本發(fā)明屬于電力設備檢測技術領域,尤其基于真空滅弧室的外殼和屏蔽罩為透明玻璃的真空斷路器,提出一種真空斷路器觸頭分斷檢測方法。
背景技術:
隨著經濟的發(fā)展,科技和信息化水平的提高及全球資源與環(huán)境問題的日益突出,電網的可靠供電已對用戶變得極端重要。大力推進電網智能化成為目前我國電網建設形勢下的新挑戰(zhàn)。堅強智能電網是由各種電力設備智能化后組成的整體,所謂電力設備的智能化并不代表該設備基本原理的改變,而是指設備及其附屬部件的狀態(tài)可視化和測控數字化。傳感器、控制器及其接口已成為智能設備不可或缺的一部分。目前大力推廣的基于可靠性的檢修是根據設備狀態(tài)和可靠性提出的一種新的評估標準,是對狀態(tài)檢修的改進。要求新型檢測裝置能夠持續(xù)不斷地將電力電器的工作狀態(tài)反饋給工作人員。
高壓真空斷路器是電力系統的重要執(zhí)行元件,是僅次于發(fā)電機和變壓器的大型電力設備,正常運行時它完成倒換運行操作,把設備或線路接入電網或退出運行,起運行控制作用;當設備和線路發(fā)生故障時能快速切斷故障線路,保證無故障部分正常運行,起運行保護作用。
但是,高壓真空斷路器也是集故障、檢修、參數測量頻次最多的一種重要電力設備,運行過程中有很高的故障率,易引起電網事故,造成較大的經濟損失,因此對其可靠性提出了非常高的要求。
如果當真空斷路器的動觸頭和靜觸頭分斷時發(fā)生短路粘連,或者在觸頭間有拉弧產生的毛刺,即使發(fā)出跳閘命令,由于觸頭間沒有電氣隔離或分斷距離過小,給斷路器出線端后各種操作帶來致命隱患,斷路器動靜觸頭分斷檢測成為一個迫切需要解決的問題。
中國專利授權公開號CN1595188A公開了一種基于震動分析的真空斷路器觸頭關合時刻的在線檢測方法,包括如下步驟:1)選擇震動傳感器的安裝位置和安裝方向;2)設定采樣順序、采樣頻率、采樣長度和觸發(fā)方式并對采樣數據進行存儲;3)對震動數據預處理;4)選取移動窗函數的類型和長度,采用短時能量算法進行分析;5)選擇門限值,確定三相觸頭的關合時刻;6)根據三相觸發(fā)的關合時刻計算合閘通氣性和分閘時間。
真空斷路器在運行和自然環(huán)境中會產生震動,對傳感器的檢測結果產生影響,同時震動傳感器的震動使用會破壞斷路器的結構強度,隨著震動,真空斷路器的框架會逐漸松散,在使用中造成潛在危險,同時框架松散后會更加影響傳感器的測量結構,造成系統的誤判斷。
中國專利授權公開號CN104140008A公開了一種真空斷路器觸頭分合閘位置檢測的方法與裝置,該方法是由于真空斷路器觸頭分合時,屏蔽罩上的電容會發(fā)生改變,通過檢測真空斷路器表面屏蔽罩位置的銅箔感應電場大小,來計算屏蔽罩電容值的大小,從而確定觸頭的分合閘位置;該裝置由銅箔、電場傳感器、檢測處理單元組成,所述銅箔貼附于真空斷路器表面,且與屏蔽罩等高,銅箔經導線接在檢測處理單元的輸入端。
真空斷路器的真空滅弧室,隨著斷路器的每次通斷,都會產生電弧,發(fā)生電弧時都會伴隨著大量的金屬蒸汽和帶電質點,真空滅弧室內的屏蔽罩會帶有分布不均勻的金屬蒸汽和帶電質點,造成屏蔽罩的污染,在用此方法檢測時,金屬蒸汽和帶電質點會隨著斷路器的分斷次數增多而增加,造成測量準確度下降,直至不能準確測量分合閘位置。
中國專利授權公開號CN105137344A公開了一種斷路器觸頭電氣可靠性的檢測方法,包括:步驟1)測量斷路器操作機構合分閘前后的運動距離S1;步驟2)在斷路器單相滅弧室兩端持續(xù)施加一個直流電,實時測量滅弧室兩端電壓Ui及流經滅弧室的電流Ii;步驟3)從驅動機構運動開始時刻作電壓Ui、電流Ii隨時間t的變化曲線,具體包括電壓Ui-時間t曲線和電流Ii-時間t曲線;步驟4)找出第一個最高峰位置對應的時間T1,計算動、靜觸頭的實際開距S2;步驟5)判斷滅弧室觸頭的燒蝕程度。
