專利名稱：一種局部放電暫態(tài)地電壓傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種局部放電暫態(tài)地電壓傳感器，是一種對運行中的中高壓開關柜因發(fā)生局部放電而在柜體表面產(chǎn)生的暫態(tài)地電壓進行采集和檢測的裝置，屬于在線狀態(tài)檢測技術。
背景技術：
高壓電氣設備的安全一直以來都是電網(wǎng)最關注的問題，局部放電程度是衡量高壓電氣設備絕緣老化的重要指標之一。當高壓電氣設備發(fā)生局部放電時，放電電量先聚集在與放電點相鄰的接地金屬部分，形成電流脈沖并向各個方向傳播；當高壓電氣設備發(fā)生內(nèi)部放電時，放電電量聚集在接地屏蔽的內(nèi)表面，形成電流脈沖并向各個方向傳播；因此，如果屏蔽層是連續(xù)的則無法在外部檢測到放電信號。而實際上，屏蔽層通常會在絕緣部位、墊圈連接處、電纜絕緣終端等部位出現(xiàn)破損而導致不連續(xù)，這樣高頻信號就會傳輸?shù)皆O備外層；高壓電氣設備發(fā)生放電而產(chǎn)生的電磁波通過屏蔽層這些的非連續(xù)部位(比如金屬箱體的接縫處或氣體絕緣開關的襯墊)傳播出去，并同時產(chǎn)生一個暫態(tài)電壓，通過設備的金屬箱體外表面而傳到地下去。這些暫態(tài)電壓是于1974年由Dr John Reeves首先發(fā)現(xiàn),并把它命名為Transient EarthVoltage,即暫態(tài)對地電壓,簡稱TEV。目前，高壓開關柜局部放電檢測技術通常采用超聲波法或電氣檢測法，暫態(tài)對地電壓法屬于電氣檢測法的一種。超聲波法有兩種探頭可以采集超聲波信號:一種是接觸式超聲波探頭，其缺點是現(xiàn)場中除了局部放電外，還存在其他不少可能引起外殼振動的因素，并且這些其他因素的干擾還有可能非常強烈；另一種是非接觸式超聲波探頭，其缺點是該種探頭容易受環(huán)境因數(shù)影響。電氣檢測法最常用的是TEV (Transient Earth Voltage)探頭,通過磁性底座或涂抹耦合劑固定在開關柜柜體上，TEV探頭的安裝操作比較繁瑣，存在細微距離的移動，調(diào)整不方便，并且TEV探頭上沒有采集控制功能，巡檢操作不夠簡便。因此，如果能夠設計一種操作簡單、快捷、便于巡檢時的頻繁移動、精細定位、抗干擾能力強、且集成有簡單采集控制功能的局部放電傳感器，將會減少開關柜巡檢測試的工作量，提高檢測工作效率和定位精度。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種操作簡單、快捷、便于巡檢時的頻繁移動、精細定位、抗干擾能力強、且集成有簡單采集控制功能的局部放電暫態(tài)地電壓傳感器，以減少開關柜巡檢測試的工作量，提高檢測工作效率和定位精度。技術方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:一種局部放電暫態(tài)地電壓傳感器，包括外殼主體、平板耦合電容內(nèi)電極、工頻隔離電路、采集控制模塊、輸出接口和蓋板，所述外殼主體與蓋板共同構成密封容腔；所述平板率禹合電容內(nèi)電極固定在密封容腔內(nèi)，并且平板I禹合電容內(nèi)電極以外殼主體的左側(cè)壁為介質(zhì)、與被測試品金屬表面形成耦合式電容；所述工頻隔離電路安裝在密封容腔內(nèi)，用于對平板耦合電容內(nèi)電極檢測到的信號進行高通濾波；所述輸出接口安裝在外殼主體的右側(cè)壁上，用于對工頻隔離電路濾波后的信號進行輸出；所述采集控制模塊的控件安裝在蓋板上，用于對平板耦合電容內(nèi)電極和輸出接口的電壓閾值進行控制。