专利名称：高压真空开关漏气、负压故障在线监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电性能的测试装置，它是非接触式的，能在线监测高压真空开关的漏气及负压故障。
高压真空开关具有体积小、结构简单、维修方便、适宜频繁操作等优点，目前广泛应用在6KV～35KV供电系统的电气设备中。高压真空开关的主要元件－真空开关管(亦称灭弧室)是一种真空负压性器件，它存在两类不同于其它高压开关的故障。一种是漏气故障正常的真空开关内部的真空度通常保持在10－3×133Pa以下，真空开关管两电极在标准开距下具有较高的电压击穿强度，由于真空开关的壳体封装或绕性波纹管金属疲劳等因素的存在，真空开关管会产生慢性漏气现象，当管内真空度达到133×10－2Pa以上时，真空开关管两电极之间的耐压强度急剧下降，在高压电场的作用下，分断状态的两电极之间将产生微量气体导电现象，真空开关失去了分断能力，产生了真空开关管漏气故障。另一种是负压故障由于真空开关管是一种负压性器件，在正常状态下真空开关管的分断是依靠高压开关的机械机构，用它牵引真空开关管的动触头克服大气压力使动静触头相互分离。如果高压开关的机械牵引机构发生断裂或其它机械故障，失去了对真空开关动触头的牵引力，真空开关管的动触头将在大气压的作用下自行闭合，使高压真空开关在机构处于分断状态而开关有高压电输出，构成了真空开关的负压故障。真空开关的这两类故障都是随机性的，很难通过定时巡查或计划检修予以消除，因此很多真空开关的用户常由此导致设备运行故障，甚至重大人身伤亡事故。为了保证真空开关的安全使用，许多用户只能在真空开关管的统计寿命保守期内尽早地更换真空开关管，这样导致真空开关的维修费用增加，尽管如此，也不能完全避免少数质量次劣或者安装不当的真空开关管的短期损坏而造成的事故。
目前，对于电压较高的真空开关有采用
图1所示的真空度监示装置来判断真空度。当一真空开关由于真空度下降造成电压的不平衡时，将引起一个中性点偏离的电流，并由这个电流来推动报警继电器，从而发出警报。由图1可见，此监示装置的故障信号是通过电容C1耦合取得的，在高压供电系统中要求C1的工作极为可靠，万一电容C1击穿将危及监示器的安全，且高压电容的成本较高。另外，在三相负载中，三相负载一般都按Y或△连接，当高压真空开关的某一个真空开关管由于漏气或负压故障造成故障电压时，故障电压会通过负载回路反送到其它二相，因此，按图1所示电路取得的故障不平衡电压难以监测。
本发明提供了一种非接触式的、能在线监测高压真空开关漏气及负压故障的装置。一旦高压真空开关出现上述两类故障即及时报警，或同时闭锁其它电气设备，确保高压真空开关的安全使用，高压真空开关管也可物尽其用，减少它的过剩维修，节约维修费用。
本发明的设计思想如下图2是铜电极在不同真空度下的击穿电压。由图可见，高压真空开关管在正常情况下(即真空度在133×10－3Pa以下时)分断后，两触头之间具有足够的耐压能力。当其管内真空度下降到133×10－2Pa以上时，它的耐压能力就急剧下降，两触点间发生了电压击穿和气体辉光导电现象(即高压真空开关管出现了漏气故障)，这时断态真空开关的输出端就出现了微量气体导电的漏电流和相对应的故障电压。在6～10KV的系统中，高压真空开关的漏气故障电压约为300～600V，在35KV的系统中，此数值约为600～1400V。如果当高压真空开关出现负压故障时(即高压真空开关动触头失去外界机构牵引力，在大气压的作用下其动、静触头自行闭合)，则高压真空开关的输出端为高压电源电压。可见不管高压真空开关的漏气故障，还是负压故障，高压真空开关在分断状态时，其输出端都有大于300V以上的故障电压。因此，只要监测高压真空开关在断态时输出端故障电压的存在与否，这能有效地检测出高压真空开关的漏气和负压两类故障。
高压真空开关漏气及负压故障在线监测仪的电路原理图见图3。监测仪包括一个接收故障电压信号的电容性传感器(TC)、阻抗匹配单元(IC1)、电信号放大电路(IC2)、交直流转换电路(D1和D2)、电平判断电路(IC3)、与高压开关位置相关的综合电路(R11，J2)、继电器驱动电路(IC4和G)、电路电源(IC5、IC6)及声光报警器。其电容性传感器为平板形，它的四周及底面用金属板屏蔽。
