Uhvdc線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器的製造方法
2023-09-18 19:42:00 1
Uhvdc線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器,其特徵是,包括導體盒,導體盒的上下兩面可拆卸的放置在導體盒,導體盒的上面及下面分別從內向外依次貼有絕緣板及銅膜板,導體盒的上下兩面及絕緣板、銅膜板上均設置有用於穿過銅線的孔,銅膜為電容器傳感器的電極。不但可以實現對特高壓直流絕緣子的帶電檢測問題,而且可以為直流絕緣子的設計和維護提供科學依據。
【專利說明】UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統中輸電線路絕緣子帶電檢測領域,具體涉及特高壓直流輸電線路絕緣子周圍諧波電場測試時使用的電容器傳感器。
【背景技術】
[0002]隨著直流輸電的大力發展,掛網運行的直流絕緣子的數量越來越多,在實際使用中,直流絕緣子的運行環境比交流絕緣子的運行環境更為惡劣,發生事故的概率更高。據資料報導和相關研宄表明,相似的地理環境,在直流高壓作用下絕緣子的金屬端頭腐蝕、汙穢程度都比交流高電壓作用時更為嚴重,絕緣子的損壞率也更高。其中金屬端頭腐蝕是瓷絕緣子損壞的主要原因,而且由於極性效應,直流輸電中的瓷絕緣子還存在離子迀移(所謂離子迀移即是絕緣子內的鹼金屬離子在直流電場作用下沿電場單方向移動)引起絕緣子電氣及機械性能的下降老化問題。
[0003]直流絕緣子的檢測問題日益顯得重要。因為運行在線路上的絕緣子數量巨大,而只要一串絕緣子發生故障,都可能發生輸電故障,故障的後果是無法預料的。因此,為了預先發現絕緣子存在的缺陷,及時防止因缺陷的發展而造成的事故,對直流線路絕緣子進行在線檢測是很有必要的。
[0004]電場法是一種利用絕緣子周圍電場分布曲線來判斷缺陷、檢測低零值絕緣子的高壓輸電線路絕緣子帶電檢測方法,但是特高壓直流電場測量技術的難度遠超過交流電場。首先,直流電場的信號採集難度大。目前直流電場的測量主要有電光效應法和電容感應法,實驗室研宄表明,採用直接測直流電場的傳感器要做得小巧、輕便,難度都很大,結果不甚理想;其次,直流電場受空氣中的帶電粒子密度、汙穢、空氣溼度、電壓極性等因素影響,是一個動態過程,分布不穩定,且具有較大的分散性;再次,直流電場受絕緣子特性參數影響較大,良好資絕緣子串的縱向電場分布曲線與故障絕緣子的區分不明顯。直流電場的缺點決定了它不適合用來對直流絕緣子進行在線檢測。
[0005]經分析發現,在實際特高壓直流輸電線路中,由於換流站裝置交流側的電壓波形不完全是正弦波,直流側的電壓也不是平滑恆定的直流,而是含有多種諧波分量,因此,沿直流絕緣子串相應地存在直流電壓和諧波電壓的電場分布。當絕緣子串存在內部導通性故障或零值時,根據理論,直流電壓和諧波電壓電場都會在故障處發生畸變,都能給出絕緣子的故障信息。與直流電場相比,諧波電場分布相對較為穩定,僅僅由自身電容、對地電容、對高壓導體電容決定,受環境影響較小,而且諧波電場的信號採集較為容易。因此,可以嘗試利用直流絕緣子串諧波電場對直流絕緣子進行在線檢測。
[0006]特高壓直流輸電線路絕緣子串諧波電場可以用測量變電容的方法來測量,基本思想是將探頭上的感應電壓直接調製成交變的電壓信號,然後再輸入放大器中進行放大。這樣做的優點有兩點:其一是可降低對放大器噪聲的要求,容易達到較高的靈敏度;其二是對放大器的輸入電阻的要求有所降低,只需要滿足RC?l/?,ω為探頭調製信號的角頻率,R為測量電路總的輸入電阻,C為除探頭電容之外的測量系統總電容。
[0007]所謂變電容式傳感器是把被測量轉換為自身電容量變化的一種傳感器。
【發明內容】
