【正文】 信號(hào)接收端的輸入電阻 ,但信號(hào)接收端輸入電阻的增加 ,使傳輸線(xiàn)路抗干擾性能降低 ,易受外界干擾 ,信號(hào)傳輸不穩(wěn)定 ,這樣在長(zhǎng)距離傳輸模擬信號(hào)時(shí) ,不能用電壓輸出方式 ,而把電壓輸出轉(zhuǎn)換成 電流 輸出。 [9] 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 16 頁(yè) 共 55 頁(yè) 圖 7 電壓跟隨器電路圖 電壓電流 轉(zhuǎn)換 和電流電壓 部分 (1)電壓電流轉(zhuǎn)換 在工業(yè)控制和許多 傳感器 的應(yīng)用 電路 中 ,摸擬信號(hào)輸出時(shí) ,一般是以 電壓 輸出。 電壓跟隨器的輸入阻 抗高、輸出阻抗低特點(diǎn)，可以極端一點(diǎn)去理解，當(dāng)輸入阻抗很高時(shí)，就相當(dāng)于對(duì)前級(jí)電路開(kāi)路；當(dāng)輸出阻抗很低時(shí)，對(duì)后級(jí)電路就相當(dāng)于一個(gè)恒壓源，即輸出電壓不受后級(jí)電路阻抗影響。 電壓跟隨器常用作中間級(jí)，以 “ 隔離 ” 前后級(jí)之間的影響，此時(shí)稱(chēng)之為緩沖級(jí)。 共集電路的輸入高阻抗，輸出低阻抗的特性，使得它在電路中可以起到阻抗匹配的作用，能夠使得后一級(jí)的放大電路更好的工作。 所謂阻抗變換作用是指經(jīng)電壓跟隨器放大后，其輸出電壓近似等于信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì)而其輸出電阻卻很小。 電壓跟隨器是同相放大電路的特殊情況，輸入信號(hào)是從集成運(yùn)放的同相端引入，反饋電阻為零，負(fù)反饋極強(qiáng)，運(yùn)放工作非常穩(wěn)定，輸入阻抗很大。這一電路的主要特點(diǎn)是：高輸入電阻、低輸出電阻、電壓增益近似為 1，所以叫做電壓跟隨器。 電壓跟隨器 電壓跟隨器是共集電極電路，信號(hào)從基極輸入，射極輸出，故又稱(chēng)射極輸出器。而我們需要的是5V 的電壓信號(hào)，這時(shí)我們可以預(yù)先調(diào)節(jié)好 RV1 的阻值用萬(wàn)用表測(cè)量使其輸出 為 5V 以使其能被 ADC0809 芯片采樣 。設(shè)總電流為 I，根據(jù)歐姆定律得 () 將上式代入“ U=IR”中即可得到上面的分壓公式。 電阻分壓 電阻串聯(lián)電路時(shí)一個(gè)分壓電路，它有如下的基本特點(diǎn)： (1)各個(gè)電阻或者各處的電流都相等； (2)總電壓等于各電阻的分電壓之和； (3)總電阻等于所以各個(gè)分電阻之和。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 13 頁(yè) 共 55 頁(yè) 4 硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)流程圖 圖 4 設(shè)計(jì)流程圖 電阻分壓、穩(wěn) 壓二極管穩(wěn)壓 耦合電容傳感器傳出來(lái)的電壓信號(hào)大概是 100V 左右，頻率很高。只需要計(jì)算該電壓 信號(hào)的有效值，通過(guò)事先標(biāo)定的真空度與電容傳感器輸出的關(guān)系曲線(xiàn)便可判斷滅弧室的真空狀況，從而大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)。 對(duì)于真空度的在線(xiàn)檢測(cè)而言，電容傳感器 是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。 [1] 圖 3 真空滅弧室屏蔽罩電位與真空度的關(guān)系曲線(xiàn) 設(shè)計(jì)構(gòu)思 因?yàn)檎婵諟缁∈覂?nèi)真空度的下降是一個(gè)緩變的過(guò)程，程序處理上采取在斷路器正常運(yùn)行時(shí)，處理器開(kāi)始處理耦合電容傳感器的輸出數(shù)據(jù)，計(jì)算采樣值，查表記錄真空度數(shù)值。 