专利名称：：气体绝缘电气设备的利记博彩app
技术领域：
：本发明涉及一种气体绝缘电气设备，其中高压导体设置在充以绝缘气体的密封容器中。总的来说，由于绝缘气体的良好绝缘特性，这种气体绝缘电气设备可以以一个小尺寸构成，如一台气体绝缘断路器，一个气体绝缘开关、气体绝缘可控硅阀门，气体绝缘变压器等所显示的即是。然而，人们已经知道，如果由于某种原因，外部金属物质混入密封容器中，其绝缘强度会降到最初值的几分之一。例如，在日本专利JP-A-63-124716中所公开的气体绝缘断路器中，已经提出在密封容器的底部存放绝缘液体并且激励一个超声波振荡器，当绝缘异常，例如局部放电等发生时，生成绝缘液体雾(液体颗粒为几μm到几十μm)，以防止绝缘强度降低而抑制局部放电。如上所述，在现有技术的绝缘气体电气设备中，有一个绝缘液体存储部分在一个密封容器的下部形成，当产生绝缘异常时，通过产生绝缘液体的雾气而防止绝缘强度的降低。为此，在正常状态下，密封容器充以绝缘蒸汽。如果一个断路器或一个隔离开关或一个接地开关动作并且在此状态下产生电弧，蒸气被电弧分解并且此时分离的碳附着到高压导体或绝缘子上，这也会降低绝缘强度。本发明的目的是提供一种气体绝缘电气设备，它可以在正常状态下防止绝缘强度降低(这种状态是既没有混入也没有产生外来金属物质等，并且绝缘无异常)，同时在绝缘异常状态下抑制绝缘强度的降低。为了实现上述目的，根据本发明制成的气体绝缘电气设备的特征在于设有检测装置，用于检测产生绝缘异常的气体段，设有通过一个电磁阀与气体段相连的气体控制装置，该气体控制装置在上述检测装置检测到时，打开该电磁阀来改变上述气体段中绝缘气体的额定状态，以增加绝缘强度。由于根据本发明的气体绝缘电气设备如上所述构成，在正常情况下，绝缘被气体段中的绝缘气体保持在额定状态。另一方面，当在气体段中产生绝缘异常时，打开电磁阀并且气体控制装置动作，从而或是通过增加气体段的气体压力至一个预定值，或是在气体段中混合不同种类的气体来增加绝缘强度。由于这个原因，附在横截面上电子的电离系数发生变化，并且由局部放电形成的空间电荷改变，从而由于电场集中在引起绝缘异常的一个外部金属粒子或一个突起物的端部，有可能防止绝缘强度降低。即，在非均匀电场中，由局部放电产生的空间电荷局部地存在于电场集中部分，这可以减轻电场集中(电晕稳定作用)。这个作用在压力低于4×105Pa时明显，而在高于6×105Pa时消失。因此，当气体压力减小到低于一个预定值时，绝缘强度增加。另外，当一种不同的气体混入其中时，由于捕获电子的能力增加并且它变得更难于获得离子能量，于是绝缘强度增加。图1是一个框图，表明根据本发明的设备的第一个实施例;图2是一条曲线，表明以一个特定的混合率混合后绝缘气体的击穿电压为最大;图3是一个流程图，表明本发明的如图1所示的装置的操作;图4-7表明如图1所示设备中混合绝缘气体和击穿电压之间的关系;图8表明在绝缘气体注入前、后到绝缘耐受力减少到某一相同值所需的时间的关系;图9是一个框图，表明本发明设备的第一实施例，以及图10表明在图9中所示设备的绝缘气体压力和击穿电压之间的关系。下面将参考附图描述本发明的几个实施例。图1是一个框图，表明根据本发明第一个实施例完成的气体绝缘电气设备。一个密封容器，充满仅含有SF6的气体的绝缘气体(由SF6气体和其它绝缘气体混合成的气体在实际中并不用)，容器内部由适当间隔设置的绝缘隔板4a，4b，4c分成多个气体段3a，3b，3c，3d。一个作为高电压和大电流通路的高压导体2在这个密封容器中由绝缘隔离件4a-4c支撑。在密封容器中，对于每个气体段分别设置了闭合阀5a，5b，5c，5d和电磁阀8a，8b，8c，8d。闭合阀5a-5d可以手动打开和闭合，并且和气体充放装置7相连，该装置在真空状态下通过管子6a和6b充、放SF6绝缘气体。该气体充放装置7包括一个真空泵，一个压缩机和一个保存箱。另一方面，电磁阀8a-8d通过管路10与一个存储槽11相连，在管路10的路线中，一个电磁阀9和一个监测器12测量气体流入量。该存储槽11充以一种与密封容器中所充绝缘气体不同的绝缘气体。