[0008]為解決現有技術存在的不足,本發明公開了 UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器,不但可以實現對特高壓直流絕緣子的帶電檢測問題,而且可以為直流絕緣子的設計和維護提供科學依據。UHVDC為特高壓直流輸電的簡寫。
[0009]為實現上述目的,本發明的具體方案如下:
[0010]UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器,包括導體盒,導體盒的上下兩面板為可拆卸的結構,導體盒的上面板及下面板分別從內向外依次貼有絕緣板及銅膜板,導體盒的上下兩面板及絕緣板、銅膜板上均設置有用於穿過銅線的孔,銅膜板為電容傳感器的兩個極板。
[0011]所述導體盒的上下兩面板均通過固定裝置固定在導體盒本體上。固定裝置為螺釘。
[0012]所述絕緣板四角倒圓,材質為環氧樹脂。
[0013]所述銅膜板為一面鍍有銅膜的半導體板。
[0014]所述導體盒的材質為鋁。
[0015]所述銅線為塑銅線,芯為軟線。
[0016]所述的絕緣板、導體盒的上下兩面板及銅膜板的長和寬的尺寸一致。
[0017]所述銅膜板上銅膜的長和寬的尺寸小於銅膜板長和寬的尺寸。
[0018]電容的大小還與電容器的形狀有關係,本發明採用平板電容結構設計,主要考慮在測試絕緣子周圍的諧波電場時能充分垂直於絕緣子的軸向。此外,由於本發明處理電路安裝於兩極間的鋁盒中,增加了傳感器的抗幹擾效果,使測量結果更準確。
[0019]本發明的有益效果:
[0020]該電容傳感器為一種超高壓及特高壓專用諧波電場測試傳感器,用它能有效的獲取超高壓及特高壓輸電線路絕緣子串周圍的諧波電場值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1本發明的整體結構示意圖;
[0022]圖中,1、平板電極,2、絕緣板,3、導體盒。
【具體實施方式】
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[0023]下面結合附圖對本發明進行詳細說明:
[0024]如圖1所示,特高壓直流輸電線路絕緣子周圍諧波電場測試時使用的電容器傳感器,包括導體盒3,導體盒3的上下兩面可拆卸的放置在導體盒3,導體盒3的上面及下面分別從內向外依次貼有絕緣板2及銅膜板,導體盒的上下兩面及絕緣板2、銅膜板上均設置有用於穿過銅線的孔,銅膜板為電容傳感器的兩個平板電極I。
[0025]上述絕緣板2主要將半導體板與鋁盒的上下兩面分開,其尺寸大小與鋁盒上下面大小一致,能完全覆蓋鋁盒上下面;半導體板為銅膜的附著板,尺寸大小與鋁盒上下面及絕緣板2 —致,其作用是黏附銅膜板;銅膜尺寸大小較之鋁盒上下面和半導體板小,其工藝為鍍銅,其作用為電容器的兩個極。
[0026]鋁盒之上下兩個表面分別依次貼上絕緣板2、銅膜板。鋁盒上下表面、絕緣板2、銅膜板上皆打有Imm小孔,通過兩根Imm粗銅線將這三塊板子分別串聯在一起,並在銅膜板外側將銅線一端焊接在板上。
[0027]製作時:首先加工一個具有一定尺寸大小的鋁盒,在鋁盒兩底面各放置一片的銅膜板,銅膜板與鋁盒之間分別放置一片絕緣板2,將鋁盒面與銅膜板隔離。則兩銅膜板形成一平板電容器,兩銅膜為該電容器的兩個電極,電極間有絕緣介質。此電容器具有一定的電容,其他放大器等電路及電池放在導體盒3中,能得到良好屏蔽。鋁盒除了上下表面外,其他四面為一次性成型,上下表面板子與其他四面以3M螺釘固定。
[0028]具體實施例子:首先用2mm厚鋁板加工一個導體盒3,其外部長、寬、高為:130mmX 58mmX 22mm,且誤差在0.2mm以內;盒子上下兩個表面用M3螺釘固定,分別可以拆卸,並在兩塊表面上分別打開直徑Imm的小孔;然後用兩塊長、寬、高分別為:130mmX 58mmX lmm,且誤差在0.2mm以內的半導體板,在板子一面鍍上長、寬、高分別為:113.5mmX54mmX0.5mm,且誤差在0.2mm以內的銅膜,還要在2塊銅膜上分別打上直徑為Imm的孔;接下來找Imm厚的絕緣板2,分別做成長、寬、高為:130mmX58mmX Imm,且誤差在0.2mm以內的兩塊板子,並分別在兩塊板子上打直徑為Imm的小孔。
