[發(fā)明專(zhuān)利]一種真空開(kāi)關(guān)中真空滅弧室的真空度在線監(jiān)測(cè)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610097012.X
• 申請(qǐng)日: 2016-02-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105575725B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王小華;袁歡;劉定新;劉平;高亮;丁洪斌;榮命哲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01H33/668
• 分類(lèi)號(hào): H01H33/668;G01L21/30
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專(zhuān)利代理有限公司11429
• 代理人: 張曉霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及真空開(kāi)關(guān)中滅弧室的真空度在線監(jiān)測(cè)，具體涉及采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)檢測(cè)真空滅弧室內(nèi)部的物質(zhì)成分。

技術(shù)背景

電力開(kāi)關(guān)設(shè)備的檢修是整個(gè)電力系統(tǒng)管理工作的重要組成部分，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行起著重要作用。電力設(shè)備的檢修方式主要有停電檢測(cè)和在線監(jiān)測(cè)，停電檢測(cè)需要將設(shè)備退出運(yùn)行，然后根據(jù)設(shè)備的使用情況進(jìn)行檢修，此種方式在沒(méi)有冗余設(shè)備設(shè)置的情況下會(huì)給用戶(hù)帶來(lái)長(zhǎng)時(shí)間的停電，而且在電力設(shè)備退出運(yùn)行過(guò)程中可能給設(shè)備帶來(lái)進(jìn)一步的損傷。在線監(jiān)測(cè)作為現(xiàn)階段電力部門(mén)主要推行的檢修方式，其在設(shè)備正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行檢測(cè)，判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，不需要停電，減少了用戶(hù)的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也避免了電力設(shè)備通斷過(guò)程中帶來(lái)的額外損壞。

真空斷路器作為一種環(huán)保型的電力開(kāi)關(guān)設(shè)備廣泛存在于整個(gè)電力系統(tǒng)，特別是在中低壓領(lǐng)域。真空滅弧室作為真空斷路器的核心部分，其在使用過(guò)程中，擔(dān)負(fù)著開(kāi)斷正常負(fù)荷電流和短路電流的責(zé)任。真空斷路器滅弧室在出廠時(shí)要求真空度不低于1.33×10^-3Pa，在使用時(shí)壓強(qiáng)不低于6.6×10^-2Pa，但是隨著使用年限的增加，內(nèi)部元件工作表面的放氣與吸氣過(guò)程，波紋管及其他密封部分密封性、長(zhǎng)期的擴(kuò)散、晶體材料間的腐蝕、吸氣劑活性的喪失等因素會(huì)導(dǎo)致真空泄漏，從而引起滅弧室內(nèi)真空度的降低。真空滅弧室真空度的降低會(huì)給斷路器的開(kāi)斷能力和絕緣能力帶來(lái)不良影響，甚至發(fā)生開(kāi)斷失敗的現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者提出了很多針對(duì)真空度的在線監(jiān)測(cè)方法，其中主要有屏蔽罩電位法、高頻放電法、高頻電流法、磁控放電法等等，現(xiàn)有的方法要么檢測(cè)限太高，要么需要大幅度改變真空滅弧室的結(jié)構(gòu)，都難以應(yīng)用于實(shí)際。現(xiàn)有的真空滅弧室監(jiān)測(cè)采用的帶電巡檢手段，主要是通過(guò)觀察滅弧室屏蔽罩上的顏色變化來(lái)判斷內(nèi)部真空度，屬于一種定性判斷，具有很大的主觀性和不準(zhǔn)確性，所以真空斷路器真空度在線監(jiān)測(cè)一直是電力部分檢修的難題之一。

隨著激光和光譜技術(shù)的發(fā)展，激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)在近二十年的時(shí)間內(nèi)取得了巨大的進(jìn)步，特別是在設(shè)備的小型化、經(jīng)濟(jì)化上取得了很大的突破。激光誘導(dǎo)擊穿光譜作為一門(mén)高速發(fā)展的技術(shù)，在經(jīng)濟(jì)化、實(shí)用化上取得了很大的進(jìn)步，激光誘導(dǎo)擊穿光譜是一種以激光作為誘發(fā)源激發(fā)材料產(chǎn)生等離子體的發(fā)射光譜分析方法，是基于激光與材料相互作用的一種檢測(cè)技術(shù)。通俗的說(shuō)，就是通過(guò)一束高能激光在極短的時(shí)間內(nèi)聚焦到物質(zhì)表面，進(jìn)而在材料外法線上方產(chǎn)生激光誘導(dǎo)等離子體，通過(guò)對(duì)等離子體發(fā)射出來(lái)的光譜進(jìn)行分析，從而判斷物質(zhì)的組成和成分。激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)：對(duì)樣品損傷非常小、無(wú)需樣品準(zhǔn)備、能夠遠(yuǎn)距離檢測(cè)等等。激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)大量文獻(xiàn)資料表明激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)能夠應(yīng)用于固、液、氣三態(tài)物質(zhì)的成分的定量分析，而且少量的實(shí)驗(yàn)樣品就能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，對(duì)材料本身的損傷非常小。除此之外，其還具有快速分析物質(zhì)成分、實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)、多元素同時(shí)分析、系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的技術(shù)特點(diǎn)，將其應(yīng)用到真空度在線監(jiān)測(cè)有技術(shù)支持，一方面其內(nèi)部金屬材料表面會(huì)沉積不同含量的金屬氧化物，此氧化物含量會(huì)隨著壓強(qiáng)的變化而改變，另一方面，壓強(qiáng)變化時(shí)，會(huì)對(duì)等離子體的發(fā)射譜線強(qiáng)度、等離子體溫度、等離子體密度等產(chǎn)生影響，所以通過(guò)以上兩種或其一能夠達(dá)到真空度在線監(jiān)測(cè)的目的。

綜上，激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)能夠在不干擾真空開(kāi)關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的條件下，應(yīng)用到電力系統(tǒng)真空開(kāi)關(guān)的在線監(jiān)測(cè)，可以避免常規(guī)電監(jiān)測(cè)方法抗電磁干擾性能不足的缺點(diǎn)，此項(xiàng)技術(shù)具有重要的理論研究和工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)技術(shù)背景中提出的電力設(shè)備中真空滅弧室真空度在線監(jiān)測(cè)這一技術(shù)難題，提出了一種利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜的真空滅弧室真空度的在線監(jiān)測(cè)方法，此方法可以配合使用譜線相對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行真空度標(biāo)定，采用譜線疊加技術(shù)提高檢測(cè)限。并利用上述方法開(kāi)發(fā)了一套真空開(kāi)關(guān)中滅弧室真空度的在線監(jiān)測(cè)裝置。本發(fā)明不僅僅限于技術(shù)背景所述的真空開(kāi)關(guān)滅弧室真空度的在線監(jiān)測(cè)，還可以用于其它設(shè)備真空度的在線監(jiān)測(cè)。