一种高压开关柜故障监测装置的制作方法

本发明涉及一种高压开关柜的监测装置，特别涉及一种基于气体检测的故障监测装置。

背景技术：

高压开关柜作为电网中大量运用的设备，又与用户供电直接相关，如其发生故障造成事故带来的经济损失和社会损失非常大。另外，由于开关柜内部空间狭小、零件多、结构复杂、绝缘距离小，因此比其他设备更容易发生绝缘缺陷，从而给设备安全运行带来巨大隐患。因此对运行中的高压开关柜进行局部放电、过热等故障进行监测，能为开关柜状态检修提供重要参数和依据，提高开关柜试验检修效率，从而避免开关柜突发事故，提高供电质量，具有重要的应用价值。

目前，根据局部放电的声、光、电等现象，开发了各具特色的测量方法，如非电检测法的超声波检测，电检测法中的超高频法，脉冲电流法等，此外还有专门用于开关柜放电检测的暂态对地电压法。

但上述方法在实现在线监测时还存在一些问题。由于开关柜内部结构复杂，超声波法的声波在传播过程中发生衰减、畸变严重，抗干扰性也不好；如超高频法检测的信号在结构复杂的开关柜内部会发生多次折射、反射等，会使得接收到的信号产生很大的衰减、畸变，且价格昂贵，发展还不成熟；脉冲电流法现场使用时易受干扰导致误判，暂态对地电压发检测结果不可靠。此外，开关柜通常为多台并排在一起使用，导致局部放电的电磁信号互相干扰严重，电检测、超声波检测难以实现。综合现在的研究结果可以看到，现在有的单一方法不能满足对开关柜检测的需求。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种基于气体检测的高压开关柜故障监测装置及监测方法。本发明通过检测放电条件下产生的气体来检测故障，可以实现对开关柜内部故障的监测。本发明具有准确可靠、且监测设备不影响开关柜正常运行等优点，采用本发明的多台开关柜并排使用不会互相产生干扰。

本发明的故障监测装置包括：气体探头、气体管路、出气管、气体检测仪、常闭电磁阀、气泵、废气过滤器和信息处理模块。

高压开关柜包括高压隔室包括母线室、电缆室、仪表室、工具室和手车室5个。所述气体探头有多个，分别安装在母线室、电缆室、手车室的内部，每个高压隔室至少安装1个气体探头。，多个气体探头分别采集母线室、电缆室和手车室内的气体。所述多个气体探头与多路气体管路一一对应，气体管路的两端分别连接气体探头和出气管。所述气体探头优选为利于气体进入的喇叭型开口，所述气体探头上装有滤网，以防止固体颗粒物进入管路和检测仪器。所述气体管路布置在高压开关柜内壁。所述气体探头、气体管路为绝缘材料制作，且不吸附O₃、NO、N₂O、NO₂、NO₃、CO、N₂O₅气体，不与这些气体产生化学反应，优选为聚四氟乙烯材料。

多个气体管路上均装有常闭电磁阀。多路气体管路最终在出口处合为一路，与出气管连接。

所述常闭电磁阀安装在靠近出气管一侧的气体管路上。所述出气管上依次装有气体检测仪、气泵和废气过滤器。所述气泵的流速需保证气体在气体探头进口到气体检测仪之间管路的停留时间不超过5s。当流过出气管的气体中有需要检测的气体组分，如CO、O₃、NO、N₂O、NO₂、NO₃、N₂O₅时，气体检测仪产生响应，并将检测结果传输到信息处理模块。所述气体检测仪安装在气泵的进气侧。

所述信息处理模块用于接收气体检测仪得到的监测结果，判断故障，并与上级控制系统通信。

所述废气过滤器安装在气泵的出气侧。

所述出气管排出的气体排放到开关柜外部。

所述常闭电磁阀受信息处理模块控制；信息处理模块为气体检测仪、常闭电磁阀和气泵提供电源和控制信号。

所述出气管、气体检测仪、常闭电磁阀、气泵、废气过滤器、信息处理模块安装在开关柜的其中一个隔室——工具室内部。

采用上述故障监测装置监测高压开关柜的方法如下：

工作时，信息处理模块循环打开各气体管路上的常闭电磁阀，分别测量从不同气体探头采集到的气体样品。气体通过气体探头进入气体管路，气体检测仪将检测到的气体浓度数据传输到信息处理模块，信息处理模块对比不同时间测量得到的气体浓度，判断高压开关柜中是否产生分解气体。

本发明检测故障的原理如下：

检测过程中，如果只检测到O₃浓度发生变化，且在一定时间内持续上升，而NO、N₂O、NO₂、NO₃、CO、N₂O₅气体组分基本无变化，则认为只发生不涉及固体绝缘的低强度放电；

如果既检测到O₃浓度发生变化，又检测到CO浓度发生变化，同时在一定时间内持续上升，则可以确认发生了涉及固体绝缘的低强度放电；

如果既检测到O₃浓度发生变化，又检测到NO、NO₂、N₂O、NO₃、N₂O₅中的至少1种浓度发生变化，同时在一定时间内除NO外都持续上升，则可以确认发生了不涉及固体绝缘的高强度放电。

如果既检测到O₃浓度发生变化，又检测到NO、NO₂、N₂O、NO₃、N₂O₅中的至少1种，以及CO浓度发生变化，同时在一定时间内除NO外都持续上升，则可以确认发生了涉及固体绝缘的高强度放电。

所述浓度发生变化是指当体积浓度小于30ppbv时，浓度提高20％；浓度在30～60ppbv之间时，浓度提高6ppbv以上；当体积浓度在60ppbv以上时，浓度提高10％；但体积浓度在500ppbv以上时，浓度提高5％。

根据上述方法，气体探头布置得越密集越利于准确判断故障产生的区域，但考虑到成本及开关柜各隔室相对密封的特点，本发明优选的布置方式是在每个开关柜隔室中均至少布置1个气体探头，以确定局部放电发生的隔室。

采用上述故障监测装置及方法监测高压开关柜故障具有如下优点，监测装置对开关柜的正常运行没有影响，同时系统结构简单易实现。

附图说明

图1为本发明故障监测装置实施例1的示意图；

图2为本发明的故障检测装置气体探头示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1为本发明的故障监测装置实施例1的示意图。如图1所示，高压开关柜包括继电器仪表室1、手车室2、电缆室3、母线室4及工具室5共5个高压隔室。手车室2内有断路器手车21，电缆室3内安装有接地开关装置31，母线室4内有电流互感器32。

本发明的故障监测装置包括：气体探头6、气体管路7、出气管8、气体检测仪9、常闭电磁阀11、气泵10、废气过滤器12和信息处理模块51。

气体探头6可以安装多个，本实施例安装有3个，分别设置在电缆室3、手车室2及母线室4，探测各隔室内的气体组分。多个气体探头6与多个对应的气体管路7相连，气体管路7导出到工具室5后合并为一路，与出气管8连接。出气管8上装有气泵10和废气过滤器12。每个气体管路7靠近出气管8的一侧装有常闭电磁阀11。气泵10的进气侧安装有气体检测仪9，用于检测气体组分及含量。废气过滤器12安装在气泵10出气侧的出气管8上。气体管路7沿高压开关柜内部的绝缘隔板或箱壁内壁布置。信息处理模块51布置在工具室5内，分别与气体检测仪9、气泵10及常闭电磁阀11相连。

图2为本发明的故障监测装置气体探头示意图，如图2所示，气体探头6的下端为喇叭型开口61，喇叭型开口61上装有滤网62。