圖 3為自制的耦合電容傳感器離線(xiàn)標(biāo)定的一組 ZN1210系列真空斷路器的真空滅弧室屏 蔽罩電位與真空度的關(guān)系曲線(xiàn)。 圖 2 耦合電容的原理和等效電路 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 12 頁(yè) 共 55 頁(yè) 使用此方法進(jìn)行真空度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)時(shí)，首先離線(xiàn)試驗(yàn)標(biāo)定出不容型號(hào)的真空斷路器滅弧室屏蔽罩電位和真空度的關(guān)系。上述過(guò)程引起電容 C C3 上電荷的重新分布，通過(guò)檢測(cè)先好輸出端 U0的變化即可跟蹤屏蔽罩電位 UC的變化 過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)真空度的在線(xiàn)檢測(cè)。當(dāng)真空度劣化時(shí)，滅弧室內(nèi)的氣體密度變大，場(chǎng)致發(fā)射的電子被氣體分鐘吸附后成為負(fù)離子。當(dāng)滅弧室內(nèi)真空度正常時(shí)，僅需要較低的電壓（幾百伏）就可以維持帶電觸頭與中間屏蔽罩之間由場(chǎng)致 發(fā)射引起的電子電流。針對(duì)以上狀況，結(jié)合電氣設(shè)備的現(xiàn)代檢修體制由計(jì)劃性檢修向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出一種性能可靠、使用價(jià)廉的在線(xiàn)檢測(cè)裝置是實(shí)現(xiàn)真 空開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢修必須解決的前提條件。文 [2]曾討論電光法測(cè)試真空度的原理，其試驗(yàn)研究的測(cè)試系統(tǒng)選用 BSO 晶體制作 Pockels 電場(chǎng)探頭，晶體厚度為 ，中心波長(zhǎng)選為 860nm，試驗(yàn)的原理接線(xiàn)如圖 1 所示 [2]。但屏蔽罩電位的變化會(huì)引起屏蔽罩附近電場(chǎng)的變化，故通過(guò)放置于屏蔽罩附近 的 Pockels 電場(chǎng)探頭可以測(cè)知屏蔽罩電位的變化，亦即可以進(jìn)行真空度的在線(xiàn)測(cè)試。這種方法的靈敏度還有待于驗(yàn)證。 (1)耦合電容法 耦合電容法是根據(jù)局部放電測(cè)量原理提出來(lái)的。 在線(xiàn)檢測(cè) 在線(xiàn)檢測(cè)要在不改動(dòng)開(kāi)關(guān)主 體結(jié)構(gòu)及運(yùn)行狀態(tài)的前提下，隨時(shí)監(jiān)測(cè)其真空度的變化。離子電流的電場(chǎng)是由通過(guò)軟件控制的脈沖電壓產(chǎn)生的，磁場(chǎng)勵(lì)磁電流是與電場(chǎng)電壓同步的脈沖電流，電場(chǎng)與磁場(chǎng)的同步性大大提高了測(cè)量的精確度 。 強(qiáng)軸向磁場(chǎng)的產(chǎn)生有兩種方法：一種是通過(guò)圍繞滅弧室真空泡周?chē)穆菪@組充電獲得，另一種是通過(guò)對(duì)帶有鐵心的 π 型勵(lì)磁繞組充電獲得。 [2] (2) 脈沖磁控放電法 脈沖磁控放電法的基本原理是 :真空滅弧室的觸頭處于額定開(kāi)距狀態(tài)時(shí)，在兩觸頭間施加一直流高壓，使兩觸頭的間距空間處于強(qiáng)電場(chǎng)中，同時(shí)在兩觸頭間施加一軸向強(qiáng)磁場(chǎng)，滅弧室內(nèi)的電子在強(qiáng)電場(chǎng)與強(qiáng)磁場(chǎng)的共同作用下，將從觸頭的一端以螺旋軌跡向觸頭另一端運(yùn)動(dòng)，并與滅弧室內(nèi)殘余氣體分子碰撞，產(chǎn)生電離，電離出的離子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下形成離子電流。