自吸附式開關櫃局放檢測傳感器的製作方法

2023-10-11 04:36:19 1

專利名稱：自吸附式開關櫃局放檢測傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能方便、可靠地固定於開關櫃外壁上進行局部放電檢測的傳 感器，屬檢測技術領域。
背景技術：
開關櫃是電力系統中常用的重要設備，由於局部電場分布不均勻或固體絕緣存在 缺陷等原因，開關櫃內某些部位有可能出現局部放電現象。若局部放電長期存在，在一定條 件下可造成設備主絕緣電氣強度的下降和損壞。為保證開關櫃運行時有足夠的可靠性，必 須對其內部的局部放電進行監測。為了減小設備尺寸，開關櫃中使用了大量的絕緣材料，如環氧澆注的CT、PT、靜觸 頭盒、穿牆套管、相間隔板等，當這些絕緣材料內部存在局部放電時，放電產生的電磁波大 部分被開關櫃的金屬外殼所屏蔽，小部分則通過金屬殼體的接縫或氣體絕緣開關的襯墊傳 播出去，並在開關櫃的金屬殼體表面產生一個瞬時對地電壓(TEV)，利用安裝在開關櫃殼體 上的TEV信號傳感器測量此TEV信號，並對此信號進行分析就可以確定放電位置。

圖1是採用TEV信號傳感器對開關櫃進行局放檢測的原理圖。由於目前開關櫃殼 體的金屬材質各異，現有的TEV信號傳感器需要利用螺絲卡板或綁帶才能固定在開關櫃殼 體表面，安裝極不方便，工作效率低，可靠性差，影響了測試靈敏度和局放定位的準確性。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足、提供一種能方便、可靠地固定於開 關櫃外殼上的自吸附式開關櫃局放檢測傳感器。本實用新型所述問題是以下述技術方案實現的—種自吸附式開關櫃局放檢測傳感器，它由TEV信號傳感器及其固定裝置組成， 其中，TEV信號傳感器由屏蔽殼及裝於屏蔽殼內的電容耦合探測器和信號處理電路構成，所 述電容耦合探測器安裝在屏蔽殼前部的開口處，所述信號處理電路的輸入端接電容耦合探 測器的輸出信號，輸出信號與設置在密封腔體上的信號輸出端子連接；所述信號處理電路由場效應管、電感、三個運算放大器、電阻和電容組成，所述場 效應管的漏極接電源正極，柵極接電容耦合探測器的輸出信號，源極經第一電阻接電源負 極並經第一電容和第二電阻組成的高通濾波器接第一運算放大器的同相輸入端；第一運算 放大器的反相輸入端經第三電阻接電源正極並經第四電阻接其輸出端，第一運算放大器的 輸出端經第二電容接第二運算放大器的同相輸入端；第二運算放大器的反相輸入端經第五 電阻接電源負極並經第六電阻接其輸出端，第二運算放大器的輸出端經第七電阻和第三電 容組成的低通濾波器接第三運算放大器的同相輸入端；第三運算放大器接成電壓跟隨器， 其輸出端依次經第四電容和電感接電源正極，第四電容和電感串接點的輸出信號接密封腔 體上的信號輸出端子。上述自吸附式開關櫃局放檢測傳感器，所述固定裝置由波紋真空吸盤、支撐導管、復位彈簧、滑套和密封腔體組成；所述波紋真空吸盤下部和密封腔體固接在一起；所述滑 套為筒狀，它穿過波紋真空吸盤和密封腔體並與它們固定成一體；所述支撐導管穿於滑套 內且與滑套滑動配合，其一端伸入密封腔體內，另一端連接TEV信號傳感器的屏蔽殼；所述 復位彈簧套裝在支撐導管上，其一端頂壓在TEV信號傳感器的屏蔽殼上，另一端頂壓在滑 套上。