在该存储槽11中所充的绝缘气体可以通过打开上述电磁阀9或任何一个电磁阀8a-8d注入预定的气体段，最好使用任何一种碳氟气体(C4F8，C3F8，C3F6，C4F6)，五氟丙酰氟(C2F5COF)，氟代腈化合物(CF3CN，C2F5CN)，二氟溴氯甲烷F-12B1(CBrClF2)等或其主要成分是上述任一一种的气体作为该存储槽11的绝缘气体。分别测量气体体段3a，3b，3c，3d内部所限定的绝缘气体压力的压力继电器30a，30b，30c设置在其中，并且各输出引至一个压力监测装置31，从而正常压力或非正常压力在这个压力监测装置31上显示，并且在异常情况下发出警告。然而，在某一气体段的绝缘气体额定状态，即，在额定状态下充气的情况变化(在产生绝缘异常情况并且在该气体段中气体压力应被降低或不同种的气体应混入其中的情况下)，压力监测装置31从定位装置17接收一个信号，以去除对相关气体段的闭锁，从而不发出警告。在预定的气体段3a和3d设有传感器13a和13b，它分别检测在其内部的产生的绝缘异常。传感器的输出通过电缆14a和14b分别引出，并且通过一个选择开关15与异常监测装置16相连。即传感器13a和13b的输出通过选择开关15有选择地或交替地输入到异常监测装置16中。这个异常监测装置16的输出连接到一个定位装置17和一个故障程度诊断装置18，该故障程度诊断装置是确定异常的种类和程度。异常包括外部金属物质，外部导电物质，外部半导电物质，导体上有突出物，在一个固态绝缘子和导体间有很小的间隙。异常的程度包括外界金属物质的情况，绝缘强度随着其长度的增加而减小的情况或绝缘强度随着发生异常的位置而变化的情况。定位装置17根据传感器13a和13b的输出，计算了发生异常的位置，并辨认出包括该位置的气体段。该定位装置的输出输入到一个阀控制装置20，并且该阀控制装置20的输出送到跳闸电路21，用于打开和闭合相应的电磁阀8a-8d和9。此时，相关电磁阀的打开时间是通过故障程度诊断装置18的分析结果和数据库19比较来确定的，从而根据异常的种类和程度来确定从存储库11抽取的绝缘气体量，以增加绝缘强度。由此，阀控制装置20只有在预定时间内向一个预定电磁阀输出打开信号。另外，阀控制装置20通过监测器12监测流入的量，并当注入气体达到预定量时向有关电磁阀提供关闭信号。阀控制装置20的输出被输入到显示装置22中，从而该显示装置显示出产生异常的气体段，电磁阀8a-8d和9的开、闭状态，及气体段中注入绝缘气体的纯度和压力，以及绝缘强度。下面将进一步解释在图1中表示的气体绝缘电气设备的工作，假设绝缘异常发生在气体段3b。这个异常由传感器13a和13b测出，并且被异常监测装置16所接收。异常监测装置16被告知发生了异常并向定位装置17发出一个指令，来根据传感器13a和13b输出的信号定出异常发生的位置。这样，气体段3b确定出来。下面将详细描述定位方法一个故障源产生局部放电，并且由该放电产生出电磁波、热容器振动、脉冲电压和电流、光以及分离气体。利用至少一个上述现象就可以完成定位。例如，使用电磁波的情况，设置至少两个传感器并且从由这些传感器检测到的信号强度或由电磁波到达时间点之间的差开始进行计算。因此，传感器13a和13b到定位装置17构成检测产生绝缘异常的气体段的检测装置。根据定向的结果，阀控制装置20输出一项指令以打开电磁阀8b和电磁阀9到跳闸电路21。另外，在故障程度诊断装置18诊断出异常程度和种类的同时，根据传感器13a和13b的输出信号，阀控制装置20通过将注入的绝缘气体量和存储在数据库19中绝缘气体的最佳量比较来确定注入的量。例如，当10mm长的外部金属物质进入一个直径为50/150的同轴圆柱形电极之间所包含的空间，该空间中充以5×105Pa的SF6时，交流击穿电压降至100KVrms，闪电冲击击穿电压降到120KV(当无金属外部物质时，击穿电压对交流电为大于600KVrms，及对闪电冲击电压为800KV)。当将c-C4F8混入SF6时，如图2所示，击穿电压在一个特定的混合率下为最大，它对交流电约7%，对闪电冲击电压约5%。