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真空灭弧室真空度的超声和脉冲电流的检测与实验研究

作　者: 姚爱明
导　师: 李剑
学　校: 重庆大学
专　业: 电气工程
关键词: 真空灭弧室真空度在线检测超声法脉冲电流法
分类号: TM561.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 252次
引　用: 5次
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内容摘要

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,本文分别采用超声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,选用了一种超声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,其内部触头电极与屏蔽罩间隙的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,本文提出了采用宽带磁心电流传感器测量真空灭弧室的方法,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实验检测要求。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放电信号的有无,电流传感器能定量分析真空灭弧室真空灭弧室真空度与脉冲电流的关系。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-19
  1.1 引言  8-11
    1.1.1 真空断路器的发展概述  8
    1.1.2 真空灭弧室的结构特点  8-9
    1.1.3 真空灭弧室真空度概述  9-11
  1.2 真空灭弧室真空度检测的意义  11-12
  1.3 真空灭弧室真空度测试的研究现状  12-17
    1.3.1 离线检测真空灭弧室真空度的方法  12-14
    1.3.2 在线检测真空灭弧室真空度的方法  14-17
    1.3.3 真空灭弧室在线监测技术成果  17
  1.4 本文的主要研究内容  17-19
2 真空灭弧室中放电基本原理及过程  19-28
  2.1 引言  19
  2.2 真空灭弧室中放电过程的声发射基本原理  19-27
    2.2.1 声学基本概念  19-20
    2.2.2 真空灭弧室中放电声发射的机理  20-21
    2.2.3 真空灭弧室放电声发射信号传播途径分析  21-22
    2.2.4 声发射波传播途径引起的声信号畸变和衰减分析  22
    2.2.5 声发射信号检测真空灭弧室中放电的基本原理  22-23
    2.3 真空灭弧室电极间隙放电过程中脉冲电流产生的基本原理  23
    2.3.1 真空灭弧室电极与屏蔽罩间隙的带电粒子的研究  23-24
    2.3.2 真空灭弧室动静触头与屏蔽罩的放电特性  24-26
    2.3.3 真空灭弧室试验模型的建立  26-27
  2.4 本章小结  27-28
3 真空灭弧室放电声发射检测系统设计  28-37
  3.1 引言  28
  3.2 声传感器  28-32
    3.2.1 声传感器的压电材料和压电效应  28-30
    3.2.2 声传感器的设计  30-32
  3.3 声传感器前置放大器的选取  32-33
  3.4 二阶有源滤波电路  33-36
  3.5 本章小结  36-37
4 真空灭弧室脉冲电流检测系统设计  37-50
  4.1 引言  37
  4.2 脉冲电流法测试原理  37-39
  4.3 电流传感器的研究  39-47
    4.3.1 电流传感器的理论分析  39-42
    4.3.2 电流传感器磁心材料的选择  42-43
    4.3.3 线圈参数的确定以及参数对传感器频率特性影响  43-44
    4.3.4 仿真与实测结果分析  44-45
    4.3.5 传感器的响应特性  45-46
    4.3.6 电流传感器线性度分析  46
    4.3.7 磁芯宽带电流传感器的安装与屏蔽  46-47
  4.3 信号处理单元的设计  47-49
  4.5 本章小结  49-50
5 真空度检测试验系统设计及试验结果  50-65
  5.1 引言  50
  5.2 试验系统设计  50-52
    5.2.1 信号采集卡  50
    5.2.2 局部放电采样软件设计  50-51
    5.2.3 试验装置接线图  51
    5.2.4 实验步骤及方法  51-52
  5.3 超声检测和脉冲电流检测试验结果及分析  52-64
    5.3.1 真空灭弧室模拟装置试验结果  52-61
    5.3.2 超声检测试验结果分析  61-62
    5.3.3 脉冲电流检测试验结果分析  62-64
    5.3.4 电流传感器与声发射传感器检测真空灭弧室局部放电灵敏度分析  64
  5.4 本章小结  64-65
6 结论与展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-71
附录  71-72
独创性声明  72
学位论文版权使用授权书  72

真空灭弧室真空度的超声和脉冲电流的检测与实验研究

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