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，被試品絕緣未發(fā)生擊穿或表面閃絡(luò)，則認(rèn)為通過(guò)了該項(xiàng)試驗(yàn)。 (1)工頻耐壓法 工頻耐壓試驗(yàn)是指 對(duì) 220kV 及以下電氣設(shè)備也用它來(lái)檢驗(yàn)絕緣耐受操作過(guò)電壓，暫時(shí)過(guò)電壓的能力。 離線(xiàn)檢測(cè) 離線(xiàn)檢測(cè)的方法很多，而且發(fā)展也比較成熟。歸總來(lái)說(shuō)可以分為兩大類(lèi)：離線(xiàn)檢測(cè)和在線(xiàn)檢測(cè)。我廠(chǎng)現(xiàn)在運(yùn)用的 SN10Ⅲ 型小油斷路器 ,機(jī)械壽命是 3000 次 ,ZN28 型真空斷路器機(jī)械壽命是10,000 次； （ 4）動(dòng)導(dǎo)電桿的慣性小 ,適宜頻繁操作； （ 5）操作機(jī)構(gòu)小及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,整體體積小 ,重量輕； （ 6）控制功率校 ZN28 型真空斷路器配 CD17 型機(jī)構(gòu)直流 電壓 220V 合閘 55A、分閘； SN10Ⅲ 型 1250A少油斷路器配 CD10Ⅱ 型機(jī)構(gòu)、直流電壓 220V,合閘 147A,分閘 ； （ 7）操作時(shí)噪聲??； （ 8）由于無(wú)油 ,故無(wú)火災(zāi)和爆炸燃火的危險(xiǎn)； （ 9）觸頭部分為完全密封結(jié)構(gòu) ,不容易因潮氣、灰塵、 有害氣體等影響而降低它的性能 ,工作可靠性提高 , 開(kāi)斷與并合性能穩(wěn)定且觸頭磨耗小 ,使用期較長(zhǎng) [1820]。我廠(chǎng)運(yùn)用中的 ZN28 型是 11177。但對(duì)整個(gè)配電站來(lái)說(shuō)，可以節(jié)省直流蓄電裝置的投資，且對(duì)電壓穩(wěn)定性要求不高，提高了運(yùn)行的安全性，減少了維護(hù)工作量 [18][19]。從多家工廠(chǎng)進(jìn)行產(chǎn)品型式試驗(yàn)看來(lái)，產(chǎn)品在安裝時(shí)幾乎不用調(diào)整，運(yùn)行可靠，機(jī)械壽命長(zhǎng)，特別是 CT19，在多次研究性試驗(yàn)中都達(dá)到 2～ 3 萬(wàn)次，被認(rèn)為是具有 90 年代先進(jìn)水平的產(chǎn)品，是真空斷路器的理想配用操動(dòng)機(jī)構(gòu)。這二種產(chǎn)品都小巧玲瓏，體積。 我國(guó)目前多采用兩種新型的彈簧機(jī)構(gòu)，一種是 CT17 型，另一種是 CT19 型。 國(guó)內(nèi)初期真空斷路器的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)常用 CT CT8，由于這些產(chǎn)品投入運(yùn)行以來(lái)，故障較多，維修不便，體積較大，因而不夠理想。在一般的終端配電室可以取消直流蓄電裝置而節(jié)省投資。 (3)真 空斷路器的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu) 彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)可交、直流操作，操作電流很小，一般僅為 ～ 3A，即便采用直流操作時(shí)所需的直流蓄電裝置容量也小。其體積、重量都比 CD10 型機(jī)構(gòu)小得多，合。 CD17 電磁機(jī)構(gòu)是專(zhuān)門(mén)為真空斷路器設(shè)計(jì)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，為直推式輸出。現(xiàn)仍有配 CD10 型操動(dòng)機(jī)構(gòu)的真空斷路 器在生產(chǎn)。 CD10 型電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)原是配用 SＮ 1010 型少油斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，為族傳式輸出。