专利名称：不拆卸灭弧室真空开关真空度测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种真空度测量仪，特别是一种不拆卸灭弧室真空开关真空度测量仪，属于检测领域。
背景技术：
真空开关在中压领域(6kV，10kV，35kV)的应用已有25年的历史，并还在快速增长。现在电力系统用户开始担心真空灭弧室的真空度状况，亦即真空开关的开断能力。需要一种简单、准确、具有较高分辨力的测试仪器来检测服役中的灭弧室的真空度。为了在不拆卸灭弧室的情况下准确测量灭弧室的真空度，需要有一种特殊型式的磁场线圈。经对现有技术的进一步检索，发现专利号为97241647，名称为一种真空灭弧室真空度的测量装置。该专利自述为一种检测装置，特别适用于输配电系统真空来弧室真空度的测量场合。该装置是一种真空灭弧室真空度的免拆卸测量装置，主要由一种硅钢片叠装成形的“C”形铁芯，在外面套上绕制的线圈，置于真空灭弧室一侧的无障碍空间中，实现灭弧室真空度的免拆卸测量目的，并具有操作简便，测量重复性好，测量结果精度高等优点。又发现专利号99250617，名称为电网中真空开关管真空度监测仪。该专利自述为一种体积小、使用方便且可定量测量的电网中真空开关管真空度监测仪，包括取样峰值锁定电路、用于将取样信号放大的直流快速放大器、用于将模拟信号转换为数字信号并进行处理的单片机比较运算电路和用于显示真空度数值的显示电路，它还有一个“C”形电磁线圈和直流高压发生器，所说的电磁线圈和直流高压发生器分别引出该网上真空开关管真空度监测仪的电磁端和直流高压输出端。上述现有技术均未摆脱不拆卸测量灵敏度低的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种不拆卸灭弧室真空开关真空度测量仪，使其具有不拆卸测量和灵敏度高的特点。本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明由磁场线圈和测量电路两部分组成，磁场线圈和测量电路之间通过两根导线连接，磁场线圈是一种“两半圆组合式”磁场线圈，它可以在不拆卸灭弧室的情况下，套装于断路器的灭弧室上，在测量仪电路的控制下，产生与螺线管型磁场线圈相当强度的轴向磁场。本发明在不拆卸灭弧室时，真空度的测量范围为10-1~10-5Pa，满足了真空开关真空度的定量测试要求。
磁场线圈由两个半圆柱型线圈相对排列组合而成，两个半圆柱型线圈的一边由两个小型的门轴绞链连接，另一边由一个金属搭扣连接，左右两个半圆柱型线圈壁上分别留有接线柱，两个半圆柱型线圈的多匝漆包线通过浇铸的环氧树脂固定。灭弧室套装在两半圆组合式磁场线圈中间，当通以励磁电流，在每个半圆柱内的多匝漆包线中产生电流。
测量电路包括双向可控硅(一)和(二)、整流二极管、倍压整流电路、升压器、硅堆、限流电阻、多路转换器、A/D、数字光隔、80C196单片机系统、光电隔离与驱动器、保护电路、光电隔离器、放电电阻、电容C1、C3，可控硅D1、D2、电容C2、取样电阻R0，其连接方式为通过变压器隔离后的交流电源～280V连接到双向可控硅(一)和(二)的第1脚，双向可控硅(一)和(二)的第2脚连接到整流二极管或倍压整流电路，双向可控硅(一)和(二)的第3脚连接到光电隔离器，电容C1的正极连接整流二极管和升压器的原边一端，电容C3的正极连接倍压整流电路和磁场线圈的某一接线柱，可控硅D1的输出端连接电容C1的负极，D1的输入端连接升压器的原边另一端，可控硅D2的输出端连接电容C3的负极，D2的输入端连接磁场线圈的另一接线柱，D1、D2的控制极连接光电隔离与驱动器，光电隔离与驱动器与保护电路相连，升压器的高压输出端连接硅堆的一端，硅堆的另一端连接限流电阻和电容C2，电容C2的另一端接升压器的高压接地端，放电电阻与电容C2并联，限流电阻的另一端连接到仪器的高压输出，该高压输出连接到被测量灭弧室的导电杆上，被测量灭弧室另一导电杆连接到仪器的信号输入端，该信号输入端连接取样电阻R0和多路转换器与A/D，取样电阻R0的另一端连接到升压器的高压接地端，80C196单片机系统与数字光隔、光电隔离器、光电隔离与驱动器相连接。
80C196单片机系统包括80C196单片机、32k程序存储器、液晶屏、微型打印机；光电隔离与驱动器包括光隔4N25、三极管S8550；保护电路包括保护电容、二极管、三极管S8050等。
