真空斷路器在線運(yùn)行檢測的探討
2021-02-05 596
真空斷路器與少油斷路器相比具有明顯的優(yōu)越性，它的突出優(yōu)點(diǎn)是：壽命長、維護(hù)少、體積小、無油化。但是，真空斷路器目前還沒有油斷路器那樣完善的運(yùn)行依據(jù)以及維護(hù)導(dǎo)則，所以對它的在線檢測裝置和研制勢在必行，這樣可以推動真空斷路器及成套設(shè)備向著高水平的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化及完善化方向發(fā)展。
目前對真空斷路器完好態(tài)的檢測一般為靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測，主要內(nèi)容又分為外表觀測法和電氣實(shí)驗(yàn)法，兩者也時常結(jié)合進(jìn)行。
(1)靜態(tài)外表觀察法：
這種方法主要是審視真空斷路器生產(chǎn)周期(包括運(yùn)行期)、真空泡的外表潔靜度(無傷痕、無污跡、滅弧室內(nèi)是否變色)，以及測量真空斷路器觸頭磨損程度(測量觸頭行程求得)
(2)動態(tài)外表觀測法：
這種方法主要在運(yùn)行中進(jìn)行，主要內(nèi)容有斷路器運(yùn)行中有無雜音和其它異常聲響，真空泡內(nèi)有無輝光(斷流時較明顯)，以及斷路器各連接點(diǎn)試溫臘片是否熔化。
(3)電氣實(shí)驗(yàn)法：
實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容：①主導(dǎo)電回路的接觸電阻測量(一般為40～60μΩ)。
②絕緣電阻測量(2500V搖表：大修時大于1000mΩ，小修或預(yù)試大于500mΩ)。
③工頻耐壓實(shí)驗(yàn)(因目前我國中壓真空斷路器研制還剛起步，故現(xiàn)就10kV而言大修及投運(yùn)前：斷口對地;斷口間;相間均為42kV)。
④高壓感應(yīng)法：這種檢查的方法是在靜態(tài)時對真空泡施加一定的高壓(與工頻耐壓近似)，然后經(jīng)感應(yīng)后測得真空泡的真空度是否下降，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備小巧、重量輕、現(xiàn)場操作方便。
真空斷路器不合格現(xiàn)象的出現(xiàn)除固有壽命終止外，也不可排除外力所致，但真空度若有所下降則異常現(xiàn)象將頻繁出現(xiàn)且使服役期將大大縮短。
上述各種檢測方法雖然在運(yùn)行中可起到一定的作用，但這些方法必需在靜態(tài)(檢修態(tài))才能進(jìn)行較可靠的判斷。
根據(jù)開關(guān)生產(chǎn)廠家說明書提示和省電力實(shí)驗(yàn)所提供的*新資料表明研制一種在線檢測裝置(目前還未見國內(nèi)外有報道)很有必要。
對真空實(shí)行測量的方法很多，適合真空斷路器應(yīng)用的檢測方法據(jù)筆者所知有以下幾種：
(1)超聲波檢測法：
本方法是利用超聲波穿透物體的物理特性從而對真空泡進(jìn)行真空度下降的測量。
氣體中超聲波傳導(dǎo)的速度與其傳遞介質(zhì)密度有關(guān)，并且速率較均勻，約在344m/s±。超聲波在真空中傳導(dǎo)時沒有橫向波，也沒有因溫度所引起的不穩(wěn)定干擾因素而且超聲波易于成束發(fā)射，擴(kuò)散角可做的很窄，這樣可得到*大的聲壓強(qiáng)度，所以超聲波的指向性好，反射特性也很好較適合進(jìn)行真空泡遙測。
(2)光電檢測法：
高壓輝光中的光譜成份很豐富，十分方便光敏器件的檢測。
在10kV線路中，當(dāng)真空泡真空度下降到2～8`t在分?jǐn)喔邏弘娏鲿r即有輝光出現(xiàn)，利用光敏器件檢測真空泡斷流時的輝光光譜(量)來判斷真空泡的真空度是否下降，如果這時光敏器件對檢測到的量進(jìn)行初加工，然后送往中央信號可作為檢測真空泡是否能夠繼續(xù)服役的依據(jù)信號。