優(yōu)選的，所述密封容腔分為三個隔室，所述平板耦合電容內(nèi)電極固定在左隔室內(nèi)，所述工頻隔離電路安裝在中隔室內(nèi)，所述輸出接口安裝在右隔室的的側(cè)壁上；通過隔室的設計，一方面能夠方便密封容器內(nèi)的各個部件的固定安裝，另外一方面也能夠起到不同部件之間的隔離和防止干擾的作用，同時隔室的壁也能夠起到加固外殼主體、支撐蓋板的作用。優(yōu)選的，還包括內(nèi)電極固定模具，所述平板耦合電容內(nèi)電極安裝在內(nèi)電極固定模具上，所述內(nèi)電極固定模具固定在密封容腔內(nèi)。通過內(nèi)電極固定模具的設計能夠可靠平板耦合電容內(nèi)電極的安裝。優(yōu)選的，所述平板耦合電容內(nèi)電極為方形電極或圓形電極，其端面與外殼主體的左側(cè)壁貼合。優(yōu)選的，所述采集控制模塊包括印刷線路板、三個電阻和三個功能按鍵，所述記三個電阻分別為第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3，記三個功能按鍵分別為第一功能按鍵K1、第二功能按鍵K2和第三功能按鍵K3 ;所述第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3順次串聯(lián)，所述三個功能按鍵的一端均與平板耦合電容內(nèi)電極連接，第一功能按鍵Kl的另一端與第一電阻Rl的未串接端相接，第二功能按鍵K2的另一端與第一電阻Rl和第二電阻R2的串接點相接，第三功能按鍵K3的另一端與第二電阻R2和第三電阻R3的串接點相接，第三電阻R3的未串接端與輸出接口相接。這里，三個功能按鍵即為采集控制模塊的控件，通過對不同功能按鍵的選擇，即改變了電路接入后面測試設備的阻抗，后面測試設備根據(jù)接入的不同阻抗，實現(xiàn)電壓閾值的增大、減小、自動調(diào)節(jié)的控制功能。有益效果:本發(fā)明提供的局部放電暫態(tài)地電壓傳感器，具有如下特點和優(yōu)勢:1)可以設計為手持式結構，通過左側(cè)壁與被測設備表面接觸形成耦合電容來采集信號，操作簡單、快捷、便于巡檢時的頻繁移動；2)由于是通過局部放電暫態(tài)地電壓傳感器的外表面與被測設備表面接觸獲取信號，用戶可根據(jù)現(xiàn)場需要，將傳感器在被測設備表面快速自由滑動，并且精確調(diào)整傳感器在被測設備表面的位置，實時讀取比較各相對位置的數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)的帶磁座的傳感器比較，改進了其安裝拆卸費時費力、移動不方便的缺點；3)由于集成有簡單的采集控制功能，能根據(jù)現(xiàn)場實施讀取的數(shù)據(jù)及時調(diào)整電壓閥值，省去了在測試設備端與被測設備端往返操作的繁瑣工作量，提高了開關柜巡檢測試工作效率；4)結構上采用三個隔室獨立密封的設計方式，即方便各功能部件分別固定安裝在各個獨立的隔室內(nèi)，又可起到相互隔離防止干擾的作用。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖；圖2為本發(fā)明的電路原理圖3為本發(fā)明的等效電路圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。如圖1、圖2所示為一種一種局部放電暫態(tài)地電壓傳感器，包括外殼主體I (要求外殼主體I的材料絕緣、相對介電常數(shù)穩(wěn)定、并受外界環(huán)境影響較小)、平板耦合電容內(nèi)電極