双向可控硅(一)、(二)各为一12A/800V双向可控硅，整流二极管为2个12A/1200V二极管；倍压整流电路为通用的四级不对称倍压整流电路，整流使用8个12A/1200V二极管，倍压使用两串电容，其中的一串为四个10000μF/450V的电容，另一串为三个330μF/450V的电容，这两串电容并联，等效电容为C3。电容C1为3300微法/450V的电容；光电隔离器为2片过零光隔MOC3083；可控硅D1、D2各为一95A/1600V可控硅；升压器为DQ42汽车点火线圈；硅堆由四个12kV的硅粒子串联；电容C2为2200pF/40kV的高压电容；限流电阻由2个2MΩ的电阻串联；放电电阻由2个100MΩ的电阻串联；硅堆、电容C2、限流电阻、放电电阻四个元件作为一个整体，通过浇铸的环氧树脂固定。
80C196单片机系统和光电隔离器控制双向可控硅(一)(二)，通过整流及倍压整流后给电容C1、C3充电，当电容C1上的电压达到预定值200V，C3上的电压达到预定值1600V后，再由单片机系统和光电隔离与驱动器控制触发可控硅D1、D2导通，电容C1对升压器初级线圈放电，电容C3对磁场线圈放电，升压器次级的高电压经硅堆整流、电容C2滤波、限流电阻限流后输出到灭弧室的触头上，当磁场线圈产生的磁场达到某一临界值时，真空灭弧室的极间会产生离子电流，离子电流经取样电阻R0、多路转换、A/D、数字光隔后输入单片机系统。
当没接磁场线圈时不能充电，当接磁场线圈但充电途中断电时，保护电容触发D2，使电容C3上的残余电荷通过磁场线圈释放掉，使用放电电阻释放C2上的残余电荷，从而保护了人身安全。
本发明具有实质性特点和显著进步，所使用的两半圆组合式磁场线圈产生的轴向磁场与螺线管相当，提高了不拆卸真空灭弧室的真空度测量灵敏度；采用数字光隔、光电隔离及电磁屏蔽技术，增强了真空度测试仪器的抗干扰能力；采用安全保护技术，保证了仪器操作者的人身安全；采用液晶屏的汉字提示，使仪器的操作与使用更加方便。
图1本发明磁场线圈结构示意2本发明磁场线圈电流方向原理示意3本发明测量电路框图
具体实施例方式
如图1、图2和图3所示，本发明由磁场线圈1和测量电路2两部分组成，磁场线圈1和测量电路2之间通过两根导线连接，磁场线圈1为两半圆组合式磁场线圈，磁场线圈1由两个半圆柱型线圈22、23相对排列组合而成，两个半圆柱型线圈22、23的一边由两个小型的门轴绞链4连接，另一边由一个金属搭扣5连接，两个半圆柱型线圈壁上分别留有接线柱3和6，两个半圆柱型线圈22、23的多匝漆包线通过浇铸的环氧树脂固定，两半圆组合式磁场线圈套装在灭弧室7周围。
测量电路2包括双向可控硅8和9、整流二极管10、倍压整流电路11、升压器12、硅堆13、限流电阻14、多路转换器15、A/D16、数字光隔17、80C196单片机系统18、光电隔离与驱动器19、光电隔离器20、放电电阻21、电容C1、C3，可控硅D1、D2、电容C2、取样电阻R0、保护电路24，其连接方式为通过变压器隔离后的交流电源～280V连接到双向可控硅8、9的第1脚，双向可控硅8、9的第2脚连接到整流二极管10或倍压整流电路11，双向可控硅8、9的第3脚连接到光电隔离器20，电容C1的正极连接整流二极管10和升压器12的原边一端，电容C3的正极连接倍压整流电路11和磁场线圈1的某一接线柱，可控硅D1的输出端连接电容C1的负极，D1的输入端连接升压器12的原边另一端，可控硅D2的输出端连接电容C3的负极，D2的输入端连接磁场线圈1的另一接线柱，D1、D2的控制极连接光电隔离与驱动器19，光电隔离与驱动器19与保护电路24相连，升压器12的高压输出端连接硅堆13的一端，硅堆13的另一端连接限流电阻14和电容C2，电容C2的另一端接升压器12的高压接地端，放电电阻21与电容C2并联，限流电阻14的另一端连接到仪器的高压输出，该高压输出连接到被测量灭弧室的导电杆上，被测量灭弧室另一导电杆连接到仪器的信号输入端，该信号输入端连接取样电阻R0和多路转换器15与A/D16，取样电阻R0的另一端连接到升压器12的高压接地端，80C196单片机系统18与数字光隔17、光电隔离器20、光电隔离与驱动器19相连接。
倍压整流电路11为通用的四级不对称倍压整流电路，整流使用8个12A/1200V二极管，倍压使用两串电容，其中的一串为四个10000μF/450V的电容，另一串为三个330μF/450V的电容，这两串电容并联，等效电容为C3。
电容C1为3300微法/450V的电容；光电隔离器20为2片过零光隔MOC3083；可控硅D1、D2各为一95A/1600V可控硅；升压器12为DQ42汽车点火线圈；硅堆13由四个12kV的硅粒子串联；电容C2为2200pF/40kV的高压电容；限流电阻14由2个2MΩ的电阻串联；放电电阻21由2个100MΩ的电阻串联。