此外電磁機(jī)構(gòu)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，是目前配電系統(tǒng)各類(lèi)斷路器的主要配用機(jī)構(gòu)，運(yùn)行部門(mén)不但十分熟悉而且積累了很多使用維護(hù)的寶貴經(jīng)驗(yàn)。 6)電磁機(jī)構(gòu)應(yīng)具有自由脫扣的功能。 4)要保證在 85%～ 110%合；同操作電壓下能正常合閘；在 65%～ 120%分閘電壓下能正常分閘，而在 30%額定操作電壓下不得分閘。 2)要有足夠的合閘輸出功；保證真空斷路器具有關(guān)合短路故障電流的能力。 (6)操動(dòng)機(jī)構(gòu)：斷路器合、分間的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置 [17] 真空斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu) 操動(dòng)機(jī)構(gòu)是真空斷路器的驅(qū)動(dòng)裝置，主要有電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu) 與彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。 (4)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：把操動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳輸至滅弧室，實(shí)現(xiàn)滅弧室的合、分閘操作。 (2)真空滅弧室：實(shí)現(xiàn)電路的關(guān)合與開(kāi)斷功能的熄弧元件。當(dāng)需要分閘時(shí)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)只需完成脫扣解鎖任務(wù)，由分閘彈簧釋能完成分閘運(yùn)動(dòng) [18]。 所有真空斷路器，不論是何種結(jié)構(gòu)，斷路器本體中均裝設(shè)有分閘拉力彈簧。 (6)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格低廉。方便。 (3)高壓區(qū)和低壓區(qū)的分隔，最好是前后布置，有助于保證 運(yùn)行中人員的人身安全。 真空斷路器的結(jié)構(gòu) 真空斷路器的基本要求 (1)機(jī)械性能穩(wěn)定，例如合閘彈跳時(shí)間，希望在壽命全程中保持同一狀態(tài)，不要初期無(wú)彈跳，后期則彈跳。 整體式真空斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)與開(kāi)關(guān)本體安裝在同一骨架上，體積小、重量輕、安裝調(diào)整方便、機(jī)械性能穩(wěn)定。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 5 頁(yè) 共 55 頁(yè) 2 真空斷路器 結(jié)構(gòu) 、 分類(lèi)與真空度 檢測(cè)方法 真空斷路器 類(lèi)型 真空斷路器的類(lèi)型，可從不同角度來(lái)劃分，一般情況下主要從以下兩個(gè)方面劃分： (1)按使用場(chǎng)所劃分 可分為戶(hù)內(nèi)式和戶(hù)外式，分別用 ZN和 ZW 來(lái)表示。 雖然真空斷路器不進(jìn)行周期大修，但檢查維護(hù)必須開(kāi)展，對(duì)斷路器的各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行定期實(shí)際測(cè)量，以判斷其傳動(dòng)系統(tǒng)的狀況。當(dāng)動(dòng)靜觸頭滿(mǎn)足額定開(kāi)距條件時(shí)，如果耐壓很低，達(dá)不到規(guī)定耐壓標(biāo)準(zhǔn)，就說(shuō)明真空滅弧室真空度已嚴(yán)重下降，不能繼續(xù)使用。