因此，当c-C4F8以5-7%混合时，击穿电压对交流电增加25%，对闪电冲击电压增加45%。如果混合率太大或太小，这种效果会减小，因此存在某个最佳混合度。当注入气体的量达到一个预定值时(同时由监测器12监测)，阀控制装置20给电磁阀8b和9一个指令，以闭合它们。因此，可以理解气体控制装置33由几个装置构成，上述阀控制装置20作为这几个装置的中心。图3是一个流程图，表示上述操作，检测装置32观察绝缘异常，并且当产生绝缘异常时，检测装置工作以定出包含异常发源位置的气体段。另一方面，气体控制装置33获得注入绝缘气体的量，根据异常的部位以及程度和种类，气体控制装置相应地对电磁阀8a-8b和9进行开、关控制。在如前所述的注入了存储在储槽11中的绝缘气体之后，无论使用前面所述的绝缘气体中那一种，都可以获得一个比额定情况下，即初始充气状态下，在气体段3b中绝缘气体的绝缘强度高的绝缘强度。下面将在这方面作进一步解释。首先对绝缘气体采用碳氟气体，即具有分子式C4F8的氟利昂C318进行解释。这种氟利昂C318和沸点为-6℃，并且在0℃时蒸气压力为1.2×105Pa。通常使用在气体绝缘电气设备中而不被液化的气体，它在5×105Pa的压力下混入SF6的量在0℃是18%。如图4所示，在氟利昂C318以4%注入SF6的混合气体，其击穿电压相对于纯SF6的混合气体时所获得的增加20%以上，这时使用的是一个具有9.5mm直径的棒和30mm板电极的气隙长度。该实验的详细内容在气体绝缘1982年第三期PP166-172报导。当具有分子式C3F6的六氟丙烯作为碳氟气体用于绝缘气体时，这种六氟丙烯的沸点为-29℃，在0℃的蒸气压力为3.4×105Pa，在5×105Pa混合在SF6中而不液化的量在0℃为大于50%。如图5所示，当使用一个具有2.5mm长的伸出的球形电极时，六氟丙烯以25%注入SF6气体，该混合气体的击穿电压相对于纯SF6气体所获得的击穿电压增大20%以上。这个实验的详细介绍在EPRILReportEL-2620，PP4.42～4.55(1982))。另外，如图6所示，通过改变气体压力和混合率，击穿电场强度比纯SF6气体下所获得的有明显增加。这个实验的详细报导见第四届国际高电压会议(4thISH)NO.33-02(1983)。而且在分子式C4F6的六氟丁炔-2如碳氟气体那样混合在SF6气体中，也能获得类似的效果。现在，考虑将具有分子式C2F5COF的五氟丙酰氟用作绝缘气体，这种气体具有低于-20℃的沸点，在0℃时蒸气压力为2.9×105，并且有可能将它混入SF6气体中，混合率可达约50%。另外，当用分子式为C2F5CN为五氟丙腈作为氟代腈化合物之一，这是一种具有低于-20℃沸点的液体，在0℃蒸气压力为4.0×105Pa，并且有可能在混合率大于50%，压力为5×105Pa的条件下混入SF6气体，在SF6气体中的混合气体的击穿电压相对于纯SF6气体下获得的击穿电压有明显的增加。如图7所示，该实验的详细说明见JP-A-60-2011。一种混合气体也几乎有和前面所述的混合气体所获得的效果相类似的效果，这种混合气体是具有分子式CF3CN的三氟乙腈和具有CBrClF2的二氟溴氯甲烷混入SF6中作为氟代腈化合物之一。上述各种气体的特点集中起来如下表所示表</tables>存储槽11可以充以两种以上上述混合气体，至少形成一种成分的一种气体，或至少一种气体和SF6气体混合的气体。如果一种绝缘气体改进得在非均匀电场下的绝缘强度比纯SF6的高，那么除上面所列出的效果外则可以获得类似效果。如上所述，如图1所示，当绝缘异常在一个气体段中产生时，由于存储在存储库11中的绝缘气体混入SF6气体中，充入该气体段，在正常状态下，该气体段仅充以预定的SF6气体，因此，并非总是遭受伴随着隔离开关，接地开关或断路器的开、关操作产生的电弧，也没有例如碳那样的物质通过其分解或淀积来伤害绝缘。当产生绝缘异常并且注入存储在存储槽11中的绝缘气体时，由于绝缘气体可以增加绝缘耐受能力约15-20%，绝缘异常可以避免。