一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室的制作方法
【專利摘要】一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，涉及輸配電設備技術、真空技術和微機電傳感器領域，包括真空滅弧室本體、無線無源真空傳感器，微型無線無源真空傳感器置于真空滅弧室本體內。所述的微型無線無源真空傳感器與真空滅弧室本體外部的真空檢測與預警裝置無線信號連接，具有真空滅弧室真空度在線實時、直接監測，不改變現有真空滅弧室結構和制造工藝，安全、經濟、維護方便、監測精度高的優點。
【專利說明】—種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于輸配電設備技術、真空技術和微機電傳感器【技術領域】，特別涉及一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室。
【背景技術】
[0002]真空斷路器以其無以倫比的優點在輸變電電網中壓領域得到了大量的應用，其核心部件一真空滅弧室作為一種電真空器件，影響其可靠性的主要因素是其內部的真空度。真空滅弧室的結構包括瓷殼、包裹在滅弧室瓷殼上的絕緣材料以及內部構件屏蔽罩、觸頭系統和波紋管等。真空的絕緣強度與真空度有著密切的聯系，因此，真空滅弧室的真空度是保證真空開關絕緣開斷性能和滅弧性能的重要技術指標。運行中的真空斷路器，其真空滅弧室的真空度若低于一定數量級，如1.33X10_2Pa，就可能導致真空開關不能正常開斷電路故障電流，真空斷路器事故大多是由此原因引起。在線監測真空度則是事故預警的一種有效方法，當真空度低于某一限值時，提前自動預警，及時更換滅弧室，可以防止事故發生。
[0003]目前對真空滅弧室進行監測的方法有:
[0004](I)間接的測量方法如脈沖電流法、放電脈沖法、電光變換法等，其共同的特點是可測量的真空度不夠高，只能高于0.1Pa，且準確度不高，難以滿足真空度監測的要求。其中脈沖電流法、放電脈沖法需要斷電甚至將滅弧室拆卸下來才能測量，操作麻煩，浪費人力物力，無法實現在線測量。而電光變換法是基于“電光效應”原理，利用某些光學元件(如Pockels元件)在電場中能改變光學性能，從而把與真空度對應的電場變化轉換成光通量的變化，該方法的主要問題是光學元件的工作穩定性差、成本高，不能大范圍普及推廣。
[0005](2)直接的測量方法如外接真空壓力傳感器如潘寧真空傳感器，該方法在真空滅弧室上預裝冷陰極潘寧放電真空測量規，傳感器內部空間與真空滅弧室相通，它通過潘寧放電原理，將真空壓力信號轉換為電信號輸出，缺點是需要將傳感器接入真空滅弧室，改變了真空滅弧室的結構，因此需要進行高壓隔離，增加了真空滅弧室制作的復雜度和生產成本,潘寧真空傳感器也成本很高。
[0006]目前真空斷路器真空度的在線監測采用“間接”真空度測量方法，準確性、穩定性不夠，難以實現KT2Pa-KT1Pa的真空度的定量測量，無法滿足提高真空斷路器可靠性的要求。
【發明內容】
[0007]本實用新型針對現有技術的不足，提供一種具有真空度直接測量、真空度在線實時監測并且不改變真空滅弧室結構，安全、經濟、維護方便、監測精度高的內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室。
[0008]為實現本實用新型目的，提供了以下技術方案:一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，包括真空滅弧室本體、微型無線無源真空傳感器，其特征在于微型無線無源真空傳感器置于真空滅弧室本體內，所述的微型無線無源真空傳感器與真空滅弧室本體外部的真空檢測與預警裝置無線信號連接。
[0009]作為優選，真空傳感器固定在真空滅弧室本體的瓷殼內壁上。
[0010]所述微型無線無源的真空傳感器為采用微機電技術制造的真空傳感器，體積小，其體積在立方毫米至立方厘米量級，制造真空傳感器的材料為耐800-900 °C高溫、不放氣的硅和/或者陶瓷以及金屬材料，其中金屬材料包括但不限于Au、Cu、T1、W及其合金等。
