一种复合击穿路径击穿的真空度检测方法

本发明属于真空灭弧室真空度在线检测，具体涉及一种复合击穿路径击穿的真空度检测方法。

背景技术：

1、真空断路器由于其优异的开断能力和绿色环保特征，目前被视为传统的sf6断路器的有力替代品。真空断路器当前已经达到126kv电压等级，但是在高电压等级真空断路器的应用和推广过程中，面临真空灭弧室真空度在线检测这一技术难题。

2、真空断路器在运行一段时间后，其所用真空灭弧室内的真空度水平会逐步降低，且并无明显现象导致情况难以预测。如果真空灭弧室内的压强越过一定的阈值，真空断路器就不能可靠的分断电流甚至丧失分断能力，给电力系统的安全运行造成极大的危害。因此，对真空断路器进行真空度在线检测是十分必要的。以往对实际应用的真空灭弧室大多只能采取离线检测真空度的方法，这样会造成电力系统的不稳定性，且检测设备大多庞大且沉重，难以运输到现场。且目前存在的真空灭弧室在线检测技术大多具有一定的缺陷和和不足，至今没有获得大规模的应用。解决带电真空灭弧室的真空度检测问题，是将真空断路器推广向更高电压等级和被市场广泛接受的重要动力。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种复合击穿路径击穿的真空度检测方法，基于不同电极形状具有不同电场强度的特征，设计了复合击穿路径；根据同一个电压条件以及相同的真空度和气压条件下，不同击穿路径下不同电极结构、不同间隙距离金属间隙的击穿结果的组合，显示出当前的真空度，实现对于真空度的测量、校验，提升了真空度检测精度。

2、为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种复合击穿路径击穿的真空度检测方法，基于多个不同电极形状具有不同电场强度的特征，通过不同击穿路径的击穿电压的特征差异，设计复合击穿路径；根据不同电极结构在不同击穿路径下的击穿结果的组合，实现对于真空灭弧室真空度的高精度测量、校验；

4、所述复合击穿路径击穿的真空度检测方法，具体包括如下步骤：

5、步骤1：开始单次的真空灭弧室真空度检测，在真空灭弧室内设置多组独立复合击穿路径真空度检测电极结构，即i型电极组合、ii型电极组合和iii型电极组合均独立的施加标准脉冲电压以及使用独立的击穿测量回路；三组电极采用不同的间隙距离，且采用独立施加电压的方式，避免击穿干扰；三组电极施加的电压分别为ua、ub、uc，三组电压的值相同或者不同；

6、三组电极所处的环境均为当前真空灭弧室内部真空环境；

7、步骤2：通过击穿测量回路监测击穿电流得到复合击穿路径真空度检测电极结构的击穿状况，分别同时判断i型电极组合、ii型电极组合和iii型电极组合是否发生击穿，若i型电极组合的击穿测量回路测量得到的i型电极组合击穿电流iba大于设定的i型电极组合预击穿电流ib1，则i型电极组合发生击穿：

8、iba＞ib1 (1)

9、否则i型电极组合为未击穿；

10、若ii型电极组合的击穿测量回路测量得到的ii型电极组合击穿电流ibb大于设定的ii型电极组合预击穿电流ib2，则ii型电极组合发生击穿：

11、ibb＞ib2 (2)

12、否则ii型电极组合为未击穿；

13、若iii型电极组合的击穿测量回路测量得到的iii型电极组合击穿电流ibc大于设定的iii型电极组合预击穿电流ib3，则iii型电极组合发生击穿：

14、ibc＞ib3 (3)

15、否则iii型电极组合为未击穿；

16、步骤3：结合实验标定的三种电极组合在不同间隙距离下击穿的真空度范围，根据不同击穿路径下不同电极结构间隙距离的击穿结果的组合，判断当前的真空灭弧室漏气情况以及漏气系数α；为方便统一标准，取当前确定真空度范围区间内的典型特征值代表当前漏气率和漏气系数；

