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真空断路器的真空度在线监测与诊断


《电气与电控》 / 2012-05-15

   真空断路器的真空度在线监测就是在不改动断路器主体结构以及在带电的前提下,无论断路器处在关合或分断状态,都可以实时监测其真空度的变化。目前在线监测的方法主要是电光变化法,其原理是利用某些光学元件如泡克尔斯( Pockels)在电场中能改变光学性能的原理,把与真空度对应电场的变化转换成光通量的变化,再经光纤传到低电场区或控制系统中进行检测。


    具有浮动电位保护屏(中间保护屏)的真空断路器断面模式图P182070。中间保护屏电位仅由Ci(导电杆与中间保护屏之间的分布电容)和C2(中间保护屏与接地板之间的分布电容)的分压决定。若真空度恶化,则电极和中间保护屏之间就发生放电,其结果是中间保护屏和高压部分基本上处于同电位,因此中间保护屏与大地间的电场将发生变化,所以从中间保护屏电位的变化过程可推知灭弧室真空度的劣化过程。


    虽然直接测量中间保护屏的电位有困难,但通过位置设置电场检测传感器,就能了解中间保护屏的电位变化。利用真空断路器的框架将电场检测部分固定在各相真空灭弧室的附近,并将三个检测部分用光导纤维与变换器连接。


    泡克尔斯效应原理。变换器部分内装的发光二极管发出的光经光导纤维送至检测部分,在检测部分中首先由透镜得到平行光束,再通过薄膜式起偏镜将其极化为直线偏振光,射人泡克尔斯元件。当泡克尔斯晶体上施加有电场时,晶体会产生双折射,如使用的起偏镜和检偏镜性质相同,并使入射光成某一固定角度的话,随着电场的变化,透过泡克尔斯元件输入到受光二极管中的光通量就会一一对应的变化。利用这一反映电场变化的信号,就可以对真空断路器的真空度状况进行判定、输出报警信号并显示。


    该方法因为利用系统电压,所以不必准备其他高压电源,又因为各相能够分别判定,所以处理事故迅速容易,且变换器部分和检测部分用光导纤维作电气绝缘,非常安全。操作人员不必靠近断路器,不会因操作断路器而引起事故,又由于是非接触检测,所以不影响断路器性能。


    断路器在线监测和故障诊断技术是集传感、微电子、光电、计算机、通信、网络和信息等高新技术与传统的断路器技术相结合的综合性、跨多学科的一项新技术。虽然至今还有许多关键技术没有解决,但是通过检测监视、故障分析、性能评估等对于设备出现的隐患及损坏趋势可以及时检测到,避免事故时断路器跳不开,同时可为断路器
优化设计提供需要的数据和信息,以使断路器在允许的条件下充分挖掘设备潜力,延长服役期限和使用寿命,提高运行可靠性、安全性P170307,以期把故障损失降低到最低水平。相信随着检测与诊断技术的不断完善,真空断路器的状态检修必将获得广泛应用。

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