[發(fā)明專利]一種開關(guān)柜內(nèi)置超高頻天線傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210230316.0
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN102721910A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周澤宏;姚陳果;黃琮鑒;劉乾坤;李成祥;陳昱;米彥
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶市石柱縣供電有限責(zé)任公司;重慶大學(xué)
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 重慶大學(xué)專利中心 50201
• 代理人: 胡正順

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及監(jiān)測開關(guān)柜的局部放電超高頻天線傳感器的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近年來，隨著電力系統(tǒng)電壓等級的不斷提高，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，確保電氣設(shè)備絕緣安全已經(jīng)成為保障系統(tǒng)安全運行重要前提。開關(guān)柜在電力系統(tǒng)中大量運用，而且直接向配電網(wǎng)和用戶供電。由于與供電直接相關(guān)，開關(guān)柜故障造成停電事故帶來的經(jīng)濟(jì)損失和社會損失非常大，其設(shè)備安全的重要性不可置疑。并且由于開關(guān)柜內(nèi)部空間狹小、零件繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絕緣壓力大，因此開關(guān)柜比其它電力設(shè)備更容易出現(xiàn)絕緣故障，對電氣設(shè)備的安全運行帶來巨大隱患。開關(guān)柜的故障絕大多數(shù)是絕緣故障，而局部放電又是絕緣故障發(fā)生的先兆。但是局部放電的發(fā)生往往不是持續(xù)的，電力設(shè)備可能很長一段時間沒有發(fā)生局部放電，卻會由于操作及環(huán)境的變化會導(dǎo)致持續(xù)數(shù)分鐘的局部放電，突擊性檢測很難發(fā)現(xiàn)設(shè)備局部放電，局部放電在線監(jiān)測便成為有效的檢測辦法。所以，可以通過對開關(guān)柜進(jìn)行局部放電在線監(jiān)測，時時監(jiān)測其內(nèi)部絕緣狀況的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)潛在的絕緣故障，避免突發(fā)性的絕緣故障，從而提高開關(guān)柜運行的安全性，是確保電力系統(tǒng)安全運行的重要措施之一。

開關(guān)柜中的局部放電發(fā)生柜體內(nèi)在空氣中，局部放電伴隨有一個脈沖電流的產(chǎn)生，其上升沿能達(dá)到納秒級，因此其產(chǎn)生的放電脈沖信號的頻帶是很寬的，在數(shù)十至數(shù)百MHz。超高頻法是檢測局部放電所激發(fā)的超高頻段(300MHz-3GHz)的電磁波信號，用以判斷電氣設(shè)備絕緣狀況。選擇這個頻段的目的是通常情況下電氣設(shè)備所處電磁環(huán)境中的電磁干擾信號(如無線電廣播、電力網(wǎng)的載波通信、電暈放電等)的頻帶都是在200MHz以下，這樣的話超高頻法就能避開這些常見的電磁干擾，使得該方法具有較強的抗干擾性。此外，該方法還具有靈敏度高，準(zhǔn)確性好的特點。

超高頻天線作為接收局部放電所產(chǎn)生的電磁波信號的傳感器，是超高頻監(jiān)測系統(tǒng)的主要組成部分，其性能的好壞也直接決定了超高頻信號后期提取和識別的難易程度，而性能較好的超高頻天線傳感器應(yīng)當(dāng)具有頻帶寬、駐波比小、增益大、方向性好的特點。而作為內(nèi)置天線傳感器來說，除此之外，還應(yīng)當(dāng)具有合理的尺寸和形狀，其安裝不能影響設(shè)備內(nèi)部的絕緣。

現(xiàn)有監(jiān)測開關(guān)電氣設(shè)備的局部放電超高頻天線傳感器，為外置天線傳感器，如2009年9月9日公開的公開號為CN101527221A的“一種外置式的GIS局部放電的超高頻監(jiān)測傳感器”專利，公開的傳感器由電介質(zhì)本體和兩個電極板組成，其電介質(zhì)本體由上底面為矩形、下底面為內(nèi)弧面的四棱錐臺，以及與四棱錐臺上底面相連為一體的長方形組成。其兩個電極板分別貼附在四棱錐臺的兩個底面為弧線的側(cè)面上，并延伸至所述長方形的相應(yīng)矩形面上。該天線傳感器的主要缺點是：①該天線傳感器外圍結(jié)構(gòu)是為安裝在GIS盆式絕緣子外側(cè)而設(shè)計，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，體積較大，不適于安裝在電氣設(shè)備內(nèi)部；②該天線傳感器是外置式傳感器，由于電磁波的屏蔽效益以及天線傳感器本身的增益不大，使得該天線傳感器靈敏度較低，不能捕捉到電氣設(shè)備內(nèi)部微弱的局部放電信號。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有監(jiān)測開關(guān)電氣設(shè)備的局部放電超高頻天線傳感器的不足，提供一種開關(guān)柜內(nèi)置超高頻天線傳感器，裝設(shè)在開關(guān)柜內(nèi)部實時監(jiān)測局部放電的超高頻信號，具有抗干擾能力強，頻帶寬，增益大，靈敏度高、方向性好等特點，確保開關(guān)柜的安全運行。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種開關(guān)柜內(nèi)置超高頻天線傳感器，包括天線輻射層、饋電探針、電介質(zhì)層、支撐板、空氣介質(zhì)層、同軸電纜、同軸接頭、接地層。

所述電介質(zhì)層的材料為相對介電常數(shù)為2.5～10.2的環(huán)氧樹脂。所述電介質(zhì)層的形狀為正方形，其邊長為100mm～250mm、?厚度為1mm～5mm，用以作為本發(fā)明天線傳感器的絕緣層及支撐件。在所述電介質(zhì)層的四周邊上，分別均勻設(shè)置2～8個螺孔，用以固接所述的支撐板。在所述電介質(zhì)層的四周的下端面上分別通過螺栓固接有所述的支撐板，共四塊。每塊所述支撐板厚度為2mm～10mm、高度為5mm～20mm、長度與所述電介質(zhì)層的邊長相等。所述支撐板和所述電介質(zhì)層與及所述接地層形成背腔，用以改善天線傳感器方向性。