一种六氟化硫断路器故障模拟装置的制作方法

本发明涉及断路器状态检测领域，尤其涉及一种六氟化硫断路器故障模拟装置。

背景技术：

近年来，电力系统对供电的可靠性和经济性提出了愈来愈高的要求，高压输变电设备的安全运行已成为影响电力系统安全、稳定、经济运行的重要因素。断路器在电网中数量庞大，起着控制和保护电网的作用，断路器发生故障时会直接引起电网事故，甚至进一步扩大电网事故，造成相当大的经济及社会损失。对断路器的工作状态进行有效的检测，及时发现断路器的早期缺陷，对有缺陷部位提前进行处理，能够有效防止断路器爆炸等恶性事故的发生，保障电网的安全可靠运行。

目前，对于六氟化硫断路器的故障检测主要集中为常规性的预防性试验，比如说回路电阻试验，断路器断口、相间绝缘电阻试验，断路器六氟化硫气体成分分析试验等。这类试验都只能客观的反映断路器当前的运行状态，比如说回路电阻是否合格、断路器绝缘电阻是否合格，气体成分分析是否合格，从而按照规程判定断路器试验是否合格。对于断路器灭弧过程中已经出现的轻微故障，例如局部放电，触头有一定的烧损但还不至于损坏等，通过常规性预防试验无法发现，只能通过在定期检修时将断路器进行拆卸，对各部件进行检修，以此来判断断路器内部是否存在轻微故障。

由现有技术可以看出，现有的断路器故障检测技术无法及时检测断路器内部存在的轻微故障，更没有一种成型的装置可以为断路器内部故障的研究提供可靠数据，阻碍了断路器内部故障的研究即处理方法的发展，使断路器的内部故障成为影响电力系统的安全稳定运行的重要隐患。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，公开了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种六氟化硫断路器故障模拟装置，包括：外壳、灭弧组件和操纵组件，所述灭弧组件设置于所述外壳内部，所述操纵组件与所述灭弧组件固定连接、且穿过所述外壳连接到所述六氟化硫断路器故障模拟装置表面，其中，

所述外壳包括沿轴向方向依次密封连接的传动箱、绝缘支柱、第一绝缘瓷套、高温玻璃观察窗、第二绝缘瓷套、静触头底座以及绝缘封板，其中，所述传动箱上设置有逆止阀，所述绝缘支柱内固设有第二导向环，所述静触头底座与电源电连接，所述静触头底座内部固设有第一导向环，所述高温玻璃观察窗上开有安装电磁波传感器的小孔，所述绝缘封板上通过固定螺丝固定有弧静触头；

所述灭弧组件包括动触头底座，所述动触头底座与所述绝缘支柱固定连接，所述动触头底座内壁紧密套设过渡触头；所述动触头底座表面设置有外接触头，所述外接触头穿过所述高温玻璃观察窗延伸至所述六氟化硫断路器故障模拟装置表面；所述过渡触头内部固设有单向阀，所述单向阀上固定有弧动触头，靠近所述绝缘封板的所述过渡触头的一端固定有喷口，所述喷口朝向所述静触头底座，所述过渡触头的外径等于所述静触头底座的内径；

所述操纵组件包括绝缘拉杆，所述绝缘拉杆的一端贯穿所述过渡触头和第二导向环与所述单向阀固定连接、另一端通过连接抱箍固定连接转换接头，所述转换接头通过所述传动箱上的传动槽与传动杆固定连接，所述传动杆电连接操作机构。

