一種微波的真空斷路器真空度預警裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明一種微波的真空斷路器真空度預警裝置，涉及真空斷路器真空度檢測領 域。
【背景技術】
[0002] 真空高壓斷路器是電力系統中最重要的設備之一，它在電網中主要起著控制、保 護、安全隔離的作用，具有絕緣性能好、開距小、電弧電壓低、電弧能量小、電氣機械壽命高、 開合額定開斷電流次數多等一系列優點，普遍用于10_35kV開關柜內，其運行狀態直接決定 電力系統的安全和效益。真空斷路器在運行過程中真空度會逐步下降，真空泄露到一定程 度，分合閘時開關會發生爆炸。目前，供電系統大都采用真空斷路器斷口間交流耐壓試驗進 行真空度檢測，該技術僅能檢測到斷路器真空度是否完好，但對真空滅弧室初期泄露檢測 不明顯，更不能量化真空度，對真空度預警上存在盲區。
[0003] 由于真空斷路器在10~35kV供電網絡中的重要性，并且真空斷路器復雜的密封結 構也不允許以常規手段進行檢修，故真空度運行性能的帶電監測已經成為一次設備狀態檢 修領域的重要課題。目前用于試驗的斷路器真空度檢測方法有很多，但是大部分都是離線 檢測方法，主要包括:工頻耐壓法，觀察法，火花檢漏計法，吸氣劑顏色變化判定法，高頻放 電法，磁控放電法，脈沖電流法等，相對來說，其應用已經較為成熟。為提高配電系統的供電 可靠性，減少停電時間，提高經濟效益，人們提出了對于斷路器真空度的在線監測。這意味 著要在不改動真空斷路器主體結構以及需要在帶電的前提下，且無論斷路器處于合閘還是 斷開的狀態，都可以隨時監測其真空度的變化，從而對真空斷路的真空度進行預警。
【發明內容】
[0004] 本發明提供一種微波的真空斷路器真空度預警裝置，能夠承受高電壓、強電場以 及工作時有溫升條件下的環境溫度，該裝置的安裝不影響真空斷路器的各項性能指標。該 裝置能夠精確反應真空斷路器真空度的優劣情況，通過遠程通訊接口連接監控室，能夠同 步、直觀的顯示裝置采集和傳輸的數據信息。
[0005] 本發明所采用的技術方案是：
[0006] -種微波的真空斷路器真空度預警裝置，包括微處理器模塊、微波發生電路、微波 反饋電路，微處理器模塊分別連接功能按鍵模塊、聲光報警模塊、遠程通訊接口。微處理器 模塊分別連接微波發生電路、微波反饋電路，所述微波發生電路、微波反饋電路連接同軸 線。
[0007] 所述微波反饋電路包括差動放大電路、帶通濾波器、整流濾波電路。
[0008] 所述微處理器模塊為66AK2L06型微處理器。
[0009] 所述遠程通訊接口為RS485通訊接口。
[0010] -種微波的真空斷路器真空度預警裝置，安裝到真空斷路器被監測部分的正對面 15cm左右范圍內，或者是小推車上。因為800MHz的微波的在真空中的波長為0.375cm，在其 余介質中的波長均小于該值，而傳播距離越長，對波的衰減越嚴重，同時每半個周期均會出 現一個最大幅值，因此只需要在半個波長范圍內，即18.75cm，加上真空屏蔽罩離最外層的 距離，監測裝置裝到被監測部分正對面L=15cm左右的范圍即可。
[0011] -種微波的真空斷路器真空度檢測方法，同軸線發出微波信號，在空氣中傳播到 真空斷路器的被監測部分，微波信號依次經過上絕緣硅橡膠復合套管、左側空氣層、硅膠 層、右側空氣層到達真空滅弧室;再經過陶瓷、真空滅弧室內氣體，最后再金屬屏蔽罩上發 生全反射，在微波信號穿過的這些介質中，除了真空滅弧室內氣體的介電常數會變化外，其 余介質的介電常數均不變;采用傳輸法進行介電常數的測量，用微波信號的反射系數對介 電常數的變化進行量化，從而測出真空斷路器中真空度的變化。
[0012] 一種微波的真空斷路器真空度預警方法，接收并處理微波反射信號，得到反射波 的振幅，當真空滅弧室內真空度下降時，真空滅弧室內氣體的相對介電常數就變大，使得反 射波的振幅下降；當真空度下降到一定程度時，此時反射波的振幅也下降到了閾值，聲光報 警模塊就會出現聲光報警，同時給遠程監控室提出預警。