本實用新型通過波紋真空吸盤、支撐導管、復位彈簧和滑套之間的相互配合，將 TEV信號傳感器壓在開關櫃的外壁上，不僅安裝方便、快捷，工作效率高，而且可使TEV信號 傳感器與開關櫃的外壁之間始終保持恆定的壓力，確保二者緊密貼合，大大提高了測試靈 敏度和局放定位的準確性。另外，本實用新型中的電路簡單實用，振子Y接收到的信號經過 場效應管Q阻抗變換後，被後面的放大濾波電路處理，也有效消除了低頻信號的幹擾，使檢 測信號準確率更高；將信號和電源在一根同軸電纜上傳輸，也提高了抗幹擾能力，使數據傳 輸更加穩定可靠。
以下結合附圖對本實用新型進一步說明。圖1是採用TEV信號傳感器對開關櫃進行局放檢測的原理圖；圖2是本實用新型的結構示意圖；圖3是信號處理電路的電原理圖。圖中各標號為1、信號處理電路；2、支撐導管；3、復位彈簧；4、滑套；5、限位擋圈； 6、波紋真空吸盤；7、密封腔體；8、信號輸出端子；9、屏蔽殼；10、TEV信號傳感器；11、開關 櫃；12、母線排；13、接縫或絕緣襯墊處；Y、電容耦合探測器；Q、場效應管；F1、第一運算放大 器；F2、第二運算放大器；F3、第三運算放大器；L、電感；Cl C4、電容；Rl R7、電阻。
具體實施方式
局部放電是指電氣設備絕緣結構中某個區域內出現的放電現象，這种放電只是絕 緣結構在該區域內被破壞，主絕緣並未發生貫穿性擊穿，但若局部放電長期存在，在一定條 件下可造成設備主絕緣電氣強度的下降和損壞。絕緣結構中若存在局部電場較高(場強分布不均勻)，或因製造工藝不完善、運行 中絕緣有機物分解、固體絕緣受機械力作用發生開裂等原因形成缺陷，這些部位在運行中 就容易出現絕緣擊穿，發生局部放電。此外，金屬導體(或半導體)電極的尖銳邊緣處，或 具有不同特性的絕緣層間，也是局部放電容易發生的部位。局部放電雖然只是絕緣局部發生擊穿，但每次放電對絕緣都會有輕微損傷。造成 損傷的原因有①介質局部溫度上升，氧化加速，使介質的電器、機械性能下降；②帶電粒 子撞擊介質，切斷分子結構；③放電作用下產生的活性氣體與介質發生化學反應，使介質性 能變壞。為保證電氣設備在運行中有足夠的可靠性，不允許在其絕緣中有局部放電，或只允 許有輕微的局部放電。我們可以通過特製的電容耦合探測器捕捉局放時產生的TEV信號，TEV信號經過 放大處理後，由後臺數據處理單元對其幅度、相位、頻域圖譜、時域圖譜進行分析，確定放電 位置。[0020]參看圖1，TEV信號傳感器固定到支撐導管2端部；支撐導管2、復位彈簧3與滑套 4相配合，構成可動部分；限位擋圈5對支撐導管2進行限位，防止支撐導管2在復位彈簧3 的作用下從滑套4內抽出；波紋真空吸盤6通過滑套4固定到密封腔體7上。信號傳輸線 穿過支撐導管2引到信號輸出端子8。使用時將波紋真空吸盤6對準開關櫃11的外壁並按壓，通過波紋真空吸盤6的伸 縮和密封腔體7的配合，將其內部的部分空氣擠出，使波紋真空吸盤6內部產生負壓，從而 牢固地吸附在開關櫃的外壁上，復位彈簧3的反作用力使TEV信號傳感器與開關櫃的外壁 保持恆定壓力，進而使TEV信號傳感器檢測信號更加穩定。密封腔體7除用於安裝信號輸 出端子8外還給支撐導管2提供了迂迴空間，便于波紋真空吸盤6的壓縮。參看圖2，壓電晶片(即振子Y)接收到信號後，先經場效應管Q進行阻抗變換，再由 第一運算放大器及周圍元件組成的二階高通濾波器對信號進行濾波和預防大處理，然後信 號經由第二運算放大器放大，最後由第三運算放大器組成的電壓跟隨器進行阻抗變換後， 經過C8耦合到電源線上，Ll把超聲信號和電源分離，電源和信號由一個射頻頭(BNC)引出。在後臺數據處理單元把TEV信號分離，經過AD轉換，軟體分析處理，可得到放電信 息，為我們分析故障位置提供可靠的數據來源。