可选地，所述过渡触头侧面均匀设置有四块高温玻璃；所述过渡触头为表面镀银的紫铜圆筒。

可选地，所述弧动触头和单向阀的连接部位设置有限位环，所述弧动触头上设置有凹槽，所述凹槽上设置有阀片；所述单向阀包括铝合金单向阀。

可选地，所述传动箱与所述传动杆之间通过橡胶套密封连接。

可选地，所述外壳各组件通过螺栓固定连接，所述外壳各组件的连接面处均设置有用于放置密封垫的密封槽。

可选地，所述第一导向环、第二导向环以及单向阀均为具有五个开孔的圆柱体，其中一个开孔为位于所述第一导向环、第二导向环以及单向阀正中间的圆形开孔，另外四个开孔均匀分布于所述圆形开孔周围，其中，所述单向阀的圆形开孔内设置有与所述绝缘拉杆相匹配的螺纹。

可选地，所述传动箱包括位于同一轴线上的长方箱体和圆柱箱体，所述圆柱箱体的侧面开有所述传动槽，所述传动槽与所述绝缘拉杆延伸方向相同；所述长方箱体密封连接所述绝缘支柱；所述传动箱包括铸铁传动箱。

可选地，还包括第一绝缘支架和第二绝缘支架，所述第一绝缘支架与所述传动箱中的圆柱箱体固定连接，所述第二绝缘支架与所述绝缘封板固定连接；所述第一绝缘支架和第二绝缘支架相对设置。

可选地，所述第一绝缘瓷套以及第二绝缘瓷套均包括表面设置有瓷爬裙的高强瓷瓷套，其中，所述第一绝缘瓷套的内径与所述第二绝缘瓷套的内径相等。

可选地，所述绝缘支柱包括位于同一中心轴线上的粗支柱和细支柱，所述细支柱的外径等于所述动触头底座外径，所述粗支柱外径等于所述传动箱中长方箱体的宽度；所述粗支柱用于连接所述传动箱和第一绝缘瓷套，所述细支柱用于连接所述动触头底座；所述绝缘支柱为一体成型结构。

本发明的实施例提供的六氟化硫断路器故障模拟装置包括外壳、灭弧组件和操纵组件，灭弧组件设置于外壳内部，操纵组件与灭弧组件固定连接、且穿过外壳连接到装置表面，外壳上设置有可以观察装置内部结构和模拟过程的高温玻璃观察窗，并在高温玻璃观察窗上设置有电磁波传感器，在进行故障模拟时，电磁波传感器可以采集到装置内部包括特高频信号在内的分、合闸数据，通过分析分、合闸数据可以对断路器内部故障进行研究。进一步的，断路器存在多种内部故障，而且造成故障的原因也不尽相同，本发明实施例提供的六氟化硫断路器故障模拟装置的各组件之间通过螺栓固定，便于对装置进行拆卸，以此更换或调整装置内部的部件进行不同故障类型的模拟，例如，拆除装置内的第一导向环和第二导向环以模拟六氟化硫断路器分、合故障；调松装置内的连接抱箍以模拟断路器本体内部传动故障；将装置内的喷口拧松以模拟断路器喷口松动故障等。通过本发明实施例对断路器内部故障的模拟，为断路器内部故障的研究提供可靠的数据，并为断路器内部故障的处理提供新的方法，从而确保电网的安全稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种六氟化硫断路器故障模拟装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的传动箱的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的绝缘支柱的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的过渡触头的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的单向阀和阀片的安装示意图；

图6为本发明实施例提供的单向阀和弧动触头的安装示意图；

图7为本发明实施例提供的第一导向环的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的第二导向环的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种六氟化硫断路器故障模拟装置的分闸结构示意图。

图示说明：

1-绝缘支柱，2-传动杆，3-传动箱，4-逆止阀，5-转换接头，6-连接抱箍，7-第一绝缘支架，8-第一绝缘瓷套，9-动触头底座，10-外接触头，11-高温玻璃观察窗，12-电磁波传感器，13-第二绝缘瓷套，14-静触头底座，15-绝缘封板，16-弧静触头，17-固定螺丝，18-第一导向环，19-喷口，20-弧动触头，21-单向阀，22-第二绝缘支架，23-第二导向环，24-绝缘拉杆，25-过渡触头，26-橡胶套，27-限位环，28-阀片，29-高温玻璃，30-电源，31-操作机构，32-传动槽。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参见图1，为本发明实施例提供的一种六氟化硫断路器故障模拟装置的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的六氟化硫断路器故障模拟装置包括外壳、灭弧组件和操纵组件。