[0029]分別用兩根直徑為Imm的銅線穿過鋁盒的上下兩個表面的Imm小孔,並將鋁盒上下兩個表面固定在鋁盒另外4個面上,形成一個封閉的盒子;然後將兩塊做好的絕緣板2貼在鋁盒上下兩個表面上,並讓穿過鋁盒上下面的銅線穿過絕緣板2的兩個小孔;接著分別將兩塊銅膜貼在有兩塊絕緣板2的外側,並讓穿過鋁板、絕緣板2的銅線也分別穿過銅膜上的兩個小孔,最後分別將銅線的兩個端點焊接在兩塊銅膜的外側表面。如圖1所示,完整的電容器高為26_,長為:130_。
[0030]電容計算公式:
[0031]C= eS/d.(ε為極板間介質的介電常數,S為極板面積,d為極板間的距離)(公式I)
[0032]由(公式I)可知,被測試的電容值與電容器本身的介電常數、極板面積,極板之間的距離有關係。本發明所述銅膜板長、寬、高:113.5mmX54mmX0.5mm,且長、寬、高誤差範圍在2_以內,長寬高為一個具體數值範圍,主要由理論計算及實驗數據所得,其面積為固定數值6129mm2,誤差在4mm2內。為一個專有的特殊的數值範圍。兩個極板之間的距離為26mm,該距離數據來源於理論計算與多次試驗結果的統計,也為一個專有的特殊數值。這些結構設計及數據的選側構成了本發明的專用性及獨特性。
【權利要求】
1.UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器,其特徵是,包括導體盒,導體盒的上下兩面板為可拆卸的結構,導體盒的上面板及下面板分別從內向外依次貼有絕緣板及銅膜板,導體盒的上下兩面板及絕緣板、銅膜板上均設置有用於穿過銅線的孔,銅膜板為電容傳感器的兩個極板。
2.如權利要求1所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器,其特徵是,所述導體盒的上下兩面板均通過固定裝置固定在導體盒本體上。固定裝置為螺釘。
3.如權利要求1所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器,其特徵是,所述絕緣板四角倒圓,材質為環氧樹脂。
4.如權利要求1所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器,其特徵是,所述銅膜板為一面鍍有銅膜的半導體板。
5.如權利要求1所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器,其特徵是,所述導體盒的材質為鋁。
6.如權利要求1所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器,其特徵是,所述銅線為塑銅線,芯為軟線。
7.如權利要求1所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器,其特徵是,所述的絕緣板、導體盒的上下兩面板及銅膜板的長和寬的尺寸一致。
8.如權利要求1或7所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場測試用傳感器,其特徵是,所述銅膜板上銅膜的長和寬的尺寸小於銅膜板長和寬的尺寸。
【文檔編號】G01R29/12GK104515910SQ201410779033
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月15日 優先權日:2014年12月15日
【發明者】仲亮, 郭銳, 賈娟, 慕世友, 王濱海, 李建祥, 雍軍, 張峰, 程志勇, 高郎宏 申請人:國家電網公司, 國網山東省電力公司電力科學研究院, 山東魯能智能技術有限公司