(18)支持，固定在電機架(30)上，從定片(12)上引出的信號線(20)接到接線板(27)上，接線板(27)上有前置放大電路(10)，它由絕緣環(29)支持，由探頭后端蓋(26)壓緊固定，發光管(7)、光電池(8)、接地引線(19)連接在接線板(27)上，所有連接線再通過電纜(25)連接到配套電路(2)上。
5.根據權利要求3所述的這種屏蔽罩靜電荷滅弧室真空度檢測裝置，其特征是動片(11)和定片(12)的表面均勻分布著12個孔洞，每個孔洞的形狀和大小都一樣。
6.根據權利要求3所述的這種屏蔽罩靜電荷滅弧室真空度檢測裝置，其特征是前置放大電路(10)由前置放大器(28)和取樣電阻(23)組成，其連接方式為取樣電阻23跨接與前置放大器28的輸入端與輸出端之間。
7.根據權利要求3所述的這種屏蔽罩靜電荷滅弧室真空度檢測裝置，其特征是配套電路(2)包括帶通濾波器(13)、放大移相器(14)、相敏檢波器(15)、50Hz帶通濾波器(16)、直流濾波器(17)，其連接方式為1.8kHz帶通濾波器(13)連接相敏檢波器(15)的輸入端，放大移相器(14)連接到相敏檢波器(15)的輸入端，相敏檢波器(15)的輸出端連接到50Hz帶通濾波器濾波器(16)和直流濾波器(17)。
全文摘要
屏蔽罩靜電荷滅弧室真空度檢測方法及其裝置屬于檢測領域。方法是利用屏蔽罩上積聚的靜電荷數量，來判斷滅弧室的真空度優劣，用本發明裝置將屏蔽罩上的靜電荷產生的直流電場從工頻交流電場中提取出來，通過測量直流電場的大小得出屏蔽罩上的靜電荷數值。裝置由一個旋轉式電場探頭及配套電路組成，電場探頭設置于開關柜的接地機殼上，配套電路設置于開關柜外，電場探頭與配套電路通過電纜連接。本發明方法通過檢測屏蔽罩上的靜電荷間接獲取真空滅弧室的真空度，裝置結構簡單、使用方便、測量靈敏度高、不影響滅弧室和斷路器的絕緣性能，配合計算機采集系統，可方便地應用于真空滅弧室的真空度在線檢測。
文檔編號G01L21/00GK1403791SQ0213750
公開日2003年3月19日 申請日期2002年10月17日 優先權日2002年10月17日
發明者趙子玉, 江秀臣, 韓振東 申請人:上海交通大學