[0013] 本發明一種微波的真空斷路器真空度預警裝置，能夠承受高電壓、強電場以及工 作時有溫升條件下的環境溫度，該裝置的安裝不影響真空斷路器的各項性能指標。該裝置 能夠精確反應真空斷路器真空度的優劣情況，通過遠程通訊接口連接監控室，能夠同步、直 觀的顯示裝置采集和傳輸的數據信息。
【附圖說明】
[0014] 圖1為12kV真空斷路器電壓等級和開始放電壓力的關系圖。
[0015] 圖2(a)為本發明的電壓反射系數、入射電壓波的振幅、反射電壓波的振幅電路圖。
[0016] 圖2(b)為圖2(a)的等效電路圖。
[0017] 圖3為本發明裝置的硬件連接示意圖。
[0018]圖4為本發明的測試原理圖。
[0019] 圖5為本發明的等效電路圖：
[0020] 其中圖5(a)是圖4的等值電路；
[0021] 圖5(b)是從真空滅弧室內氣體看過去的輸入阻抗電路；
[0022] 圖5(c)是從陶瓷看過去的輸入阻抗電路；
[0023] 圖5(d)是從右側空氣層看過去的輸入阻抗電路；
[0024] 圖5(e)是從硅膠層看過去的輸入阻抗電路；
[0025] 圖5(f)是從左側空氣層看過去的輸入阻抗電路；
[0026] 圖5(g)是從上絕緣硅橡膠復合套管看過去的輸入阻抗電路；
[0027] 圖5(h)是從空氣看過去的輸入阻抗電路。
[0028]圖6為本發明的安裝示意圖。
[0029]其中：1-同軸線，2-微波發生電路，3-微波反饋電路，4-微處理器模塊，5-功能按鍵 模塊，6-聲光報警模塊，7-遠程通訊接□，8-微波信號，9-真空斷路器的被監測部分，10-上 絕緣硅橡膠復合套管，11-左側空氣層，12-硅膠層，13-右側空氣層，14-真空滅弧室，15-陶 瓷，16-真空滅弧室內氣體，17-金屬屏蔽罩。18-上出線端子，19-導電夾，20-下出線端子， 21-法蘭，22-絕緣拉桿，23-電流互感器，24-下絕緣硅橡膠復合套管，25-壓簧，26-硅橡膠出 線套，27-拉桿套，28-指針。
【具體實施方式】
[0030] 一種微波的真空斷路器真空度預警裝置，包括微處理器模塊4、微波發生電路2、微 波反饋電路3,微處理器模塊4分別連接功能按鍵模塊5、聲光報警模塊6、遠程通訊接口 7。微 處理器模塊4分別連接微波發生電路2、微波反饋電路3，所述微波發生電路2、微波反饋電路 3連接同軸線1。
[0031] 所述微波反饋電路3包括差動放大電路、帶通濾波器、整流濾波電路。先用帶通濾 波器濾波，然后經過整流濾波電路處理，最后利用差動放大電路對微波進行處理。
[0032] 所述微處理器模塊4型號：66AK2L06 [0033] 所述遠程通訊接口 7型號:RS485通訊接口。
[0034] 所述功能按鍵模塊5包括兩個獨立按鍵，分別實現自檢、復位功能。
[0035] 所述聲光報警模塊6包括發光二極管、蜂鳴器。
[0036] 真空斷路器真空度< 6.6 X l(T2Pa時，真空斷路器的帶電分、合觸頭與中間屏蔽罩 之間的絕緣狀態良好。但隨著真空斷路器的存放、運行的時間增加，真空滅弧室14的真空度 會降低。當真空斷路器的真空滅弧室14內真空度劣化時，真空滅弧室14中的閉合觸頭與屏 蔽罩之間會產生放電，放電大致分為預防電和擊穿放電兩個階段。當真空度劣化時，會出現 預防電，此時的真空度仍處于高真空狀態。在實際運行過程中，12kV真空斷路器真空滅弧室 內壓強上升到5~10Pa時擊穿電壓才會大幅度下降，如圖1所示。影響電力系統正常的生產， 因此只要能在l〇Pa之前時對真空斷路器真空度進行預警，就能保證真空斷路器得到最大程 度的使用。
[0037] 真空度與氣體的相對介電常數相關，真空度越大，相對介電常數越大。當真空滅弧 室14內處于真空時，真空滅弧室14內氣體的相對介電常數為1。當真空滅弧室14內真空度等 于10Pa時，真空滅弧室14內氣體的相對介電常數則變成了 1.00000006。而相對介電常數的 改變也改變了微波信號的波阻抗，從而使微波信號的電壓反射系數也隨之改變。如圖2(a) 所示，電壓反射系數F就是入射電壓波的振幅與反射電壓波的振幅的比值：
從公式可以看出，r跟波阻抗相關，也就是和相對介電常數即與真空度相關，可以通過反射 電壓波的振幅體現出來。如圖2(b)是圖2(a)的等效電路，從Z = -1處朝負載看去的輸入阻抗
為 通過真空斷路器真空度預警裝置發射微波信