| 真空斷路器在線檢測(cè)的探討 |
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1 真空斷路器的發(fā)展趨勢(shì)與存在的問(wèn)題
真空斷路器的優(yōu)越性不僅是無(wú)油化設(shè)備，而且還表現(xiàn)在它具有較長(zhǎng)的電壽命、機(jī)械壽命、開(kāi)斷絕緣能力大、連續(xù)開(kāi)斷能力強(qiáng)、體積小、重量輕、可頻繁操作、免除火災(zāi)、運(yùn)行維護(hù)少、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，是無(wú)人值守變電所較為理想的電氣設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)外都在大量開(kāi)發(fā)和使用，并具有完全替代油滅弧介質(zhì)的趨勢(shì)。目前，變電所大多采用了多功能微機(jī)(電子)保護(hù)裝置，綜合自動(dòng)化程度也隨之提高，趨向無(wú)人值守的要求已經(jīng)基本具備。因此，對(duì)主電氣設(shè)備要求具有一定的在線檢測(cè)(自檢)功能，真空斷路器也不應(yīng)例外。真空斷路器的常見(jiàn)故障主要表現(xiàn)有兩大部分：
(1) 機(jī)械故障。由于這類故障率與電氣故障率相比，幾率較小，要實(shí)施在線檢測(cè)還待有關(guān)部門進(jìn)一步在構(gòu)造、尺寸、組合方式上統(tǒng)一方案。
(2) 電氣故障。這類故障是直接威脅電網(wǎng)安全持久穩(wěn)定運(yùn)行的主要問(wèn)題，而且它的幾率不容忽視。就真空斷路器的一次電氣故障與機(jī)械故障相對(duì)而言，不僅故障性質(zhì)嚴(yán)重而且有較大的隱蔽性、突發(fā)性、隨機(jī)性、并且難以及時(shí)預(yù)報(bào)。因此，也常見(jiàn)到廠家在出廠報(bào)告中提醒用戶觀察真空滅弧室的斷弧物理現(xiàn)象。因此，這類故障不僅威脅電網(wǎng)的安全也是極易造成人身、國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失的主要問(wèn)題。
2 解決真空斷路器的在線檢測(cè)方法
目前，有關(guān)真空斷路器的在線檢測(cè)方法不少，常見(jiàn)的有下列幾種：①電容感應(yīng)法；②人工中性點(diǎn)法；③高壓電場(chǎng)感應(yīng)法；④阻容分壓法；⑤光電遙感法。
除此以外還有利用潘寧放電原理(電磁風(fēng))構(gòu)成的真空斷路器在線測(cè)量方法。
概括起來(lái)看，各有特點(diǎn)。它們雖然也能在特定的情況下，獲取真空滅弧室因漏氣而導(dǎo)致真空斷路器斷口開(kāi)斷能力下降的信號(hào)，經(jīng)過(guò)電化處理達(dá)到告警、閉鎖的目的。若要全面推廣使用還有許多問(wèn)題可以商榷。
圖1 人工中性點(diǎn)法示意圖
就人工中性點(diǎn)法的方法來(lái)看(見(jiàn)圖1)，圖中的C、R用高壓電容或者高值電阻來(lái)形成人工中性點(diǎn)，盡管整體回路阻(抗)值或很大(用高壓電容構(gòu)成時(shí)容抗很大)，在正常工作狀態(tài)下對(duì)整個(gè)系統(tǒng)確實(shí)沒(méi)有多大影響。用高壓電位與N(接地)點(diǎn)參考來(lái)進(jìn)行真空斷路器是否完好狀態(tài)的檢測(cè)，是有一定道理和特點(diǎn)。如果該類方法大量使用，而部分真空斷路器檢修或者故障時(shí)，顯而易見(jiàn)它們是主系統(tǒng)與地之間形成的一個(gè)虛擬接地點(diǎn)，因此在安全工作和繼電保護(hù)的定值計(jì)算，運(yùn)行配網(wǎng)的組織方案上是不能不考慮的。至于其他的方案也不免存在體積大、結(jié)構(gòu)繁、抗干擾差、抗震能力低、數(shù)據(jù)不易遠(yuǎn)傳以及只能對(duì)玻璃外殼或者便于觀察的真空斷路器有效等。因此使這些方法在普及和實(shí)際采納時(shí)都要認(rèn)真考慮實(shí)際影響和可行性。