用这种方式，对于发生绝缘异常的地方的维修和检查可以延至一个方便的时间进行，例如在由外部金属物质所产生的绝缘异常情况下，由于绝缘强度V随时间t减少是遵循下列等式Vost-1/n(n＝30);通过注入另一种气体，绝缘强度可以增加15-20%，因此，降到相同的绝缘强度IE所需的时间被延长到比无其它种类气体注入其中所需时间大100倍左右。由于从存储槽11注入的绝缘物质是气体，它容易地注入到通过一个未示的细管等连接的气体段。当如现有技术的情况产生雾时，它形成雾滴，沿着绝缘隔板的表面流动，并污染那些部件。相反，按照本发明，则这种不便就根本不会产生。在上面所述的实施例中，由于绝缘气体从存储槽11注入到一个产生绝缘异常的气体段，同时，保持其初始额定压力，那么注入后的压力变得高于额定压力。即使气体压力保持为等于额定压力，同时维持混合率不变，可以获得一个类似的效果。另外，在上述所有的实施例中，通过在相关的气体段中注入不同种类的绝缘气体，气体混合物的绝缘强度增加。然而，绝缘强度还可以通过改变产生绝缘异常的气体段的气体压力来增加，这将参考图9进行解释。在如图9所示的第二实施例中，阀控制装置20接受压力继电器30a，30b，30c，30d的不同气体段的压力信号，阀控制装置20响应那些压力信号向跳闸电路21提供阀控制信号，该跳闸电路21响应于阀控制信号向产生绝缘异常的气体段3b提供一个信号，以打开相应的电磁阀8b，同时向起动装置40提供一个驱动起动信号，以起动气体充放装置7，由起动装置40起动的气体充放装置7将绝缘气体通过该气体段的闭合阀5b和电磁阀8b排出发生绝缘异常的气体段3b，直到其中的压力低于预定值。当在气体段3b中的气体压力低到预定值时，压力继电器30b检测相关气体压力，并且在阀控制装置20中输入一个检测信号。阀控制装置20通过起动装置40停止气体充放装置7，并且关闭电磁阀8b和闭合阀5b。图10表示是当直径为0.45mm以及长为5mm和10mm的金属外部颗粒固定到一个具有内径为100mm和外径为250mm的同轴圆柱形电极之间的空间，以及SF6气体的压力是在1-6×105Pa的范围内变化时的击穿电压变化。由于通常是将大于5×105Pa压力的SF6气体用于一个气体绝缘电气设备，在一个5mm长的金属外界粒子混到其中的情况下，该电气设备会产生绝缘异常，压力降到约3×105Pa;在一个10mm长的金属外界粒子混到其中的情况下，压力降到约2×105Pa，从而击穿电压可以增加到原始击穿电压的1.4-2.3倍。另外，考虑本发明在实践上用于气体绝缘电气设备的情况，由于产生绝缘异常的金属外界物质在带有一个断路器段、一个接地开关段或一个隔离开关段的气体中产生，可以获得一个类似的效果，即使装置如此构成使气体控制装置被局限地设置于包括打开和关闭段的气体段中也是如此。另外，由于吸收由电弧分解产生的气体的分子筛设置在该气体段中，最好在绝缘异常时选择注入这些气体段的绝缘气体，其分子直径大于分子筛孔(即在气体绝缘的装置中，通常用筛孔直径基本上为4的分子筛，以便吸收水。为了防止绝缘气体被分子筛所吸收，最好使用有效直径大于4的绝缘气体，即，C4F8)。用这个方法，注入的绝缘气体不会被分子筛所吸收，绝缘强度增加的状态可以保持一个长时间。另外，如不采用通过电磁阀和产生绝缘异常的气体段相连的气体控制装置控制绝缘电气设备，还可通过操作者根据检测该气体段中绝缘异常的检测装置发出的指令操作阀门也可以改变该气体段中气体的状态。而且由这个方法可以获得类似的效果。另外，由于不使用电磁阀，部件的数量可以减少，因此，可靠性增加。进一步地，由于注入气体的容器不必要总和设备相连，它可以在需要时手动连接，所以它可以对多个变电站共用，因此，经济效益提高了。权利要求1.一种具有充以绝缘气体的气体段的气体绝缘电气设备，其特征在于包括用于检测产生绝缘异常的气体段的检测装置；以及通过电磁阀和气体段相连的气体控制装置；其中，所述气体控制装置响应所述检测装置来的检测信号而打开所述电磁阀，以改变所述气体段中的绝缘气体，从而使绝缘强度比额定状态下的有所增加。2.