真空断路器环氧浇注体与金属嵌件结合的检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固封式真空断路器环氧浇注体与金属嵌件的结合技术领域，具体涉及一种判断固封式真空断路器的环氧浇注体与金属嵌件界面结合状况是否良好的检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]开关柜作为电力系统变电站与配网的重要组成部分，其正常运行对配网系统的供电可靠性有很大影响，尽早发现开关柜产品质量隐患，对确保电网的供电安全可靠起着至关重要的作用。
[0003]固封式真空断路器作为开关柜产品的核心部件，其质量状况直接关系到开关柜产品的质量好坏。固封浇注技术作为固封式真空断路器生产的关键工艺技术之一，浇注质量的好坏又直接决定了固封式真空断路器的质量的优劣。由于环氧浇注材料体系与金属嵌件的线膨胀系数不同，在固化交联时产生的热应力以及因体积收缩产生的应力等得不到有效释放，可能会造成局部应力集中现象。当这些应力超过材料的粘接强度时，就会产生开裂。此外，由于环氧浇注体系与金属嵌件之间的浸润性较差，造成嵌件与环氧浇注材料粘接不理想。因此，固封式真空断路器机械性能和电气性能的薄弱环节在金属嵌件与环氧树脂浇注材料的结合部位。以上两种因素导致结合面机械强度降低，产生气隙、气孔或其他现象，一般肉眼很难发现，且在产品应用早期也难以发现。运行阶段，带有气隙的环氧浇注件金属界面十分容易吸水受潮，绝缘性能大大降低，从而给电力设备的安全稳定运行构成严重威胁，甚至造成开关柜爆炸等电力安全事故。
[0004]目前，环氧树脂浇注件与金属界面浇注质量好坏的检测手段，大多仅仅限于外观检查或通过破坏性的机械性能试验间接的反映金属界面浇注质量；或者通过使用X射线成像仪，对环氧浇注件的金属界面浇注质量进行更加直观地检查。但是，上述检测手段存在下列冋题:
[0005]外观检查:虽然便捷，但是准确率不高，很容易导致漏检、误检。
[0006]破坏性的机械性能试验:仅能间接反映出一些界面浇注质量很差，如开裂等问题，但不够直观，仍然有很大概率漏检和误检，检测的灵敏度不高。而且破环性试验仅能用于抽检，不可进行全检，否则对绝缘浇注件本身构成较大损伤。
[0007]X射线成像仪:检测虽然直观，但是检测成本高、仪器维护费用大，并且对人体容易造成福射伤害。
[0008]因此，现在需要新的技术，更好地对固封式真空断路器环氧浇注体和金属界面的结合状况进行检测。
[0009]作者就是基于上述需求出发，发明了一种基于水煮和局部放电检测相接合的固封式真空断路器环氧树脂浇注体与金属界面结合状况的检测方法。该方法具有检测灵敏度高、操作简便、无损检测、对人体健康没有伤害、成本低廉等一系列优点。因此，具有十分重要的研究价值和实际意义，便于尽早及时发现浇注质量存在瑕疵的固封式真空断路器。
【发明内容】
[0010]本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种真空断路器环氧浇注体与金属嵌件结合的检测装置及方法，该装置及方法采用对固封式真空断路器的固封极柱在恒温水煮前后，分别测量局部放电的原理，通过计算局部放电信号强度的变化大小，实现对固封式真空断路器环氧浇注体与金属界面结合状况进行诊断。
[0011]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0012]—种真空断路器环氧浇注体与金属嵌件结合的检测装置，包括:水煮试验设备和局部放电实验设备；
[0013]所述水煮试验设备用于对的真空断路器固封极柱进行水煮实验；
[0014]所述局部放电实验设备包括:隔离变压器、调压器、无局放变压器、电容分压器、工频电压试验控制台、水电阻、金属屏蔽柜、绝缘套管、罗格斯基线圈、信号调理电路、数据采集装置和数据处理器；
[0015]所述隔离变压器、调压器、无局放变压器和电容分压器分别与工频电压试验控制台连接，所述隔离变压器、调压器和无局放变压器依次连接，调压器与无局放变压器的一端均与水电阻连接，另一端均接地；所述水电阻通过绝缘套管与设置在金属屏蔽柜内的固封极柱连接；
[0016]所述罗格斯基线圈和信号调理电路均设置在金属屏蔽柜内部，所述罗格斯基线圈、信号调理电路、数据采集装置和数据处理器依次连接。
[0017]所述水煮试验设备包括:水煮箱、箅子、水温传感器和温度控制器；
[0018]所述水温传感器设置在水煮箱内壁上，水温传感器与温度控制器连接，温度控制器与水煮箱的加热装置连接，箅子设置在水煮箱内部，用于放置固封极柱。
[0019]固封极柱与局部放电电流信号引出线连接，局部放电电流信号引出线包括可调节半径的金属箍和软铜线；可调节半径的金属箍套在固封极柱中段位置，保证与环氧树脂紧密接触；金属箍提取局部放电产生的脉冲电流信号，再经软铜线穿越罗格斯基线圈后与屏蔽柜底板短接。
[0020]所述金属屏蔽柜侧壁上嵌装有同轴电缆转换接头，信号调理电路通过同轴电缆转换接头与金属屏蔽柜外部的数据采集装置连接。
[0021]所述绝缘套管嵌装在金属屏蔽柜的侧壁上，水电阻通过绝缘套管与固封极柱的电流输入端子连接。
[0022]所述罗格斯基线圈采用矩形截面的环形骨架，材料为镍锌铁氧体，使用铜漆包线作为绕线材料，采用自积分方式，使用铝制金属盒屏蔽。
[0023]采用铝制金属盒对信号调理电路进行屏蔽，所述信号调理电路包括:串联连接的差分放大电路和后置滤波电路。
[0024]—种真空断路器环氧浇注体与金属嵌件结合的检测装置的检测方法，包括以下步骤:
[0025]步骤一，将待检测的固封极柱水平放置入屏蔽柜中，将固封极柱的一端金属端子通过绝缘电缆连接到绝缘套管，另一端悬空；
[0026]步骤二，通过调节工频试验控制台将施加到固封极柱上的电压匀速升高到固封式真空断路器的额定电压，保持设定时间；然后降到固封式真空断路器的N倍持续运行电压，在该电压下测量局部放电信号，保存并记录得到的电压信号波形及幅值Ulm ;此处N的优选取值为固封式真空断路器的1.05倍持续运行电压。
[0027]步骤三，对局部放电试验后的固封极柱进行水煮试验，通过温度控制器控制水煮箱内温度加热至设定温度，并维持恒温；
[0028]步骤四，设定时间后，将固封极柱取出并水平放置入金属屏蔽柜中，重复步骤二，重新对该固封极柱进行局部放电试验；保存并记录得到的电压信号波形及幅值U2m ;
[0029]步骤五，计算前后两次局部放电实验得到的电压幅值Ulm、U2m的相对增加比率γ，如果γ > η，则表明该固封式真空断路器环氧树脂体系与金属嵌件界面结合状况较差，否则认为界面结合状况良好；其中，η为设定值。
[0030]所述相对增加比率γ具体为:
[0031]γ = I U2m-Ulm I /Ulm*100%。
[0032]进行局部放电实验过程中，将金属屏蔽柜的各个面体通过铜线导短接后，统一接地。
[0033]本发明的有益效果:本发明通过利用环氧浇注件的浇注体系与金属界面接触不良时，经过水煮后，气隙受热膨胀后容易“吃水”或“进气”，导致产生绝缘薄弱环节。在工频试验电压下由于