外壳设置于灭弧组件的外部，对灭弧组件起支撑和密封的作用，操纵组件与灭弧组件固定连接、且穿过外壳连接到装置表面，通过控制操纵组件可以实现灭弧组件的分合闸，从而模拟断路器的灭弧过程。

本发明实施例提供的六氟化硫断路器故障模拟装置在使用时需要水平放置，因此为了清楚描述，将水平方向定义为本发明实施例提供的六氟化硫断路器故障模拟装置的轴向方向。

外壳包括在轴向方向上依次密封连接的传动箱3、绝缘支柱1、第一绝缘瓷套8、高温玻璃观察窗11、第二绝缘瓷套13、静触头底座14以及绝缘封板15，其中，组成外壳的各组件通过螺栓固定连接，便于对本发明实施例提供的六氟化硫断路器故障模拟装置进行拆卸，进而更换或调整装置内部部件进行断路器内部故障模拟，为了保证装置的气密性，防止由于六氟化硫气体的泄露造成故障模拟不准确，构成外壳的各组件连接面处均设置有用于放置密封垫的密封槽，通过设置密封垫可以保证装置内部的气体在规定压强内，保证故障模拟的准确性。

灭弧组件包括动触头底座9，动触头底座9通过螺栓与绝缘支柱1固定连接，便于拆卸，动触头底座9表面设置有外接触头10，外接触头10穿过高温玻璃观察窗11延伸至装置表面，外接触头用于接地或连接至模拟的负载上，以此模拟断路器地实际运行过程。

动触头底座9内壁还紧密套设过渡触头25，过渡触头25内部固设有单向阀21，单向阀21上固定有弧动触头20，靠近绝缘封板15的过渡触头25的一端固定有喷口19，喷口19朝向静触头底座14，通过控制过渡触头25的移动可以实现模拟断路器的分合闸过程，为了保证过渡触头25能够很好的与静触头底座14实现分合闸，而且不会因为二者之间的缝隙过大而不能很好的分合闸，过渡触头25的外径等于静触头底座14的内径。

绝缘封板15上通过固定螺丝17固定有弧静触头16，静触头底座14与电源30电连接，当过渡触头25向绝缘封板15方向移动时弧静触头16与弧动触头20接触实现合闸，用于合闸的过程中过渡触头25腔体内的气体压强变大，为了减小过渡触头25腔体内的气体压强，过渡触头25腔体内的六氟化硫气体通过喷口19向静触头底座14内喷射，为了对弧静触头16进行固定，防止由于弧静触头16和弧动触头20对正不良而引起断路器导电杆不对中故障，静触头底座14内部固设有第一导向环18，用于对弧静触头16进行固定。

需要说明的是，本发明实施例提供的六氟化硫断路器故障模拟装置旨在模拟断路器的各种内部故障，因此，可以将第一导向环18从装置内拆除，以此来模拟断路器导电杆不对中故障，但当模拟其他类型故障时第一导向环18为必须件，防止用于可能同时存在两种故障类型而对故障模拟的可靠性造成影响。

操纵组件包括绝缘拉杆24，为了固定绝缘拉杆24，绝缘支柱1内固设有第二导向环23，绝缘拉杆24的一端贯穿过渡触头25和第二导向环23与单向阀21固定连接、另一端通过连接抱箍6固定连接转换接头5，转换接头5通过传动箱3上的传动槽32与传动杆2固定连接，传动杆2电连接操作机构31。通过操作机构31的工作实现断路器分闸时间持续20ms左右，合闸时间持续40ms左右。

与第一导向环18相似的，在模拟断路器导电杆不对中故障时，第二导向环23可以从从装置内拆除，但当模拟其他类型故障时第二导向环23为必须件，防止用于可能同时存在两种故障类型而对故障模拟的可靠性造成影响。为了保证装置的气密性，传动箱3与传动杆2之间通过橡胶套26密封连接。