17、若i型、ii型以及iii型电极组合分别施加电压ua、ub、uc后，三组电极间隙均未发生击穿，则此时的真空灭弧室真空度正常，漏气系数α＝0；

18、如果仅有ii型电极组合发生击穿，则此时的真空灭弧室漏气20％，漏气系数α＝0.2；

19、如果i型电极组合和ii型电极组合发生击穿，iii型电极未发生击穿，则此时的真空灭弧室漏气30％，漏气系数α＝0.3；

20、如果三组电极间隙均发生击穿，则此时的真空灭弧室漏气60％，漏气系数α＝0.6；

21、如果i型电极组合和iii型电极组合发生击穿，ii型电极组合未发生击穿，则此时的真空灭弧室漏气80％，漏气系数α＝0.8；

22、如果仅有iii型电极组合发生击穿，则此时的真空灭弧室完全漏气，漏气系数α＝1；

23、步骤4：根据不同电压下相同的真空度和气压条件，不同击穿路径下不同电极结构、不同间隙距离的击穿结果的组合，获得当前真空灭弧室的漏气系数，则当前真空灭弧室的真空度p采用式(4)计算：

24、p＝αpatm+(1-α)p0 (4)

25、式中：p0为真空灭弧室出厂时的高真空，patm为大气压强；

26、基于复合击穿路径击穿情况组合完成真空度的检测，单次真空度检测结束。

27、所述复合击穿路径击穿的真空度检测方法的实现装置由脉冲电压源、充放电开关组合、复合击穿路径真空度检测电极结构、击穿电流测量模块、控制模块以及上位机组成；通过充放电开关的单独动作，使得i型电极组合、ii型电极组合和iii型电极组合采用独立的电压施加；击穿电流测量模块分别独立，且每次将测量结果返回到控制模块，由控制模块与上位机进行通信，并由上位机发出指令给控制模块从而控制脉冲电压源的下一次脉冲发出或者充放电开关模块的开关动作。

28、所述i型电极组合、ii型电极组合和iii型电极组合的电极形状分别为棒电极组合、针电极组合以及球电极组合，或为具有明显击穿差异的环电极组合，板电极组合进行复合。

29、所述针电极组合包括针电极102和针电极收集电极101，针电极收集电极101整体呈勺状，其柄状处与针电极102平行，勺部将针电极102端部包裹，保证了电子的收集效果；球电极组合包括球电极104和球电极收集电极103，球电极收集电极103整体呈勺状，其柄状处与球电极104平行，勺部将球电极104端部包裹，保证了电子的收集效果；所述棒电极组合包括棒电极106和棒电极收集电极105，棒电极收集电极105整体呈勺状，其柄状处与棒电极106平行，勺部将棒电极106端部包裹，保证了电子的收集效果。

30、所述棒电极组合、针电极组合以及球电极组合的材料均为铜cu、铜铬合金cucr、铁fe、钨w、铝al材料的组合。

31、所述施加标准脉冲电压为施加高频脉冲电压。

32、所述复合击穿路径击穿的真空度检测方法，为周期性的单次真空度检测，由于复合电极击穿也会产生极少量的金属蒸气，所以不宜短时间频繁多次检测，需要等单次检测后金属蒸气沉积在收集罩上进行再次真空度检测，间隔周期可按天、周或月来分配。

33、所述多组独立复合击穿路径真空度检测电极结构安装在真空灭弧室的静端端部盖板或者动端端部盖板上。

34、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

35、本发明提供的一种复合击穿路径击穿的真空度检测方法，结合高真空度、低真空度、低气体压力、高气体压力条件下电极间隙的击穿电压存在较大的差异，同时受到电场强度和间隙距离的影响，提出一种复合击穿路径击穿真空度检测方法，以此产生的效果是在同一个电压条件下，不同的电极间隙在相同的真空度和气压条件下，其击穿的结果是否存在差异。通过不同击穿路径下不同电极结构、不同间隙距离的金属间隙的击穿结果的组合，显示出对应的真空度或者气体压力范围，实现基于复合击穿路径设计高电压等级真空灭弧室真空度的检测，提升真空度检测精度。