一种微波的真空断路器真空度预警装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明一种微波的真空断路器真空度预警装置，涉及真空断路器真空度检测领 域。
【背景技术】
[0002] 真空高压断路器是电力系统中最重要的设备之一，它在电网中主要起着控制、保 护、安全隔离的作用，具有绝缘性能好、开距小、电弧电压低、电弧能量小、电气机械寿命高、 开合额定开断电流次数多等一系列优点，普遍用于10_35kV开关柜内，其运行状态直接决定 电力系统的安全和效益。真空断路器在运行过程中真空度会逐步下降，真空泄露到一定程 度，分合闸时开关会发生爆炸。目前，供电系统大都采用真空断路器断口间交流耐压试验进 行真空度检测，该技术仅能检测到断路器真空度是否完好，但对真空灭弧室初期泄露检测 不明显，更不能量化真空度，对真空度预警上存在盲区。
[0003] 由于真空断路器在10~35kV供电网络中的重要性，并且真空断路器复杂的密封结 构也不允许以常规手段进行检修，故真空度运行性能的带电监测已经成为一次设备状态检 修领域的重要课题。目前用于试验的断路器真空度检测方法有很多，但是大部分都是离线 检测方法，主要包括:工频耐压法，观察法，火花检漏计法，吸气剂颜色变化判定法，高频放 电法，磁控放电法，脉冲电流法等，相对来说，其应用已经较为成熟。为提高配电系统的供电 可靠性，减少停电时间，提高经济效益，人们提出了对于断路器真空度的在线监测。这意味 着要在不改动真空断路器主体结构以及需要在带电的前提下，且无论断路器处于合闸还是 断开的状态，都可以随时监测其真空度的变化，从而对真空断路的真空度进行预警。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种微波的真空断路器真空度预警装置，能够承受高电压、强电场以 及工作时有温升条件下的环境温度，该装置的安装不影响真空断路器的各项性能指标。该 装置能够精确反应真空断路器真空度的优劣情况，通过远程通讯接口连接监控室，能够同 步、直观的显示装置采集和传输的数据信息。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：
[0006] -种微波的真空断路器真空度预警装置，包括微处理器模块、微波发生电路、微波 反馈电路，微处理器模块分别连接功能按键模块、声光报警模块、远程通讯接口。微处理器 模块分别连接微波发生电路、微波反馈电路，所述微波发生电路、微波反馈电路连接同轴 线。
[0007] 所述微波反馈电路包括差动放大电路、带通滤波器、整流滤波电路。
[0008] 所述微处理器模块为66AK2L06型微处理器。
[0009] 所述远程通讯接口为RS485通讯接口。
[0010] -种微波的真空断路器真空度预警装置，安装到真空断路器被监测部分的正对面 15cm左右范围内，或者是小推车上。因为800MHz的微波的在真空中的波长为0.375cm，在其 余介质中的波长均小于该值，而传播距离越长，对波的衰减越严重，同时每半个周期均会出 现一个最大幅值，因此只需要在半个波长范围内，即18.75cm，加上真空屏蔽罩离最外层的 距离，监测装置装到被监测部分正对面L=15cm左右的范围即可。
[0011] -种微波的真空断路器真空度检测方法，同轴线发出微波信号，在空气中传播到 真空断路器的被监测部分，微波信号依次经过上绝缘硅橡胶复合套管、左侧空气层、硅胶 层、右侧空气层到达真空灭弧室;再经过陶瓷、真空灭弧室内气体，最后再金属屏蔽罩上发 生全反射，在微波信号穿过的这些介质中，除了真空灭弧室内气体的介电常数会变化外，其 余介质的介电常数均不变;采用传输法进行介电常数的测量，用微波信号的反射系数对介 电常数的变化进行量化，从而测出真空断路器中真空度的变化。
[0012] 一种微波的真空断路器真空度预警方法，接收并处理微波反射信号，得到反射波 的振幅，当真空灭弧室内真空度下降时，真空灭弧室内气体的相对介电常数就变大，使得反 射波的振幅下降；当真空度下降到一定程度时，此时反射波的振幅也下降到了阈值，声光报 警模块就会出现声光报警，同时给远程监控室提出预警。