参见图2，为本发明实施例提供的传动箱的结构示意图，如图2所示，传动箱3包括位于同一轴线上的长方箱体和圆柱箱体，圆柱箱体的侧面开有传动槽32，传动槽32与绝缘拉杆24延伸方向相同，优选地，传动箱3包括铸铁传动箱。

参见图3，为本发明实施例提供的绝缘支柱的结构示意图，如图3所示，绝缘支柱1包括位于同一中心轴线上的粗支柱和细支柱，细支柱的外径等于动触头底座9外径，粗支柱外径等于传动箱3中长方箱体的宽度；粗支柱用于连接传动箱3和第一绝缘瓷套8，细支柱用于连接动触头底座9；绝缘支柱1为一体成型结构。

第一绝缘瓷套8以及第二绝缘瓷套13均包括表面设置有瓷爬裙的高强瓷瓷套，其中，第一绝缘瓷套8的内径与第二绝缘瓷套13的内径相等。

在传动箱3上设置有逆止阀4，逆止阀4为装置充入与回收六氟化硫气体的通道，在进行故障模拟时通过逆止阀4将六氟化硫气体充入装置内，故障模拟结束之后可以通过逆止阀4将六氟化硫气体进行回收，然后更换或调整部件继续进行其他故障模拟。

在高温玻璃观察窗11上开有小孔，在小孔上安装有电磁波传感器12，通过高温玻璃观察窗11可以观察到装置内部在进行分合闸时的状态，同时，在故障模拟时电磁波传感器12可以采集灭弧组件在灭弧过程中的相关数据，例如特高频信号，通过分析特高频信号从而对灭弧气内部故障进行研究。

参见图4，为本发明实施例提供的过渡触头的结构示意图，如图4所示，高温玻璃观察窗11可以观察到在分合闸过程中过渡触头25和静触头底座14是否能够实现嵌套，但是无法观察到过渡触头25内部弧静触头16和弧动触头20是否对正，因此在过渡触头25侧面均匀设置有四块高温玻璃29，通过高温玻璃观察窗11和高温玻璃29可以清楚的观察到装置内部的分合闸模拟过程，优选的，过渡触头25为表面镀银的紫铜圆筒。

参见图5，为本发明实施例提供的单向阀和阀片的安装示意图，参见图6，为本发明实施例提供的单向阀和弧动触头的安装示意图，如图5、6所示，弧动触头20和单向阀21的连接部位设置有限位环27，弧动触头20上设置有凹槽，凹槽上设置有阀片28，优选地，单向阀21包括铝合金单向阀。

操纵组件包括绝缘拉杆24，为了固定绝缘拉杆24，绝缘支柱1内固设有第二导向环23，绝缘拉杆24的一端贯穿过渡触头25和第二导向环23与单向阀21固定连接、另一端通过连接抱箍6固定连接转换接头5，转换接头5通过传动箱3上的传动槽32与传动杆2固定连接，传动杆2电连接操作机构31。通过操作机构31的工作实现断路器分闸时间持续20ms左右，合闸时间持续40ms左右。

与第一导向环18相似的，在模拟断路器导电杆不对中故障时，第二导向环23可以从从装置内拆除，但当模拟其他类型故障时第二导向环23为必须件，防止用于可能同时存在两种故障类型而对故障模拟的可靠性造成影响。为了保证装置的气密性，传动箱3与传动杆2之间通过橡胶套26密封连接。

参见图7，为本发明实施例提供的第一导向环的结构示意图，图8，为本发明实施例提供的第二导向环的结构示意图，结合图5、图7和图8所示，第一导向环18、第二导向环23以及单向阀21均为具有五个开孔的圆柱体，其中一个开孔为位于第一导向环18、第二导向环23以及单向阀21正中间的圆形开孔，另外四个开孔均匀分布于圆形开孔周围，其中，单向阀21的圆形开孔内设置有与绝缘拉杆24相匹配的螺纹。