2、內(nèi)電極固定模具3、工頻隔離電路4、采集控制模塊5和輸出接口 7 ;所述平板耦合電容內(nèi)電極2、工頻隔離電路4、采集控制模塊5和輸出接口 7之間通過信號連接線6實現(xiàn)電連接。所述采集控制模塊5用于對平板耦合電容內(nèi)電極2和輸出接口 7的電壓閾值進行控制，包括印刷線路板、三個電阻和三個功能按鍵，所述記三個電阻分別為第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3，記三個功能按鍵分別為第一功能按鍵K1、第二功能按鍵K2和第三功能按鍵K3 ;所述第一 電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3順次串聯(lián)，所述三個功能按鍵的一端均與平板I禹合電容內(nèi)電極2連接,第一功能按鍵Kl的另一端與第一電阻Rl的未串接端相接，第二功能按鍵K2的另一端與第一電阻Rl和第二電阻R2的串接點相接，第三功能按鍵K3的另一端與第二電阻R2和第三電阻R3的串接點相接，第三電阻R3的未串接端與輸出接口 7相接。所述內(nèi)電極固定模具3為方形電極或圓形電極，固定時，其端面與外殼主體I的左側(cè)壁貼合。所述外殼主體I為厚度均勻的矩形容腔，其以印刷線路板為蓋板，并與蓋板一起構成密封容腔，所述密封容腔分為三個隔室，記三個隔室分別為左隔室、中隔室和右隔室；所述平板耦合電容內(nèi)電極2安裝在內(nèi)電極固定模具3上，所述內(nèi)電極固定模具3固定在左隔室內(nèi)，平板耦合電容內(nèi)電極2以外殼主體I的左側(cè)壁為介質(zhì)、與被測試品金屬表面形成耦合式電容；所述工頻隔離電路4安裝在中隔室內(nèi)，用于對平板耦合電容內(nèi)電極2檢測到的信號進行高通濾波，有效抑制低頻信號；所述輸出接口 7安裝在右隔室、外殼主體I的右側(cè)壁上，用于對工頻隔離電路4濾波后的信號進行輸出。工作時，平板耦合電容內(nèi)電極2接收到的局部放電暫態(tài)地電壓信號，首先經(jīng)過工頻隔離電路4進行濾波產(chǎn)生高頻信號，高頻信號再經(jīng)過輸出接口 7輸出；輸出接口 7可以連接至局放檢測儀，通過局方檢測儀即可對信號進行分析處理。如圖3所示為本案的等效電路圖，平板耦合電容內(nèi)電極2以外殼主體I的左側(cè)壁為介質(zhì)、與被測試品金屬表面形成稱合式電容等效為電容C1,電容C1可表不為:C1= ε s/d= ε r ε 0s/d其中，ε為介質(zhì)的介電常數(shù)，ε = ε ^ ε ^ ; ε ^為介質(zhì)的相對介電常數(shù)；ε ^為介質(zhì)的真空介電常數(shù)，本例中，外殼主體I的左側(cè)壁的真空介電常數(shù)ε ^ 8.854X10_12F/m ；s為平板耦合電容內(nèi)電極2的面積；d為外殼主體I的左側(cè)壁的厚度。電容C2為設置的檢測電容，電阻艮和電容C2共同構成工頻隔離電路，對于工頻信號，電阻R,和電容C2并聯(lián)后的阻抗值近似等于R,，這樣，相當于電阻R,和電容C2串聯(lián)，工頻電壓幾乎全部降到電容C2上。對于高頻脈沖信號，電容C2形成的容抗遠小于電阻艮，這樣就相當于電容C1和電容C2串聯(lián)對輸入信號分壓，故對于局部放電暫態(tài)地電壓的輸入Λ u (t)和傳感器的輸出Λ u(t)0有如下關系:
Λ u (t) q ≈ C1 Λ u (t) / (C^C2)以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種局部放電暫態(tài)地電壓傳感器，其特征在于:包括外殼主體(I)、平板耦合電容內(nèi)電極(2 )、工頻隔離電路(4 )、采集控制模塊(5 )、輸出接口( 7 )和蓋板，所述外殼主體(I)與蓋板共同構成密封容腔；所述平板耦合電容內(nèi)電極(2)固定在密封容腔內(nèi)，并且平板耦合電容內(nèi)電極(2)以外殼主體(I)的左側(cè)壁為介質(zhì)、與被測試品金屬表面形成I禹合式電容；所述工頻隔離電路(4)安裝在密封容腔內(nèi)，用于對平板耦合電容內(nèi)電極(2)檢測到的信號進行高通濾波；所述輸出接口(7)安裝在外殼主體(I)的右側(cè)壁上，用于對工頻隔離電路(4)濾波后的信號進行輸出；所述采集控制模塊(5)的控件安裝在蓋板上，用于對平板耦合電容內(nèi)電極(2 )和輸出接口( 7 )的電壓閾值進行控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的局部放電暫態(tài)地電壓傳感器，其特征在于:所述密封容腔分為三個隔室，所述平板耦合電容內(nèi)電極(2)固定在左隔室內(nèi)，所述工頻隔離電路(4)安裝在中隔室內(nèi)，所述輸出接口(7)安裝在右隔室的側(cè)壁上。
3.根據(jù)權利要求1所述的局部放電暫態(tài)地電壓傳感器，其特征在于:還包括內(nèi)電極固定模具(3)，所述平板耦合電容內(nèi)電極(2)安裝在內(nèi)電極固定模具(3)上，所述內(nèi)電極固定模具(3)固定在密封容腔內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1所述的局部放電暫態(tài)地電壓傳感器，其特征在于:所述平板耦合電容內(nèi)電極(2)為方形電極或圓形電極，其端面與外殼主體(I)的左側(cè)壁貼合。
5.根據(jù)權利要求1所述的局部放電暫態(tài)地電壓傳感器，其特征在于:所述采集控制模塊(5)包括印刷線路板、三個電阻和三個功能按鍵，所述記三個電阻分別為第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3，記三個功能按鍵分別為第一功能按鍵K1、第二功能按鍵K2和第三功能按鍵K3 ;所述第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3順次串聯(lián)，所述三個功能按鍵的一端均與平板稱合電容內(nèi)電極(2)連接,第一功能按鍵Kl的另一端與第一電阻Rl的未串接端相接，第二功能按鍵K2的另一端與第一電阻Rl和第二電阻R2的串接點相接，第三功能按鍵K3的另一端與第二電阻R2和第三電阻R3的串接點相接，第三電阻R3的未串接端與輸出接口(7)相接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種局部放電暫態(tài)地電壓傳感器，包括外殼主體、平板耦合電容內(nèi)電極、工頻隔離電路、采集控制模塊、輸出接口和蓋板，所述外殼主體與蓋板共同構成密封容腔；所述平板耦合電容內(nèi)電極固定在密封容腔內(nèi)，并且平板耦合電容內(nèi)電極以外殼主體的左側(cè)壁為介質(zhì)、與被測試品金屬表面形成耦合式電容；所述工頻隔離電路用于對平板耦合電容內(nèi)電極檢測到的信號進行高通濾波；所述輸出接口用于對工頻隔離電路濾波后的信號進行輸出；所述采集控制模塊用于對平板耦合電容內(nèi)電極和輸出接口進行控制。本發(fā)明提供的局部放電暫態(tài)地電壓傳感器，操作簡單、快捷、便于巡檢時的頻繁移動、精細定位、抗干擾能力強，能提高檢測工作效率和定位精度。
文檔編號G01R19/00GK103207306SQ20131007684
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月11日 優(yōu)先權日2013年3月11日
發(fā)明者王流火, 呂鴻, 王宇, 王增彬, 胡兵, 李清俊, 趙培偉 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院, 三泰電力技術(南京)股份有限公司