根据权利要求1所述的气体绝缘电气设备，其特征在于所述气体控制装置包括充以与所述绝缘气体不同的绝缘气体的存储槽，用该存储槽给气体段充气，并且当上述来自存储槽的气体在其中混合时，绝缘强度比额定状态下有所增强，所述存储槽通过所述电磁阀与上述气体段相连。3.根据权利要求2所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，存储在所述存储槽中的绝缘气体包括至少一种下列物质C4F8，C3F8，C3F6，C4F6，C2F5COF，CF3CN，C2F5CN以及CBrClF2。4.根据权利要求1所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，所述气体控制装置包括一个气体充放装置，所述气体控制装置包括一个气体充放装置，它控制所述气体段中绝缘气体的压力。5.一种具有充以绝缘气体的多个气体段的气体绝缘电气设备，一个开关段设置在这些气体段的至少一个中，其特点在于包括用于检测产生绝缘异常的气体段的检测装置;以及与通过电磁阀与包括开关段的气体段相连的气体控制装置;其中上述气体控制装置响应来自所述检测装置的检测信号，打开所述电磁阀，以改变所述气体段中的绝缘气体，从而使绝缘强度比额定状态下增加。6.一个具有充以绝缘气体的气体段的气体绝缘电气设备，其特征在于包括用于检测产生绝缘异常的气体段的检测装置;以及用于和该气体段相连的气体控制装置;其中，所述气体控制装置根据所述检测装置的检测结果被手动操作，以改变所述气体段中的绝缘气体，从而使所述绝缘气体的绝缘强度比额定状态的有所增强。7.一个带有充以绝缘气体的多个气体段的气体绝缘电气设备，其特征在于包括设置在上述多个气体段中至少两个气体段中的第一个上的传感器装置;用于根据来自所述传感器的检测信号确定产生绝缘异常的气体段的位置的定位装置;故障程度诊断装置，用于诊断上述绝缘异常的程度和种类，同时将所述传感器装置的检测信号与数据库存储的数据进行比较;响应于所述定位装置和所述故障程度诊断装置的，产生一个阀控制信号的阀控制装置;跳闸电路装置，用于响应于来自所述阀控制装置的阀控制信号，产生一个打开设置在绝缘异常的气体段中电磁阀的阀打开信号;绝缘气体充气装置，它向一个预先充好绝缘气体的气体段注入一种和该绝缘气体不同的绝缘气体，设置了由所述跳闸电路装置来的阀门打开信号打开的所述电磁阀;以及气体监测装置，当从所述绝缘气体充气装置向所述气体段注入最佳量的绝缘气体时，它使所述阀控制装置产生一个信号以关闭上述电磁阀。8.一个带有充以绝缘气体的多个气体段的气体绝缘电设备，其特征在于包括设置在所述多个气体段中至少两个气体段中的第一个上的传感器装置;用于根据所述传感器来的检测信号确定产生绝缘异常的气体段的位置的定位装置;故障程度诊断装置，用于诊断所述绝缘异常的程度和种类，同时将所述传感器装置来的检测信号与数据库存储的数据进行比较;响应于所述定向装置和所述故障程度诊断装置产生一个阀控制信号的阀控制装置;跳闸电路装置，用于响应于来自所述阀控制装置的阀控制信号，产生一个打开设置在绝缘异常的气体段中电磁阀的阀打开信号;绝缘气体排气装置，它从一个预先充好绝缘气体的气体段排放绝缘气体;为该绝缘气体排气装置，设置了由来自上述跳闸电路装置的阀打开信号打开的所述电磁阀;以及气体监测装置，当从所述绝缘气体充气装置向所述气体段中充入最佳量绝缘气体时，它使所述阀控制装置产生关闭所述电磁阀的信号。全文摘要气体绝缘电气设备带有多个充以绝缘气体的气体段，它包括定位装置根据每个预定气体段上传感器发出的检测信号确定发生绝缘异常的气体段；故障程度诊断装置分析异常的程度和种类；同时将检测信号与数据库中的数据比较。响应上述二装置，阀控制装置产生阀控制信号，跳闸电路响应该信号，产生打开设在绝缘异常气体段的电磁阀的信号，绝缘气体充放装置向气体段充入与事先所充气体不同的绝缘气体或排出预定量的气体，从而增加绝缘强度。文档编号H02H5/08GK1059994SQ9110899公开日1992年4月1日申请日期1991年9月17日优先权日1990年9月17日发明者远藤奎将,内海知明,石川敏雄,岩浅修藏,山极时生申请人:株式会社日立制作所