需要注意的，第一导向环18、第二导向环23以及单向阀21结构相同仅在尺寸上有差别、且第一导向环18和第二导向环23的圆形开孔中不设置螺纹。

本发明实施例提供的六氟化硫断路器故障模拟装置还包括第一绝缘支架7和第二绝缘支架22，用于对装置进行固定，其中，第一绝缘支架7与传动箱3中的圆柱箱体固定连接，第二绝缘支架22与绝缘封板15固定连接；第一绝缘支架7和第二绝缘支架22相对设置。

本发明的实施例提供的六氟化硫断路器故障模拟装置包括外壳、灭弧组件和操纵组件，灭弧组件设置于外壳内部，操纵组件与灭弧组件固定连接、且穿过外壳连接到装置表面，外壳上设置有可以观察装置内部结构和模拟过程的高温玻璃观察窗，并在高温玻璃观察窗上设置有电磁波传感器，在进行故障模拟时，电磁波传感器可以采集到装置内部包括特高频信号在内的分、合闸数据，通过分析分、合闸数据可以对断路器内部故障进行研究。进一步的，断路器存在多种内部故障，而且造成故障的原因也不尽相同，本发明实施例提供的六氟化硫断路器故障模拟装置的各组件之间通过螺栓固定，便于对装置进行拆卸，以此更换或调整装置内部的部件进行不同故障类型的模拟，下面对本发明实施例进行故障模拟的过程进行具体描述

参见图9，为本发明实施例提供的一种六氟化硫断路器故障模拟装置的分闸结构示意图，结合图1和图9所示：

将六氟化硫断路器故障模拟装置平稳安放在试验室内，确保其处于水平状态，通过逆止阀4在装置内充入六氟化硫气体，气压充至0.52Mpa，传动杆2接于外部的操作机构31上控制该六氟化硫断路器故障模拟装置的分合；将电源30连接至静触头底座14露出装置表面的部位上，外接触头10接地或连接至模拟的负载上，将传动箱3接地；在模拟六氟化硫断路器分合故障时，由电源30施加对装置施加电压源或电流源，外部的操作机构31操纵传动杆2动作，进而控制过渡触头25、弧动触头20的分合，达到模拟真实分合闸过程的目的。

第一种故障模拟过程：

将六氟化硫断路器故障模拟装置平稳安放在试验室内，确保其处于水平状态，将第一导向环18和第二导向环23从装置内拆除，拧松固定螺丝17，模拟六氟化硫断路器分、合故障。通过逆止阀4在装置内充入六氟化硫气体，使装置内气压达到0.52Mpa；将传动杆2接于外部的操作机构31上，控制该六氟化硫断路器故障模拟装置的分合；将电源30连接至静触头底座14露出装置表面的部位上；外接触头10接地或连接至模拟的负载上；将传动箱3接地。由电源30对装置施加电压源或电流源，通过操作机构31操纵传动杆2动作，进而控制过渡触头25、弧动触头20的分合，达到模拟真实分合闸过程的目的。通过高温玻璃观察窗11观察灭弧过程，并记录该六氟化硫断路器故障模拟装置分、合闸数据。

第二种故障模拟过程：

将六氟化硫断路器故障模拟装置平稳安放在试验室内，确保其处于水平状态，调松连接抱箍6，模拟断路器本体内部传动故障。通过逆止阀4在装置内充入六氟化硫气体，使装置内气压达到0.52Mpa；将传动杆2接于外部的操作机构31上，控制该六氟化硫断路器故障模拟装置的分合；将电源30连接至静触头底座14露出装置表面的部位上；外接触头10接地或连接至模拟的负载上；将传动箱3接地。由电源30对装置施加电压源或电流源，通过操作机构31操纵传动杆2动作，进而控制过渡触头25、弧动触头20的分合，达到模拟真实分合闸过程的目的。通过高温玻璃观察窗11观察灭弧过程，并记录该六氟化硫断路器故障模拟装置分、合闸数据。