正常時(shí)內(nèi)部的屏蔽罩等部件表面顏色應(yīng)很明亮，在開(kāi)斷電流時(shí)發(fā)出淺藍(lán)色弧光；當(dāng)真空度下降很?chē)?yán)重時(shí)，內(nèi)部顏色就會(huì)變得灰暗，開(kāi)斷電流時(shí)將發(fā)出暗紅色弧光。因此，真空斷路器在使用過(guò)程中必須定期檢查滅弧室管內(nèi)的真空度。 不同型號(hào)容量的開(kāi)關(guān)，須配置不同容量的操作機(jī)構(gòu)，在安裝或改造時(shí)，應(yīng)按制造廠(chǎng)家的要求配置，如果容量偏大，將對(duì)滅弧室產(chǎn)生嚴(yán)重撞擊，造成真空滅弧室波紋管損壞 。 斷路器在投運(yùn)前應(yīng)測(cè)量分合閘速度，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和調(diào)試上的一些問(wèn)題，防止分合閘速度過(guò)大，對(duì)滅弧室產(chǎn)生嚴(yán)重震動(dòng)和撞擊。真空斷路器在安裝或檢修時(shí)，嚴(yán)格按照產(chǎn)品安裝說(shuō)明書(shū)中觸頭行程要求準(zhǔn)確測(cè)量，調(diào)整拉桿，防止行程超越。一般情況下，電弧熄滅后，弧隙中殘存的帶電質(zhì)點(diǎn)繼續(xù)向外擴(kuò)散，在電流過(guò)零值后很短時(shí)間內(nèi)弧隙便沒(méi)有多少金屬蒸氣，立刻恢復(fù)到原有的 “ 真空 ” 狀態(tài)，使觸頭之間的介質(zhì)擊穿電壓迅速恢復(fù)，達(dá)到觸頭間介質(zhì)擊穿電壓大于觸頭間恢復(fù)電壓條件，使電弧徹底熄滅 ， 觸頭間的介質(zhì)強(qiáng)度 又迅速恢復(fù)起來(lái)。 真空斷路器中的觸頭斷開(kāi)過(guò)程中，依靠觸頭產(chǎn)生的金屬蒸氣使觸頭畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 4 頁(yè) 共 55 頁(yè) 間產(chǎn)生電弧。當(dāng)合、分閘操作時(shí)，動(dòng)導(dǎo) 電桿上下運(yùn)動(dòng)，波紋管被壓縮或拉伸，使真空滅弧室內(nèi)的真空度得到保持。波紋管及導(dǎo)向套焊在下法蘭盤(pán)上，由瓷柱支撐的金屬圓筒屏蔽罩在動(dòng)靜觸頭外面，再與玻璃外殼形成一密封的腔體。 (1).開(kāi)距 (2).觸頭接觸壓力 (3).接觸行程 (或稱(chēng)壓縮行程 ) (4).平均合閘速度 (5).平均分閘速度 (6).合閘彈跳時(shí)間 (7).合、分閘不同期性 (8).合、分閘時(shí)間 (9).回路電阻 [] 真空滅弧室的 工作 原理 真空斷路器的滅弧室每一只為一不可拆卸的整體，動(dòng)、靜能為分別焊在動(dòng)、靜導(dǎo)電桿上。 (4)溫升試驗(yàn)的試驗(yàn)電流： IEC標(biāo)準(zhǔn)中，試驗(yàn)電流就等于產(chǎn)品的額定電流。我國(guó)JB3855 一 96 規(guī)定為：完成電壽命次數(shù)試驗(yàn)后的真空斷路器，其斷口間絕緣能力應(yīng)不低于初始絕緣水平的 80%，即工頻 和沖擊 60kV。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 3 頁(yè) 共 55 頁(yè) 目前國(guó)內(nèi)主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為： JP385596《 ～ 交流高壓真空斷路器通用技術(shù)條件》 DL40391《 10～ 35kV 戶(hù)內(nèi)高壓斷路器訂貨技術(shù)條件》 這里需要說(shuō)明： IEC 標(biāo)準(zhǔn)中并無(wú)與我國(guó) JB3855 相對(duì)應(yīng)的專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)，只是套用《 IEC56 交流高壓斷路器》。 真空斷路器主要包含三大部分：真空滅弧室、電磁或彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、支架及其他部件。 但是，在有