[0013] 本发明一种微波的真空断路器真空度预警装置，能够承受高电压、强电场以及工 作时有温升条件下的环境温度，该装置的安装不影响真空断路器的各项性能指标。该装置 能够精确反应真空断路器真空度的优劣情况，通过远程通讯接口连接监控室，能够同步、直 观的显示装置采集和传输的数据信息。
【附图说明】
[0014] 图1为12kV真空断路器电压等级和开始放电压力的关系图。
[0015] 图2(a)为本发明的电压反射系数、入射电压波的振幅、反射电压波的振幅电路图。
[0016] 图2(b)为图2(a)的等效电路图。
[0017] 图3为本发明装置的硬件连接示意图。
[0018]图4为本发明的测试原理图。
[0019] 图5为本发明的等效电路图：
[0020] 其中图5(a)是图4的等值电路；
[0021] 图5(b)是从真空灭弧室内气体看过去的输入阻抗电路；
[0022] 图5(c)是从陶瓷看过去的输入阻抗电路；
[0023] 图5(d)是从右侧空气层看过去的输入阻抗电路；
[0024] 图5(e)是从硅胶层看过去的输入阻抗电路；
[0025] 图5(f)是从左侧空气层看过去的输入阻抗电路；
[0026] 图5(g)是从上绝缘硅橡胶复合套管看过去的输入阻抗电路；
[0027] 图5(h)是从空气看过去的输入阻抗电路。
[0028]图6为本发明的安装示意图。
[0029]其中：1-同轴线，2-微波发生电路，3-微波反馈电路，4-微处理器模块，5-功能按键 模块，6-声光报警模块，7-远程通讯接□，8-微波信号，9-真空断路器的被监测部分，10-上 绝缘硅橡胶复合套管，11-左侧空气层，12-硅胶层，13-右侧空气层，14-真空灭弧室，15-陶 瓷，16-真空灭弧室内气体，17-金属屏蔽罩。18-上出线端子，19-导电夹，20-下出线端子， 21-法兰，22-绝缘拉杆，23-电流互感器，24-下绝缘硅橡胶复合套管，25-压簧，26-硅橡胶出 线套，27-拉杆套，28-指针。
【具体实施方式】
[0030] 一种微波的真空断路器真空度预警装置，包括微处理器模块4、微波发生电路2、微 波反馈电路3,微处理器模块4分别连接功能按键模块5、声光报警模块6、远程通讯接口 7。微 处理器模块4分别连接微波发生电路2、微波反馈电路3，所述微波发生电路2、微波反馈电路 3连接同轴线1。
[0031] 所述微波反馈电路3包括差动放大电路、带通滤波器、整流滤波电路。先用带通滤 波器滤波，然后经过整流滤波电路处理，最后利用差动放大电路对微波进行处理。
[0032] 所述微处理器模块4型号：66AK2L06 [0033] 所述远程通讯接口 7型号:RS485通讯接口。
[0034] 所述功能按键模块5包括两个独立按键，分别实现自检、复位功能。
[0035] 所述声光报警模块6包括发光二极管、蜂鸣器。
[0036] 真空断路器真空度< 6.6 X l(T2Pa时，真空断路器的带电分、合触头与中间屏蔽罩 之间的绝缘状态良好。但随着真空断路器的存放、运行的时间增加，真空灭弧室14的真空度 会降低。当真空断路器的真空灭弧室14内真空度劣化时，真空灭弧室14中的闭合触头与屏 蔽罩之间会产生放电，放电大致分为预防电和击穿放电两个阶段。当真空度劣化时，会出现 预防电，此时的真空度仍处于高真空状态。在实际运行过程中，12kV真空断路器真空灭弧室 内压强上升到5~10Pa时击穿电压才会大幅度下降，如图1所示。影响电力系统正常的生产， 因此只要能在l〇Pa之前时对真空断路器真空度进行预警，就能保证真空断路器得到最大程 度的使用。
[0037] 真空度与气体的相对介电常数相关，真空度越大，相对介电常数越大。当真空灭弧 室14内处于真空时，真空灭弧室14内气体的相对介电常数为1。当真空灭弧室14内真空度等 于10Pa时，真空灭弧室14内气体的相对介电常数则变成了 1.00000006。而相对介电常数的 改变也改变了微波信号的波阻抗，从而使微波信号的电压反射系数也随之改变。如图2(a) 所示，电压反射系数F就是入射电压波的振幅与反射电压波的振幅的比值：
从公式可以看出，r跟波阻抗相关，也就是和相对介电常数即与真空度相关，可以通过反射 电压波的振幅体现出来。如图2(b)是图2(a)的等效电路，从Z = -1处朝负载看去的输入阻抗
为 通过真空断路器真空度预警装置发射微波信