第三种故障模拟过程：

将六氟化硫断路器故障模拟装置平稳安放在试验室内，确保其处于水平状态，通过逆止阀4在装置内充入六氟化硫气体，使装置内气压达到0.52Mpa；将传动杆2接于外部的操作机构31上，控制该六氟化硫断路器故障模拟装置的分合；将电源30连接至静触头底座14露出装置表面的部位上；外接触头10接地或连接至模拟的负载上；将传动箱3接地。由电源30对装置施加电压源或电流源，通过操作机构31操纵传动杆2动作，进而控制过渡触头25、弧动触头20的分合，达到模拟真实分合闸过程的目的。调整传动杆2接于外部的操作机构31动作速度，模拟断路器慢分、慢合故障。通过高温玻璃观察窗11观察灭弧过程，并记录该六氟化硫断路器故障模拟装置分、合闸数据。

第四种故障模拟过程：

将六氟化硫断路器故障模拟装置平稳安放在试验室内，确保其处于水平状态，在过渡触头25内放置少量金属微粒，模拟断路器重燃故障。通过逆止阀4在装置内充入六氟化硫气体，使装置内气压达到0.52Mpa；将传动杆2接于外部的操作机构31上，控制该六氟化硫断路器故障模拟装置的分合；将电源30连接至静触头底座14露出装置表面的部位上；外接触头10接地或连接至模拟的负载上；将传动箱3接地。由电源30对装置施加电压源或电流源，通过操作机构31操纵传动杆2动作，进而控制过渡触头25、弧动触头20的分合，达到模拟真实分合闸过程的目的。通过高温玻璃观察窗11观察灭弧过程，并记录该六氟化硫断路器故障模拟装置分、合闸数据。

第五种故障模拟过程：

将六氟化硫断路器故障模拟装置平稳安放在试验室内，确保其处于水平状态，将喷口19拧松，模拟断路器喷口松动故障。通过逆止阀4在装置内充入六氟化硫气体，使装置内气压达到0.52Mpa；将传动杆2接于外部的操作机构31上，控制该六氟化硫断路器故障模拟装置的分合；将电源30连接至静触头底座14露出装置表面的部位上；外接触头10接地或连接至模拟的负载上；将传动箱3接地。由电源30对装置施加电压源或电流源，通过操作机构31操纵传动杆2动作，进而控制过渡触头25、弧动触头20的分合，达到模拟真实分合闸过程的目的。通过高温玻璃观察窗11观察灭弧过程，并记录该六氟化硫断路器故障模拟装置分、合闸数据。

第六种故障模拟过程：

将六氟化硫断路器故障模拟装置平稳安放在试验室内，确保其处于水平状态，将阀片28从单向阀21凹槽内取出，模拟断路器无法吹弧故障。通过逆止阀4在装置内充入六氟化硫气体，使装置内气压达到0.52Mpa；将传动杆2接于外部的操作机构31上，控制该六氟化硫断路器故障模拟装置的分合；将电源30连接至静触头底座14露出装置表面的部位上；外接触头10接地或连接至模拟的负载上；将传动箱3接地。由电源30对装置施加电压源或电流源，通过操作机构31操纵传动杆2动作，进而控制过渡触头25、弧动触头20的分合，达到模拟真实分合闸过程的目的。通过高温玻璃观察窗11观察灭弧过程，并记录该六氟化硫断路器故障模拟装置分、合闸数据。

本发明实施例提供的六氟化硫断路器故障模拟装置在故障模拟时，每次只更换或调整一个部件，保证在模拟故障时只有一个会产生故障的因素，通过控制变量确保试验数据的准确性,为断路器内部故障的研究提供可靠的数据，并为断路器内部故障的处理提供新的方法，从而确保电网的安全稳定运行。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。