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放電脈沖原理在真空斷路器在線監(jiān)測中的應用
2024-03-27 1715真空斷路器是近十幾年來廣泛應用于我國10～35kV 配電系統(tǒng)的一種電力開關，真空滅弧室內(nèi)的慢性漏氣是造成斷路器絕緣下降的主要原因，開展真空斷路器真空度在線監(jiān)測具有重要意義。對放電高頻脈沖檢測原理的裝置進行了分析，并在重慶電力公司江津供電局工程中進行了應用。
真空斷路器的常見故障包括機械故障和電氣故障，而真空滅弧室的真空度下降是真空斷路器運行中威脅電網(wǎng)安全的一個主要因素。國內(nèi)研究者在如何監(jiān)測滅弧室的真空度方面作了大量的工作，提出了各種理論上的在線檢測方法。但在實際應用和推廣上尚未取得很好的成效，主要是產(chǎn)品的實用性、準確性、成本等方面受到了一定限制。雖然現(xiàn)代生產(chǎn)工藝能保證真空滅弧室達到15d 左右的壽命，但由于受運輸、使用、保管以及部分真空滅弧室生產(chǎn)材質(zhì)中可能摻雜有雜質(zhì)等方面的影響，會造成真空滅弧室的損壞和真空度的降低。因此，如何有效地在線監(jiān)測運行中的真空斷路器真空度的變化一直是行業(yè)內(nèi)研究的課題。
1、真空度在線監(jiān)測機理與監(jiān)測方法
目前，在線監(jiān)測真空度主要有以下幾種方法：一種是改變真空斷路器結(jié)構(gòu)，其真空滅弧室采用內(nèi)置雙波紋管的特殊設計；另一種是不改變真空斷路器主體結(jié)構(gòu)。
當真空滅弧室內(nèi)真空度下降時，其氣體密度變大，絕緣特性下降，將導致屏蔽罩電位降低，引起屏蔽罩附近電場強度發(fā)生變化。同時金屬導桿和觸頭及屏蔽罩之間出現(xiàn)微弱的放電，在內(nèi)部氣體壓力進一步下降時，則會在系統(tǒng)高壓的影響下在觸頭的邊緣產(chǎn)生較強的電暈，并使金屬導桿和觸頭及屏蔽罩之間產(chǎn)生明顯的輝光放電現(xiàn)象。因此，在上述真空度下降時引起的各種電氣和物理上的變化下衍生出各種檢測方法，如檢測屏蔽罩的電平變化法、檢測周邊電場變化的耦合電容法、電光變換法、利用電極和屏蔽罩放電時聲發(fā)射的電聲發(fā)射法及本文討論的依據(jù)放電時屏蔽罩及觸頭附近放電電暈產(chǎn)生的放電高頻脈沖法。
以上幾種檢測方法各有優(yōu)缺點，相對而言，不改變斷路器的主體結(jié)構(gòu)的檢測方法更適用于用戶的需求?；诜烹姮F(xiàn)象檢測方法檢測的是真空度下降到一定程度時出現(xiàn)的放電高頻脈沖信號，不受安裝具體位置、滅弧室尺寸、系統(tǒng)電壓對屏蔽罩電平和附近電場強度的影響，不改變已運行的斷路器安裝方式，安裝時無須調(diào)試，在工程應用中有很強的實用性。
2、基于放電高頻脈沖檢測原理及應用
2.1、放電點電壓值和放電發(fā)生的因素
由于滅弧室內(nèi)真空度下降時會形成放電電暈，并破壞電極間氣體的絕緣，因此會影響真空斷路器斷路部分的性能， 對真空斷路器在運行中能否成功分合具有決定性的作用。
1889 年帕邢(Louis C.H.F.Paschen，德國實驗物理學者，波恩大學·蒂賓根大學教授，在光譜學上進行了重要的研究) 首次在實驗中明確了均勻電場中的氣體的放電電壓和放電間隙的關系：“某氣體在均勻電場中的放電電壓為此氣體的壓力p 和間隙距離d 乘積的函數(shù)”。用公式表示為Vs=f(pd) ，即某氣體在均勻電場中的放電電壓，通過改變壓力、間隙距離來求取，