其實(shí)，真空斷路器的在線檢測(cè)也是可以用其他方法實(shí)現(xiàn)的，而且也不算十分復(fù)雜。這個(gè)課題的興趣是測(cè)量真空滅弧室的負(fù)壓變化情況。它的要點(diǎn)是在線檢測(cè)裝置本身不僅要有較好的電氣絕緣能力和較小的體積、可靠的運(yùn)行性能，還要盡量具備安全規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)合理、使用方便、維護(hù)最少、周期穩(wěn)定。此外，還要具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和就地告知的雙重功能，通訊方面也要具備標(biāo)準(zhǔn)的傳輸特點(diǎn)，不能象繼電保護(hù)那樣各樹(shù)一幟。
要搞好真空斷路器滅弧室在線檢測(cè)的工作必須符合當(dāng)前電網(wǎng)的運(yùn)行機(jī)制和反饋要求，否則一相情愿的結(jié)果也只能解決一個(gè)局部問(wèn)題而帶來(lái)一些不必要的重復(fù)工作或累贅。
3 具體方法的實(shí)現(xiàn)
實(shí)現(xiàn)的基本方法是利用機(jī)械傳感器來(lái)改變光纖傳輸光信號(hào)的折射角度和導(dǎo)通量，以改變接受端光纖的傳送量，然后經(jīng)過(guò)后續(xù)處理電路來(lái)判別、處理、傳訊等工作，從而達(dá)到在線檢測(cè)的目的。利用這個(gè)方法的好處是：
(1) 可以很好地解決高壓電器對(duì)地的絕緣問(wèn)題。
(2) 檢測(cè)靈敏度不但實(shí)際而且比較高。
(3) 對(duì)光電、磁場(chǎng)、輻射、震動(dòng)以及環(huán)境污染等都有比較強(qiáng)的抗拒能力。
(4) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與真空滅弧室自成一體
(5) 使用非常方便，基本無(wú)需檢修。
(6) 具有實(shí)現(xiàn)就地和遠(yuǎn)方監(jiān)控的基本條件。
(7) 壽命持久，基本與真空滅弧室同等壽命。
(8) 成本低廉。
在真空滅弧室的頂或地蓋部有一個(gè)壓力檢測(cè)部件--傳感器(波紋管、彈性薄膜或者其他彈性元件下同)，在其內(nèi)部設(shè)有一個(gè)輔助張力元件，以增強(qiáng)檢測(cè)器件的抗疲勞能力。在檢測(cè)器件頂部還設(shè)有調(diào)整裝置和信息傳遞元件一道構(gòu)成信息傳感器。在正常情況下，壓力檢測(cè)部件(在真空滅弧室內(nèi)部呈現(xiàn)高度真空狀態(tài)下)受外界自然大氣壓的作用呈現(xiàn)高度壓縮狀態(tài)。當(dāng)真空滅弧室有泄漏后(外界大氣進(jìn)入)，將會(huì)改變真空滅弧室的內(nèi)部真空度壓力，從而迫使壓力檢測(cè)部件改變它的壓縮狀態(tài)，啟動(dòng)信息傳感器、改變發(fā)射與接收光纖的光源傳遞接合部；改變光纖B接受光纖A的照射量。后繼處理電路(見(jiàn)圖2)的光電轉(zhuǎn)換器G1隨著光纖B的傳送量改變而改變IC1(運(yùn)算放大器)的輸出參量。然后經(jīng)過(guò)后繼處理電路對(duì)此參量進(jìn)行再一次加工，以最終達(dá)到報(bào)警、閉鎖目的。
圖2 在線檢測(cè)基本方法示意圖
該方法的可行性不僅具有選材方便、整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理、電氣絕緣能力較高的優(yōu)點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單和即使斷路器嚴(yán)重事故時(shí)也不會(huì)因?yàn)闄z測(cè)裝置的存在而給電網(wǎng)造成額外影響。該方法可實(shí)施的理由是：
(1) 用特殊材料制造的檢測(cè)器件具有自由恢復(fù)鋼度好，測(cè)量能力可以達(dá)到10-7。
(2) 有機(jī)光纖具有較好的導(dǎo)光性能(短距)，并且自身轉(zhuǎn)換特性具有一定的線性能力。
(3) 有機(jī)光纖具有較好的電氣絕緣能力，平均可以達(dá)到每kV/cm以上。
(4) 有機(jī)光纖在短距離內(nèi)傳送信號(hào)不需要做專門的光電轉(zhuǎn)換工作。
(5) 有機(jī)光纖的柔韌性、防腐能力、阻燃能力比較好，比較適合此項(xiàng)目使用。 |
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