此装置利用非接触式感应原则，在各种高压供电电压的规定安全距离之外，从电容性传感器中取得故障电压信号，这一故障信号经过阻抗匹配单元、电信号放大电路、交直流转换电路到电平判断电路，电平判断输出一个与真空开关输出端故障电压相关的开关量电信号，此信号与来自真空开关机械机构的合、分机械位置信号进入综合电路，当真空开关的机械机构为分断位置时，高压开关的输出端出现大于漏气故障的电压，在线监测仪判别为故障，给出信号，经放大后，发出警报并闭锁其它电气设备，因而能及时发现高压真空开关在运行中的漏气故障和负压故障，确保高压真空开关的正常使用。
在三相中心点不接地的供电系统中，三相负载通常接成Y形或△形，该监测仪一般只要安装一个就可以了，其安装接线示意图见图4。(如果高压真空开关的某一根真空开关管发生了故障，故障电压会通过)负载与其它二相构成回路，因此，一个监测仪就能测出三相的故障信号，对于三相中心点接地的供电系统，那就必须使用三只。
本装置通过电容性传感器在各种高压供电等级的安全距离之外非接触式测定故障电压信号，因此监测仪本身绝对安全可靠。该装置还可以作高压遥感式指示器，可以监测其它高压开关在运行中的泄漏故障，防止网络倒送电现象，或作为高压开关室(柜)的箱门联锁等，确保电气操作和检修人员的人身安全。
图1是真空开关管真空度监示装置电路图。C1和C2是电容，D1和D2是二极管，G是氖气辉光放电管，DR是放电电阻，R1～R4是电阻，Z是非线性电阻，F是主熔断器。
图2是铜电压在不同真空度下的击穿电压。
图3是该装置的电路原理图。Te是电容性传感器，C1～C10是电容，R1～R16是电阻，W是可变电阻，D1～D10是二极管，G是三极管，J是继电器，LM是线性放大电路，IC1～IC6是集成成路，7806和7906是稳压集成块，Tr是变压器，9为高压开关常开触点。
图4是监测仪的安装接线示意图。6是6KV～35KV进线，7是高压开关柜，8连接高压负载，9是高压开关常开触点，10是高压开关门限或高压开关柜门限的常闭触点，11是红灯，12是绿灯，13是监测仪，14是相线，15是中性线，16是声光报警器。
图3和图4中的1，2，3，4，5为接点。
实施例图3中G1＝5μF，C2＝C3＝10μF，C4＝220μF，C5＝C6＝0.47μF，C7＝C8＝1000μF，C9＝C10＝47μF；R1＝R2＝150K，R3＝300K，R4＝R0＝R13＝1K，R5＝R14＝100K，R6＝R11＝R15＝5.1K，R7＝R10＝10K，R9＝3K，R12＝1.5K，R16＝7.5K；W＝5.1K；D7～D10型号为1N4004；G的型号为3 DK2；J2的型号为4100；变压器(Tr)将交流220V变为交流8V；图3中
表示输出电压为直流6V。阻抗匹配单元与电容性传感器相连，连接导线为屏蔽线，此区域特别要注意防湿和屏蔽。电平判断电路采用积分单元。引入高压开关辅助接点的位置信号，采用隔离抗干扰措施，即用继电器J2隔离，电源电路是稳压电源。该装置的公共地与大地相通。
监测仪平行安装在高压开关下桩头任意一相铝排，距电排125mm处(6KV系统)，交流220V工作电源应按图4连接，相线(14)接1，否则声光报警器不工作，2，3接声光报警器(16)，3接指示灯，可作为高压遥感式指示灯使用，4，5接高压开关的常开触点(9)。常闭触点(10)可串接配电室门限或高压开关柜门限，做高压带电指示用，以防带电闯入高压室或带电拉闸。安装后应检查监测仪工作，用手触摸监测仪面板(利用人体电场)，绿灯(12)翻转，声光报警，视为正常。
权利要求1.一种非接触式的高压真空开关漏气及负压故障在线监测仪，其特征是它由一个接收故障电压信号的电容性传感器(Tc)、阻抗匹配单元(IC1)、电信号放大电路(IC2)、交直流转换电路(D1和D2)、电平判断电路(IC3)、与高压开关位置相关的综合电路(R11，J2)、继电器驱动电路(IC4和G)、电源电路(IC5、IC6)及声光报警器(16)组成，其电容性传感器为平板形，它的四周及底面用金属板屏蔽。
专利摘要本实用新型是一种非接触式的在线监测高压真空开关的漏气及负压故障的装置。它包括电容性传感器(Tc)、阻抗匹配单元(IC
文档编号G01M3/00GK2059985SQ90201139
公开日1990年8月1日 申请日期1990年1月25日 优先权日1990年1月25日
发明者陆中梁, 潘永敏, 谢飞鹉 申请人:上海三普电子设备厂