灭弧室内置传感器式真空断路器在线监测装置

1、.灭弧室内置传感器式真空断路器在线监测装置一、概述真空开关在我国广泛应用近20年，因优异的性能和性价比使其占据了相当大的市场空间。但其缺陷也在使用中充分地暴露。其中，真空灭弧室的慢漏，是困扰真空开关发展的主要问题。如何在线监测真空灭弧室的真空度，使隐患消除在萌芽状态，一直以来是大家关注的重点。二、工作原理成都旭顺电子有限责任公司推出的真空在线监测，它采用在真空灭弧室上内置真空传感器，该真空传感器与真空灭弧室内部相通，使用过程中将真空灭弧室管内真空压力信号转换为离子流信号。在线真空监测器捕捉运行状态下的离子流信号，经处理、分析后，显示实时的真空度状态，当真空灭弧室真空度下降或泄漏到一定程度时，分

2、别进行预警或报警，真正实现真空度的在线监测。该真空传感器本质上是一个冷阴极潘宁电离规。其基本原理是利用空间中残存的电子、离子，这些自由电子在电场力的作用下电子向阳极加速运动，但由于磁场具有使运动电子在洛伦兹力作用下作圆周运动的特性，所以在两种合力作用下，电子在阴极和阳极间以螺旋形运动，最终电子被阳极捕获，形成离子流。离子流的大小与空间气体压强有关。因为在电磁场作用下，电子运动轨迹大大延长，使其与空间中气体分子碰撞几率增大，提高了气体分子的电离效率，气体碰撞电离所产生的电子又加入到这个旋转电子流中；离子则在强电场作用下高速轰击阴极，溅射阴极物质，同时产生次级电子，这些次级电子也加入到空间的旋转电

3、子流中，因此使得潘宁电离规测量范围大、灵敏度较高、寿命长。目前真空开关的主要应用领域是12kV和40.5kV中压输变电网，电网电压是三相交流电压，以12kV电网为例，其单相对地最高电压为。通过整流，将交流转换为直流，再施加于真空传感器的阳极作为放电电压，这样传感器高压单元结构简洁，彻底避免外接直流电压带来的一系列问题。同时无论真空灭弧室所处状态（关合或开断；在用或备用）如何，只要电网有电，真空传感器就开始工作。其离子流经离子柱流入地端，在地端采集信号，再将此信号进行处理转换为压强信号，即可实现对运行过程中的真空灭弧室管内真空度的在线检测。离子柱的作用是将高电压信号转换为低压的安全信号。其工作示

4、意图如下图所示。真空传感器工作示意图对在使用过程中的真空灭弧室，我们所关注的是其管内真空能否满足使用的要求。所以我公司的在线监测装置将以三色指示灯显示对应真空压强等级情况。当真空灭弧室管内真空压强满足使用要求，真空等级指示灯显示绿色，表示正常；当真空灭弧室管内气体压强上升到一定程度（6.67×10-2Pa），真空等级指示灯显示黄色，表示真空灭弧室已处于临界状态，可准备更换该灭弧室；当管内气体压强1×10-1Pa时，真空等级指示灯显示红色，同时发出有报警声，表示真空灭弧室已不能满足使用要求，必须进行更换。在线真空监测器带一对常开（闭）触点，报警保护时动作, 触点容量为5A，可

5、提供报警信号至监控系统。三、安装方法以ZN12型27.5KV真空断路器安装真空在线监测装置为例：表1 所需材料清单序 号名 称数 量 1ZL40.5-1型离子柱1 2绝缘支撑板2 3 离子柱支撑架1 4连接线1 5硅橡胶绝缘保护罩1 6M6×10镙杆6 7 静端铝导电端子1 8支撑绝缘子1 9断路器支架 10带有真空传感器的灭弧室1图1 安装示意图图2 ZL40.5-L离子柱外型图按照表1中的数量加工绝缘支撑板、离子柱支撑架。将离子柱支撑架固定在27.5KV ZN12型真空断路器支架上表面, 将绝缘支撑板与27.5KV ZN12型真空断路器的静端铝导电端子连接。这样将ZL40.5-1