權利要求1.一種自吸附式開關櫃局放檢測傳感器，其特徵是，它由TEV信號傳感器及其固定裝 置組成，其中，TEV信號傳感器由屏蔽殼(9)及裝於屏蔽殼(9)內部的電容耦合探測器(Y) 和信號處理電路(1)構成，所述電容耦合探測器(Y)安裝在屏蔽殼(9)前部的開口處，所述 信號處理電路(1)的輸入端接電容耦合探測器(Y)的輸出信號，輸出信號與設置在密封腔 體(7)上的信號輸出端子(8)連接；所述信號處理電路(1)由場效應管(Q)、電感(L)及三個運算放大器組成，所述場效應 管(Q)的漏極接電源正極，柵極接電容耦合探測器(Y)的輸出信號，源極經第一電阻(Rl) 接電源負極並經第一電容(Cl)和第二電阻(R2)組成的高通濾波器接第一運算放大器(Fl) 的同相輸入端；第一運算放大器(Fl)的反相輸入端經第三電阻(R3)接電源正極並經第四 電阻(R4)接其輸出端，第一運算放大器(Fl)的輸出端經第二電容(C2)接第二運算放大 器(F2)的同相輸入端；第二運算放大器(F2)的反相輸入端經第五電阻(R5)接電源負極並 經第六電阻(R6)接其輸出端，第二運算放大器(F2)的輸出端經第七電阻(R7)和第三電容 (C3)組成的低通濾波器接第三運算放大器(F3)的同相輸入端；第三運算放大器(F3)接成 電壓跟隨器，其輸出端依次經第四電容(C4)和電感(L)接電源正極，第四電容(C4)和電感 (L)串接點的輸出信號接信號輸出端子(8)。
2.根據權利要求1所述的自吸附式開關櫃局放檢測傳感器，其特徵是，所述固定裝置 由波紋真空吸盤(6)、支撐導管(2)、復位彈簧(3)、滑套(4)和密封腔體(7)組成；所述波紋 真空吸盤(6)下部和密封腔體(7)固接在一起；所述滑套(4)為筒狀，它穿過波紋真空吸盤 和密封腔體並與它們固定成一體；所述支撐導管(2)穿於滑套(4)內且與滑套(4)滑動配 合，其一端伸入密封腔體(7)內，另一端連接TEV信號傳感器的屏蔽殼(9);所述復位彈簧 (3)套裝在支撐導管(2)上，其一端頂壓在TEV信號傳感器的屏蔽殼(9)上，另一端頂壓在 滑套(4)上。
專利摘要一種自吸附式開關櫃局放檢測傳感器，它由TEV信號傳感器及其固定裝置組成，其中，TEV信號傳感器由屏蔽殼及裝於屏蔽殼內的電容耦合探測器和信號處理電路構成，所述電容耦合探測器安裝在屏蔽殼前部的開口處，所述信號處理電路的輸入端接電容耦合探測器的輸出信號，輸出信號與設置在密封腔體上的信號輸出端子連接；所述信號處理電路由場效應管、電感、三個運算放大器、電阻和電容組成。本實用新型不僅安裝方便、快捷，可靠性高，大大提高了測試靈敏度和局放定位的準確性。
文檔編號G01R31/14GK201903614SQ201020666520
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月18日 優先權日2010年12月18日
發明者何平, 劉大永, 張寶金, 徐麗媛 申請人:保定天威新域科技發展有限公司