[0011]所述微型無線無源的真空傳感器真空傳感器由MEMS真空敏感器和無線耦合器封裝成一體，不包括電池及其它不能耐高溫的電子元器件。MEMS真空敏感器能夠直接、實時感知真空滅弧室本體內的真空度變化，其檢測原理可以是真空度相關的電容變化或MEMS諧振器阻尼系數等。內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室在構成智能電力真空開關時，需要配備真空檢測與預警裝置，其與無線無源真空傳感器可以實現一對一或一對多的傳感器檢測與預警，包括但不限于一對三的檢測與預警，從而減少了檢測電路，降低了產品成本，簡化了安裝。
[0012]所述微型無線無源的真空傳感器的無線耦合器是耦合電感或者電容耦合電極或者無線天線的一種，與滅弧室本體外部的真空檢測與預警裝置實現無線耦合，無線耦合方式為電磁場耦合和無線射頻信號問詢等。與無線耦合器對應，真空檢測與預警裝置配備無線耦合部件，該無線耦合部件固定在滅弧室瓷殼的外壁或距離外壁一定的距離(如數厘米至數米)，與真空傳感器的無線耦合器的固定位置彼此相對。無線信號傳輸實現了真空檢測與預警裝置與真空滅弧室本體的高壓部分的高壓絕緣與高壓隔離，可以耐受KV至數百千KV的高電壓，因此可以實現高電壓等級(如110KV、220KV)真空滅弧室的真空度在線監測。微型無線無源真空傳感器的真空度檢測與預警范圍覆蓋10_3-lPa。
[0013]為了提升真空滅弧室的電絕緣能力和增加爬電距離，內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室本體的瓷殼外表面除采用平滑表面外，還可以在平滑表面的基礎上增加傘裙結構或全部采用傘裙結構；在真空滅弧室本體的瓷殼外可以不包覆絕緣材料，也可以包覆絕緣材料構成固封極柱。增加傘裙結構和包覆絕緣材料可以同時進行或不同時進行，具體情況根據滅弧室絕緣設計的需要。
[0014]真空滅弧室本體是采用一次封排工藝制造，微型無線無源的真空傳感器在真空滅弧室本體真空密封前固定到瓷殼內壁，經歷真空滅弧室本體制造時的排氣、升溫和密封等完整過程，其瓷殼沒有內外聯通的電引線，為完整的陶瓷或其它氣密絕緣材料，不影響真空滅弧室的真空密封，也不影響真空滅弧室原來的制造工藝。
[0015]本實用新型有益效果:
[0016]1、解決了在真空滅弧室內部置入真空傳感器影響真空滅弧室制造工藝、真空密封性能的技術難題。
[0017]2、在真空滅弧室制造的同時，置入真空傳感器，實現真空度的直接、實時測量，大幅度降低了置入真空傳感器的制造成本。
[0018]3、內置的微型無線無源真空傳感器無需電池，從根本上解決了真空傳感器的電源限制，可以長期、不間斷的獲取真空滅弧室的真空度信息。
[0019]4、內置的微型無線無源真空傳感器是基于MEMS技術制造的微型真空傳感器，適合批量生產、成本低、性能高，降低了電力真空斷路器的真空度在線監測的成本。
[0020]5、內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，采用無線信號傳輸解決了真空檢測與預警裝置的高壓絕緣、高壓隔離的難題，提高安全性。
[0021]6、內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，可以制造出中壓、高壓、超高壓等級的真空斷路器，特別是高壓、超高壓的真空斷路器，替代目前主要使用的SF6斷路器，將產生巨大的經濟和環境效益，對電力開關行業具有重大意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖。
[0023]圖2為本實用新型的真空傳感器檢測與預警電路和微型無線無源真空傳感器一對三的檢測情況示意圖。
[0024]圖3為本實用新型實施例3的結構示意圖。
[0025]圖4為本實用新型實施例4的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]實施例1:一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，包括真空滅弧室本體1、微型無線無源真空傳感器2，微型無線無源真空傳感器2置于真空滅弧室本體I的瓷殼內壁上，其是采用微機電技術制造的真空傳感器，由MEMS真空敏感器5和無線耦合器6(耦合電感)封裝成一體。制造真空傳感器2的材料為耐800-900°C高溫、不放氣的硅、氧化鋁陶瓷材料，電極采用金屬W。真空滅弧室本體I的外側還設有真空檢測與報警裝置4，其與微型無線無源真空傳感器2無線信號連接，真空檢測與預警裝置4配備的無線耦合部件3固定在真空滅弧室本體I瓷殼外距離外壁數厘米至數米處且與真空傳感器2的無線耦合器6的固定位置彼此相對。
