真空灭弧室真空度的声发射和脉冲电流检测与实验研究

摘要

随着配电系统“无油化”浪潮的兴起，近年来真空断路器以其特有的优越性在中压配电领域得到越来越广泛的应用。真空灭弧室是真空断路器的核心部件，真空度是真空灭弧室的重要参数之一，真空灭弧室的绝缘强度与真空度有关，所以对真空灭弧室的真空度进行检测有重要意义。 真空灭弧室真空度的测试方法一般分为离线检测和在线检测。目前国内外用于离线检测的方法已较成熟，在线检测方法相对不够完善，其相应的测试仪器也不一致。因而对真空灭弧室真空度在线检测的方法和系统进行研究具有重要的理论和现实意义。 由于真空灭弧室真空度变化时，常会伴随一些电信号与非电信号的变化，如：脉冲电流和声发射信号等。在此基础上，本文分别采用声发射检测法和脉冲电流法对真空灭弧室真空度进行了在线检测。 根据真空灭弧室放电过程中的声发射基本原理，即当真空灭弧室真空度劣化时，真空灭弧室内将产生放电声发射波。本文结合现场和工程应用的实际要求，选用了一种声发射传感器和设计了相应的放大滤波电路，并分析了该超声传感器的灵敏性、可靠性和安全性。 当真空灭弧室的真空度劣化时，其内部触头电极开断电流时电极间隙预放电电流会逐渐增大，且预放电电流含有高频脉冲信号。基于此，本文分别提出了用谐振式空心电流传感器和宽带磁心电流传感器对现场和实验室真空灭弧室真空度进行在线监测的方法。本文建立了传感器的等效电路模型，得到了传感器的传输函数，并以Saber为工具，就传感器的频率特性来确定传感器参数使之满足在线检测要求。 本文分别对应超声和脉冲电流检测装置设计了真空度检测试验系统，并通过该检测试验系统得出了试验数据，根据试验数据得出：放电声信号的最大幅值随着放电增强而提高，其能表征真空度变化时真空灭弧室放电的强弱。声发射信号比脉冲电流信号更微弱，用于检测真空灭弧室气体压强的难度更高；超声波检测法主要用于定性判断局部放电信号的有无，电流传感器能定量分析真空灭弧室气体压强与局部放电量的关系。