(3)電容電橋檢測法：
C=εΑ/α=εγεο
式中 C——平板電容器的電容量
Α——電容器極板面積
εο——真空介電常數(shù)
ε——介電常數(shù)
d——極板間距
εγ：極板間介質(zhì)的相對常數(shù)
根據(jù)電容量構(gòu)成的基本原理，在實(shí)際檢測中，只要上式中的d、A、εγ三個參數(shù)中的二個保持不變，電橋就能在給定條件下取得穩(wěn)定。如果三個參數(shù)有一個發(fā)生變化，即真空泡的真空度下降，真空泡內(nèi)會有一定的電離現(xiàn)象，并由此產(chǎn)生的微弱電離子游離于電容極板間。此時電容極板間的介電常數(shù)也將發(fā)生變化，使電橋失去平衡。
即使真空度下降的十分緩慢，但是一旦有斷流動作，同樣會產(chǎn)生一定量的電離子散射到真空泡內(nèi)，當(dāng)達(dá)到一定量時也將使極板間介質(zhì)的相對常數(shù)發(fā)生變化，使電容電橋平衡參數(shù)也發(fā)生變化。
具體的實(shí)施方法可在真空泡的外壁涂鍍一層金屬膜與真空包內(nèi)導(dǎo)體之間構(gòu)成電容，當(dāng)真空度下降時，電容量將生變化以此判斷斷路器是否要進(jìn)行檢修或更換。
但是，上述方法都有一定的局限性，而且裝置復(fù)雜。下面一種方法具有較好的應(yīng)用效果，但目前為止，還未見有廠家研究。
(4)主動光譜法：
此法電(阻)容法的改進(jìn)型。其主要構(gòu)造方案是真空包與檢測裝置之用金屬膜和高值電阻與氖泡加光導(dǎo)纖維與大地的共同作用實(shí)現(xiàn)。
具體方案可以是：
在真空泡包壁上鍍(貼)一層金屬膜，經(jīng)高阻與一低壓氖泡串聯(lián)，(或者金屬膜與氖泡連接后再經(jīng)高阻與地構(gòu)成串聯(lián))并且在氖泡內(nèi)(上)埋設(shè)光導(dǎo)纖維。當(dāng)真空泡真空度下降時，通過電場感應(yīng)使氖泡起輝，光纖把檢測到的光信號送到處理裝置經(jīng)初步加工后再送到中央信號或運(yùn)動裝置。
采用光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離采樣，從而達(dá)到在線檢測裝置與被測裝置的有效電氣絕緣，而且抗各種干擾能力也大大提高，結(jié)構(gòu)也大大簡化，易于標(biāo)準(zhǔn)化流水作業(yè)，運(yùn)行中的維護(hù)量也大大下降。如果這種方法能在真空普泡殼的制造過程中就有所構(gòu)造，將為在線檢測裝置成為現(xiàn)實(shí)帶來極大方便。
在上述這些在線檢測方法中，要解決好的問題有：
(1)測量裝置與被測裝置之間應(yīng)有較好的電氣隔離，當(dāng)故障時不能產(chǎn)生寄生故障。
(2)檢測裝置應(yīng)有較好的抗干擾、抗沖擊、抗震動性能。
(3)檢測裝置應(yīng)能夠連續(xù)長期穩(wěn)定可靠工作，并有維護(hù)少和適量調(diào)整余度，盡量做到其自身壽命在無外因素破壞下不小于真空泡壽命。
上述幾項(xiàng)介紹，也許有一些實(shí)際研究的價值，上述幾款方案中依我們之見有光電檢測法和主動光譜法對不透明的(陶瓷)真空泡，效果*好，檢測裝置與被檢測裝置之間的電絕緣能力較好，即使是特殊故障情況下也無連帶的電氣寄生故障。
另外，目前真空斷路器的三相之間大多無機(jī)械裝置隔離(部分帶有絕緣筒)，即使有絕緣筒的真空斷路器，但是由于絕緣筒的特有結(jié)構(gòu)，在我局也多次發(fā)現(xiàn)有相間放電現(xiàn)象。為了避免不必要的麻煩和安全持久穩(wěn)定的運(yùn)行，*好在A與B，B與C之間加裝一塊絕緣薄板，以防止相與相之間的不測故障。