6、型离子柱按图示方式固定于真空断路器上。将连接线不带插头的一端同真空传感器连接，另一端与离子柱相连。离子柱同ZXC-27.5型在线真空监测器间的接线要求(见图3);将离子柱的接线柱标有1的接线孔用导线同ZXC-27.5型在线真空监测器后面板标有A1的接线端子相连接, 将离子柱的接线柱标有0的接线孔同ZXC-27.5型在线真空监测器后面板标有A0的接线端子相连，ZXC-27.5型在线真空监测器的电源接AC220V。图3 ZXC-27.5型在线真空监测器接线端子示意图四、使用方式1、使用条件：环境温度：-4050电源电压：AC220V额定频率：50HZ2、性能及主要技术参数：压强监测范围：0105P

7、a有效监测范围：5×10-3Pa1×100Pa有效监测范围内分辨率：0.5个数量级3、在线真空监测器外形尺寸：160×80×125mm4、显示方式目前本在线真空监测支持现场显示、远端（最远1000m）电脑显示、无线遥控显示。（详细介绍请查阅公司样本）五、产品主要性能1、在线真空监测器按电网电压等级分为ZXC0.6、1、24、35型在线真空监测器和ZXC3型在线真空监测计算机信号转换器。ZXC0.6 型在线真空监测器用于6KV网路,ZXC1 型在线真空监测器用于10KV系统,ZXC24 型在线真空监测器用于24KV系统,ZXC35 型在线真空监测器用于35

8、KV系统,ZXC27.5 型在线真空监测器用于铁路单相27.5KV系统。ZXC3型在线真空监测计算机信号转换器通过单板机将信号转换成485计算机信号送往电脑，通过专用软件可同时显示变电站内多台真空开关内每只真空灭弧室的气体压强，实现集中控制，一个变电站内可以使用180台。在线真空监测器现场循环显示A、B、C相位( ZXC27.5 型在线真空监测器用于铁路单相网路中不显示相位), 数字显示真空度, 三色灯显示真空等级; 当真空度显示5×10-3pa、5×10-3pa、1×10-2pa时, 真空等级指示灯显绿色，表示安全真空等级，用户可放心使用。当数字显示5×

9、;10-2pa时, 真空等级指示灯显橙色为临界真空等级，表明该灭弧室内气体压强已升至临界状态，还可以使用，用户有足够时间准备更换该只灭弧室。当灭弧室内气体压强升至1×10-1pa时，真空等级指示灯为红色，表明真空灭弧室已发生严重漏气现象，灭弧室无法保证正常分断，必须更换灭弧室，在线真空监测器发出长时间（不间断）报警声。2、离子柱2.1、ZL101型、ZL102型离子柱绝缘性能：工频42KV1min、雷电冲击75KV用途：ZL101型离子柱用于ZN28型12KV真空断路器中；ZL102型离子柱用于VS1型12KV真空断路器中。2.2、ZL24型离子柱绝缘性能：工频65KV1min、雷电

10、冲击125KV用途：ZL24型离子柱用于24KV真空断路器中。2.3、ZL40.51型、ZL40.52型离子柱绝缘性能：工频95KV1min、雷电冲击210KV内部参数不变。用途：ZL40.51型离子柱用于ZN12型40.5KV或单相27.5KV真空断路器中、ZL40.52型离子柱用于ZN85型40.5KV或单相27.5KV真空断路器中。六、优势及应用情况因为真空传感器本质上是真空测量规，所以成都旭顺电子有限责任公司推出的真空度在线监测系统，测量范围宽，能准确地实现预警和报警。生产的在线真空监测装置至今使用己有近8年之久，从未出现过安全事故, 并且有成功准确报警的案例，避免了重大事故的发生。(后附10KV在线真空监测装置使用用户报告)。据不完全统计，通过与有关电力部门和使用单位联合，使用该真空度在线监测的断路器已在多个变电站进行了实际运