此方法需要在導電桿上連接外引線以便施加直流電,在斷路器正常使用過程中,外引線的存在會造成斷路器整體絕緣強度的降低,直流電檢測只能判斷觸頭是否分斷,不能判斷觸頭分斷狀況是否符合要求,即分斷是否到位。
技術實現要素:
本發(fā)明針對背景技術要解決的技術問題,提供一種真空斷路器觸頭分斷檢測方法,測量精度高,測量準確,測量過程安全性高。
本發(fā)明解決其上述問題所采用的技術方案是:應用真空斷路器觸頭分斷檢測裝置,對真空斷路器觸頭是否分斷進行檢測,所述真空斷路器觸頭分斷檢測裝置,在真空斷路器的彈簧機構盒上設置有控制器和縱向滑臺裝置,在縱向滑臺裝置上設置有分斷檢測裝置和水平調節(jié)裝置。
所述縱向滑臺裝置安裝在彈簧機構盒面向真空滅弧室的一側,包括縱向支架,所述縱向支架上設置有相平行的第一絲杠和第一導桿,在所述第一絲杠末端安裝有第一電機,在所述第一導桿上設置可調節(jié)的上限位開關和下限位開關,在所述第一絲杠和第一導桿上滑動設置有第一滑塊,所述軸承的外圈設置在第一滑塊上,縱向支架的上端鉸接在彈簧機構盒上,下端通過水平調節(jié)裝置鉸接在彈簧機構盒上。
所述分斷檢測裝置包括安裝在第一滑塊上的軸承,所述軸承套設在真空滅弧室外,所述真空滅弧室的外殼和屏蔽罩采用透明玻璃構成,所述軸承包括同中心軸的外圈和內圈,所述外圈上側面設置有第三電機和水平傳感器,所述第三電機的輸出軸上安裝有驅動輪,所述驅動輪與內圈上側面相配合傳動,所述內圈內側面設置有激光發(fā)射器,在所述內圈內側面與激光發(fā)射器相對位置設置有激光接收器,所述激光發(fā)射器射出的激光通過內圈的中心射向激光接收器,所述內圈上設置有與所述第三電機同側的左限位開關和右限位開關,隨著內圈的轉動,左限位開關和右限位開關的觸發(fā)裝置可分別與驅動輪相觸碰。
所述外圈下側面設置有環(huán)形的滑環(huán),所述內圈下側面設置有安裝座,所述安裝座上設置有彈簧針,所述彈簧針與所述滑環(huán)相匹配并滑動連接,所述激光發(fā)射器、激光接收器、左限位開關和右限位開關的控制線分別固定在軸承內圈的下側面,并依次連接到所述安裝座上的彈簧針接線端,信號通過彈簧針和滑環(huán)傳輸到控制器中。
所述水平調節(jié)裝置包括鉸接在彈簧機構盒上的第二電機,所述第二電機的輸出軸上安裝有第二絲杠,所述第二絲杠上滑動設置第二滑塊,所述第二滑塊鉸接在縱向滑臺裝置上。
所述真空斷路器觸頭分斷檢測裝置還包括在所述真空滅弧室動導電桿和傳動裝置之間設置有測力傳感器,所述測力傳感器與動導電桿之間絕緣連接,所述測力傳感器可以測量拉力,也可測量壓力。
所述測力傳感器、上限位開關、下限位開關、第一電機、第三電機、水平傳感器、激光發(fā)射器、激光接收器、左限位開關、右限位開關和第二電機分別與控制器電性連接。
按照如下步驟進行檢測:
步驟1:第一滑塊位置整定:
通過上限位開關和下限位開關調整第一滑塊的運動范圍,使得真空斷路器正常分斷后,第一滑塊位于上限位開關處時,激光發(fā)射器發(fā)出的激光與動觸頭的分斷面相齊,并能夠射向激光接收器;第一滑塊位于下限位開關處,激光發(fā)射器發(fā)出的激光與靜觸頭的分斷面相齊,并能夠射向激光接收器。
步驟2:起始狀態(tài):
在真空斷路器正常工作時,第一滑塊位于下限位開關處,第一電機、第二電機、第三電機、激光發(fā)射器和激光接收器不工作。
步驟3:水平調整:
在真空斷路器斷開完成后,控制器根據水平傳感器的檢測結果判斷分斷檢測裝置是否處于水平狀態(tài);
如果處于水平狀態(tài),則進行下一步驟;
如果不處于水平狀態(tài),控制器控制第二電機正轉或反轉,調整第二滑塊在第二絲杠上的位置,進而調整縱向滑臺裝置和分斷檢測裝置的角度,使分斷檢測裝置處于水平狀態(tài),隨后進行下一步驟。
步驟4:靜觸頭分斷面的檢測:
控制器控制激光發(fā)射器和第三電機分別啟動,激光發(fā)射器發(fā)出激光射向激光接收器,第三電機在控制器的控制下,正反向交替轉動,即:內圈在第三電機的帶動下在左限位開關和右限位開關之間做不小于180度范圍的正反轉往復運動,判斷靜觸頭分斷面處激光導通情況。
步驟5:動觸頭和靜觸頭分斷面之間的檢測:
控制器控制第一電機正向轉動,第一滑塊在第一絲杠的旋轉作用下向上運動,第三電機做不小于180度范圍的正反向交替轉動,同時激光發(fā)射器發(fā)出激光射向激光接收器方向,判斷激光接收器激光信號接收情況。
步驟6:動觸頭分斷面的檢測:
當第一滑塊運動到上限位開關后,第一電機停止工作,第三電機繼續(xù)做不小于180度范圍的正反向交替轉動,激光發(fā)射器發(fā)出激光射向激光接收器,判斷動觸頭分斷面處激光導通情況。
步驟7:恢復起始狀態(tài):
當第一滑塊運動到上限位開關并完成動觸頭分斷面的檢測后,控制器控制第一電機反轉,同時第三電機、激光發(fā)射器和激光接收器停止工作,第一滑塊返回下限位開關后第一電機停止工作,等待下一次真空斷路器觸頭分斷檢測。
步驟8:結果判定:
a:如果第一滑塊在下限位開關處激光接收器沒有出現檢測不到激光信號的情況,而第一滑塊到達上限位開關后激光接收器出現沒有檢測到激光信號的情況,控制器判斷是動觸頭分斷距離不足;
b:如果激光接收器在上限位開關和下限位開關整個范圍內均出現沒有接收到激光信號的情況,則控制器判斷是動觸頭和靜觸頭發(fā)生燒結粘連,沒有分斷;
c:如果激光接收器在上限位開關和(或)下限位開關處出現沒有檢測到激光信號的情況,在觸頭運動其它范圍內沒有出現檢測不到激光信號的情況,則控制器判斷是動觸頭和(或)靜觸頭根部發(fā)生燒損變形。
優(yōu)選的,在真空斷路器斷開過程中,傳動裝置受力,即:絕緣拉桿拉動三角拐臂,三角拐臂帶動動導電桿向上運動,使動觸頭和靜觸頭分離,在分離前、中和后的過程中,測力傳感器實時測量動導電桿與三角拐臂之間的力,并將信號傳到控制器;
在真空斷路器正常工作時,測力傳感器受力為壓力,在從分離開始到分離結束過程中受力由壓力轉為拉力,正常分離結束后測力傳感器不受力,控制器根據測力傳感器的受力最大值和受力時間判斷斷路器動觸頭和靜觸頭之間的分斷情況;
如果控制器判斷測力傳感器檢測到的受力最大值大于正常分斷最大值,和(或)分斷結束后受力為拉力且持續(xù)不變,和(或)在分斷過程時間上顯示為受力持續(xù)時間大于正常分斷時間,控制器判斷是動觸頭與靜觸頭發(fā)生燒結,沒有斷開。
優(yōu)選的,若控制器判斷動觸頭和靜觸頭分斷異常,控制器通過通信模塊報警,顯示故障位置和信息,通知工作人員進行檢查。
優(yōu)選的,所述軸承和驅動輪采用絕緣材料構成。
優(yōu)選的,所述控制器中含有通信模塊。
優(yōu)選的,以所述驅動輪為頂點與左限位開關和右限位開關所構成的角小于90度。
實施本發(fā)明具有以下有益效果:
1、對現有真空斷路器結構無重大影響,檢測裝置套設在真空滅弧室外側,檢測過程對斷路器的絕緣性不產生影響,使用中和測量過程中安全性高;
2、利用多種傳感器輔助檢測斷路器分合狀態(tài),避免單一檢測效果不佳,提高了測量結果的準確性;
3、根據激光信號判斷觸頭間的分斷情況,不止可以判斷出是否分斷,還可以判斷出分斷的距離是否符合正常分斷要求,使測量結果的精確度提高,有效降低誤報事故的發(fā)生;
4、根據測力傳感器的測量結果,根據分斷過程中的受力大小和分斷受力時間判斷觸頭間的分斷情況,同時還可以驗證激光檢測的準確性,多種檢測結果相互驗證,避免了誤報。
附圖說明
下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明;
圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的結構示意圖;
圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的分斷檢測裝置示意圖;
圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例的縱向滑臺裝置示意圖;
圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例的分斷檢測裝置局部放大示意圖。
附圖中:
100、彈簧機構盒,110、絕緣拉桿,120、三角拐臂,130、測力傳感器,
200、真空滅弧室,210、動導電桿,211、動觸頭,220、靜導電桿,221、靜觸頭,
310、縱向支架,320、第一絲杠,330、第一導桿,331、上限位開關,332、下限位開關,340、第一電機,350、第一滑塊,
400、軸承,
410、外圈,411、第三電機,412、驅動輪,413、水平傳感器,414、滑環(huán),
420、內圈,421、激光發(fā)射器,422、激光接收器,423、左限位開關,424、右限位開關,425、安裝座,426、彈簧針,
501、第二電機,502、第二絲杠,503、第二滑塊;
具體實施方式
現在結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖,僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構,因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。
此外,需要說明的是,除非特別說明或者指出,否則說明書中的可能涉及的術語“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“下”等描述僅僅用于區(qū)分說明書中的各個裝置、元素、步驟等,而不是用于表示各個裝置、元素、步驟之間的邏輯關系或者順序關系等。
第三電機411和第一電機340的“正向工作”“反向工作”的相關詞語僅是用于描述的方便,不代表電機的具體運行方向。
如圖1所示,一種真空斷路器觸頭分斷檢測方法,應用真空斷路器觸頭分斷檢測裝置,對真空斷路器觸頭是否分斷進行檢測,真空斷路器觸頭分斷檢測裝置包括帶有傳動裝置的彈簧機構盒100和真空滅弧室200,真空滅弧室200的外殼和屏蔽罩采用透明玻璃構成,在彈簧機構盒100的側面,面向真空滅弧室200的一側安裝有縱向滑臺裝置,縱向滑臺裝置上包括分斷檢測裝置和水平調節(jié)裝置,縱向滑臺裝置的運動方向,即分斷檢測裝置的運動方向與真空滅弧室200相平行,縱向滑臺裝置的上端鉸接在彈簧機構盒100上,下端通過水平調節(jié)裝置鉸接在彈簧機構盒100上。
其中,如圖3所示,縱向滑臺裝置包括縱向支架310,在縱向支架310上安裝有與真空滅弧室200相平行的第一絲杠320和第一導桿330,在第一絲杠320的末端安裝有第一電機340,在第一導桿330的兩端安裝有可調的上限位開關331和下限位開關332,在第一絲杠320和第一導桿330上滑動設置有第一滑塊350,第一滑塊350可隨著第一絲杠320轉動上下運動。
水平調節(jié)裝置包括鉸接在彈簧機構盒100上的第二電機501,第二電機501的輸出軸上安裝有第二絲杠502,第二絲杠502上滑動安裝有第二滑塊503,第二滑塊503與縱向支架310下端相鉸接。
如圖2所示,在第一滑塊350上安裝有一塑料材質的分為內圈420和外圈410的軸承400,軸承400套設在真空滅弧室200的外側,為了盡可能準確的檢測真空滅弧室200觸頭間是否分斷,軸承400的中心軸與真空滅弧室200的中心軸重合。
在軸承400的外圈410上側面安裝有第三電機411,第三電機411的輸出軸上安裝有驅動輪412,驅動輪412采用摩擦輪構成,驅動輪412和軸承400的外圈410側面相摩擦轉動。