硅堆13、电容C2、限流电阻14、放电电阻21四个元件作为一个整体，通过浇铸的环氧树脂固定。
权利要求
1.一种不拆卸灭弧室真空开关真空度测量仪，主要包括磁场线圈(1)和测量电路(2)，其特征在于磁场线圈(1)和测量电路(2)之间通过两根导线连接，磁场线圈(1)为两半圆组合式磁场线圈，磁场线圈(1)由两个半圆柱型线圈(22)、(23)相对排列组合而成，两个半圆柱型线圈(22)、(23)的一边由两个小型的门轴绞链(4)连接，另一边由一个金属搭扣(5)连接，两个半圆柱型线圈壁上分别留有接线柱(3)和(6)，两个半圆柱型线圈(22)、(23)的多匝漆包线通过浇铸的环氧树脂固定，两半圆组合式磁场线圈套装在灭弧室(7)周围。
2.根据权利要求1所述的这种不拆卸灭弧室真空开关真空度测量仪，其特征是测量电路(2)包括双向可控硅(8)(9)、整流二极管(10)、倍压整流电路(11)、升压器(12)、硅堆(13)、限流电阻(14)、多路转换器(15)、A/D(16)、数字光隔(17)、80C196单片机系统(18)、光电隔离与驱动器(19)、光电隔离器(20)、放电电阻(21)、电容C1、C3，可控硅D1、D2、电容C2、取样电阻R0、保护电路(24)，其连接方式为通过变压器隔离后的交流电源～280V连接到双向可控硅(8)、(9)的第1脚，双向可控硅(8)、(9)的第2脚连接到整流二极管(10)或倍压整流电路(11)，双向可控硅(8)、(9)的第3脚连接到光电隔离器(20)，电容C1的正极连接整流二极管(10)和升压器(12)的原边一端，电容C3的正极连接倍压整流电路(11)和磁场线圈(1)的某一接线柱，可控硅D1的输出端连接电容C1的负极，D1的输入端连接升压器(12)的原边另一端，可控硅D2的输出端连接电容C3的负极，D2的输入端连接磁场线圈(1)的另一接线柱，D1、D2的控制极连接光电隔离与驱动器(19)，光电隔离与驱动器(19)与保护电路(24)相连，升压器(12)的高压输出端连接硅堆(13)的一端，硅堆(13)的另一端连接限流电阻(14)和电容C2，电容C2的另一端接升压器(12)的高压接地端，放电电阻(21)与电容C2并联，限流电阻(14)的另一端连接到仪器的高压输出，该高压输出连接到被测量灭弧室的导电杆上，被测量灭弧室另一导电杆连接到仪器的信号输入端，该信号输入端连接取样电阻R0和多路转换器(15)与A/D(16)，取样电阻R0的另一端连接到升压器(12)的高压接地端，80C196单片机系统(18)与数字光隔(17)、光电隔离器(20)、光电隔离与驱动器(19)相连接。
3.根据权利要求2所述的这种不拆卸灭弧室真空开关真空度测量仪，其特征是倍压整流电路(11)为通用的四级不对称倍压整流电路，整流使用8个12A/1200V二极管，倍压使用两串电容，其中的一串为四个10000μF/450V的电容，另一串为三个330μF/450V的电容，这两串电容并联，等效电容为C3。
4.根据权利要求2所述的这种不拆卸灭弧室真空开关真空度测量仪，其特征是电容C1为3300微法/450V的电容，光电隔离器(20)为2片过零光隔MOC3083，可控硅D1、D2各为一95A/1600V可控硅，升压器(12)为DQ42汽车点火线圈，硅堆(13)由四个12kV的硅粒子串联，电容C2为2200pF/40kV的高压电容，限限流电阻(14)由2个2MΩ的电阻串联，放电电阻(21)由2个100MΩ的电阻串联。
5.根据权利要求2所述的这种不拆卸灭弧室真空开关真空度测量仪，其特征是硅堆(13)、电容C2、限流电阻(14)、放电电阻(21)四个元件作为一个整体，通过浇铸的环氧树脂固定。
全文摘要
一种不拆卸灭弧室真空开关真空度测量仪属于检测领域。本发明由磁场线圈和测量电路两部分组成，磁场线圈和测量电路之间通过两根导线连接，磁场线圈为“两半圆组合式”磁场线圈，在不拆卸灭弧室的情况下，套装于断路器的灭弧室上。本发明具有实质性特点和显著进步，所使用的两半圆组合式磁场线圈产生的轴向磁场与螺线管相当，提高了不拆卸真空灭弧室的真空度测量灵敏度；采用数字光隔光电隔离及电磁屏蔽技术，增强了真空度测试仪器的抗干扰能力；采用安全保护技术，保证了仪器操作者的人身安全；采用液晶屏的汉字提示，使仪器的操作与使用更加方便。
文档编号G01L21/00GK1403790SQ0213750
公开日2003年3月19日 申请日期2002年10月17日 优先权日2002年10月17日
发明者赵子玉, 江秀臣, 陶贺林, 李锋 申请人:上海交通大学