[0027]真空滅弧室本體I的瓷殼外表面采用傘裙結構7表面。真空滅弧室本體I是采用一次封排工藝制造，微型無線無源的真空傳感器2在真空滅弧室本體I真空密封前固定到瓷殼內壁上。內置的微型無線無源真空傳感器2與真空檢測與預警裝置4可以實現一對一或一對多的傳感器檢測與預警。
[0028]實施例2:參照實施例1，微型無線無源真空傳感器2的無線耦合器6采用電容耦合電極，真空滅弧室本體I的瓷殼外表面采用平滑表面。真空滅弧室瓷殼內外壁相對的一對電容電極構成耦合電容，交流電信號通過此電容實現真空滅弧室內外的信號耦合。
[0029]實施例3，參考實施例2，微型無線無源真空傳感器2的無線耦合器6采用無線天線，真空滅弧室本體I的瓷殼外表面包覆絕緣材料構成固封極柱8，真空檢測與預警裝置4配備的無線耦合部件3固定在真空滅弧室本體I瓷殼的外壁上，與真空傳感器2的無線耦合器6的固定位置彼此相對，通過無線射頻信號問詢方式實現真空滅弧室內部真空度信息的讀取。
[0030]實施例4:參照實施例1，真空滅弧室本體I的瓷殼外表面米用傘裙結構7表面,另外還包覆絕緣材料構成固封極柱8。制造真空傳感器2的材料為耐800-900°C高溫、不放氣的陶瓷，電極材料采用金屬Cu。
[0031]實施例5:參照實施例1或2或3或4結構，制造真空傳感器2的材料為耐800-900°C高溫、不放氣硅，電極材料采用合金材料Ti/W/Au。
【權利要求】
1.一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，包括真空滅弧室本體、微型無線無源真空傳感器，其特征在于微型無線無源真空傳感器置于真空滅弧室本體內，所述的微型無線無源真空傳感器與真空滅弧室本體外部的真空檢測與預警裝置無線信號連接。
2.根據權利要求1所述的一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，其特征在于微型無線無源真空傳感器固定在真空滅弧室本體的瓷殼內壁上。
3.根據權利要求1所述的一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，其特征在于所述微型無線無源真空傳感器為采用微機電技術制造的真空傳感器。
4.根據權利要求3所述的一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，其特征在于微型無線無源真空傳感器由MEMS真空敏感器和無線耦合器封裝成一體。
5.根據權利要求4所述的一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，其特征在于制造微型無線無源真空傳感器的材料為耐800-900°C高溫、不放氣的硅和/或者陶瓷以及金屬材料。
6.根據權利要求4所述的一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，其特征在于無線耦合器是耦合電感或者電容耦合電極或者無線天線。
7.根據權利要求1所述的一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，其特征在于真空滅弧室本體的瓷殼外表面采用傘裙結構表面或平滑表面。
8.根據權利要求1或7所述的一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，其特征在于真空滅弧室本體的瓷殼外不包覆絕緣材料或包覆絕緣材料構成固封極柱。
9.根據權利要求1所述的一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，其特征在于真空檢測與預警裝置配備的無線耦合部件固定在真空滅弧室本體瓷殼的外壁上或者距離外壁數厘米至數米處，且與真空傳感器的無線耦合器的固定位置彼此相對。
10.根據權利要求1所述的一種內置微型無線無源真空傳感器的真空滅弧室，其特征在于真空滅弧室本體是采用一次封排工藝制造，微型無線無源的真空傳感器在真空滅弧室本體真空密封前固定到瓷殼內壁。
【文檔編號】H01H33/668GK203812800SQ201420196504
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2014年4月22日
【發明者】吳亞明, 劉京, 孫艷美, 姚朝輝, 徐永康 申請人:江蘇森博傳感技術有限公司