驅動輪412也可以是齒輪,在外圈410相接觸的一面上設置有相匹配的齒輪,通過齒輪的嚙合實現內圈420的轉動。
在外圈410上還安裝有一個水平傳感器413,水平傳感器413和水平調節(jié)裝置通過控制器的控制實現軸承400上側面或下側面的水平調節(jié),維持軸承400的上側面或下側面處于水平狀態(tài)。
在軸承400的內圈420內側面上設置有激光發(fā)射器421,在與激光發(fā)射器421相對的內圈420內側面上設置有激光接收器422,激光發(fā)射器421發(fā)出的激光射向激光接收器422。
在軸承400內圈420側面上安裝有左限位開關423和右限位開關424,左限位開關423和右限位開關424與驅動輪412處于同側,當驅動輪412轉動帶動內圈420轉動后,驅動輪412可分別與左限位開關423和右限位開關424的觸發(fā)部相觸碰,為了滿足激光在旋轉時對真空滅弧室200進行完整切割掃描,需要以驅動輪412為頂點與左限位開關423和右限位開關424所構成的角小于90度,即內圈420的旋轉角度大于180度。
如圖4所示,在軸承400外圈410下側面安裝有滑環(huán)414,滑環(huán)414的設置超出左限位開關423和右限位開關424之間形成的大弧的范圍,在軸承400內圈420側面安裝有安裝座425,安裝座425與滑環(huán)414位于相同一側,安裝座425上設置有彈簧針426,彈簧針426與滑環(huán)414一一對應,并相互滑動的電連接,在軸承400內圈420上的激光發(fā)射器421、激光接收器422、左限位開關423和右限位開關424的控制線固定在內圈420的下側面并全部依次連接到彈簧針426的接線端上,通過彈簧針426和滑環(huán)414的滑動電連接,將上述各電子元器件的電信號傳輸到控制器中。
同時在真空滅弧室200的動導電桿210和傳動裝置之間設置測力傳感器130,即在動導電桿210和三角拐臂120之間安裝測力傳感器130,測力傳感器130與動導電桿210之間絕緣連接,測力傳感器130即能測量拉力,也可以測量壓力。
控制器安裝在彈簧機構盒100內,控制器中含有通信模塊。
以上所提到的上限位開關331、下限位開關332、第一電機340、第三電機411、水平傳感器413、激光發(fā)射器421和激光接收器422分別與控制器電性連接。
為了能夠檢測每組真空滅弧室200的分斷,在真空斷路器的每組真空滅弧室200外側設置一套真空斷路器觸頭分斷檢測裝置。
真空斷路器觸頭分斷檢測方法包括如下步驟:
步驟1:第一滑塊350位置整定:
通過上限位開關331和下限位開關332調整第一滑塊350的運動范圍,使得真空斷路器正常分斷后,第一滑塊350位于上限位開關331處時,激光發(fā)射器421發(fā)出的激光與動觸頭211的分斷面相齊,并能夠射向激光接收器422;第一滑塊350位于下限位開關332處,激光發(fā)射器421發(fā)出的激光與靜觸頭221的分斷面相齊,并能夠射向激光接收器422。
步驟2:起始狀態(tài):
在真空斷路器正常工作時,第一滑塊350位于下限位開關332處,第一電機340、第二電機501、第三電機411、激光發(fā)射器421和激光接收器422不工作。
步驟3:水平調整:
在真空斷路器斷開完成后,控制器根據水平傳感器413的檢測結果判斷分斷檢測裝置是否處于水平狀態(tài)。
如果處于水平狀態(tài),則進行下一步驟;
如果不處于水平狀態(tài),控制器控制第二電機501正轉或反轉,調整第二滑塊503在第二絲杠502上的位置,進而調整縱向滑臺裝置和分斷檢測裝置的角度,使分斷檢測裝置處于水平狀態(tài),隨后進行下一步驟。
步驟4:靜觸頭221分斷面的檢測:
控制器控制激光發(fā)射器421和第三電機411分別啟動,激光發(fā)射器421發(fā)出激光射向激光接收器422,第三電機411在控制器的控制下,正反向交替轉動,即:內圈420在第三電機411的帶動下在左限位開關423和右限位開關424之間做不小于180度范圍的正反轉往復運動,判斷靜觸頭221分斷面處激光導通情況。
步驟5:動觸頭211和靜觸頭221分斷面之間的檢測:
控制器控制第一電機340正向轉動,第一滑塊350在第一絲杠320的旋轉作用下向上運動,第三電機411做不小于180度范圍的正反向交替轉動,同時激光發(fā)射器421發(fā)出激光射向激光接收器422方向,判斷激光接收器422激光信號接收情況。
步驟6:動觸頭211分斷面的檢測:
當第一滑塊350運動到上限位開關331后,第一電機340停止工作,第三電機411繼續(xù)做不小于180度范圍的正反向交替轉動,激光發(fā)射器421發(fā)出激光射向激光接收器422,判斷動觸頭211分斷面處激光導通情況。
步驟7:恢復起始狀態(tài):
當第一滑塊350運動到上限位開關331并完成動觸頭211分斷面的檢測后,控制器控制第一電機340反轉,同時第三電機、激光發(fā)射器421和激光接收器422411停止工作,第一滑塊350返回下限位開關332后第一電機340停止工作,等待下一次真空斷路器觸頭分斷檢測。
步驟8:結果判定:
a:如果第一滑塊350在下限位開關332處激光接收器422沒有出現檢測不到激光信號的情況,而第一滑塊350到達上限位開關331后激光接收器422出現沒有檢測到激光信號的情況,控制器判斷是動觸頭211分斷距離不足;
b:如果激光接收器422在上限位開關331和下限位開關332整個范圍內均出現沒有接收到激光信號的情況,則控制器判斷是動觸頭211和靜觸頭221發(fā)生燒結粘連,沒有分斷;
c:如果激光接收器422在上限位開關331和(或)下限位開關332處出現沒有檢測到激光信號的情況,在觸頭運動其它范圍內沒有出現檢測不到激光信號的情況,則控制器判斷是動觸頭211和(或)靜觸頭221分斷面發(fā)生燒損變形。
更好的,測力傳感器受力檢測:
在真空斷路器斷開過程中,傳動裝置受力,即:絕緣拉桿110拉動三角拐臂120,三角拐臂120帶動動導電桿210向上運動,使動觸頭211和靜觸頭221分離,在分離前、中和后的過程中,測力傳感器130實時測量動導電桿210與三角拐臂120之間的力,并將信號傳到控制器;
在真空斷路器正常工作時,測力傳感器130受力為壓力,在從分離開始到分離結束過程中受力由壓力轉為拉力,正常分離結束后測力傳感器130不受力,控制器根據測力傳感器130的受力最大值和受力時間判斷斷路器動觸頭211和靜觸頭221之間的分斷情況;
如果控制器判斷測力傳感器130檢測到的受力最大值大于正常分斷最大值,和(或)分斷結束后受力為拉力且持續(xù)不變,和(或)在分斷過程時間上顯示為受力持續(xù)時間大于正常分斷時間,控制器判斷是動觸頭211與靜觸頭221發(fā)生燒結,沒有斷開。
更好的,系統報警:
若控制器判斷動觸頭211和靜觸頭221分斷異常,控制器通過通信模塊報警,顯示故障位置和信息,通知工作人員進行檢查。
綜上所述,僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,并非用來限定本發(fā)明的范圍,通過上述的說明內容,相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內,進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容,凡依本發(fā)明的要求范圍所述的形狀、構造、特征及精神所謂的均等變化與修飾,均應包括與本發(fā)明的權利要求范圍內。