GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器制造技术

本发明专利技术提供一种GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，包括锥体探针和固定在盆式绝缘子上密封浇注孔的金属腔体，所述锥体探针包括圆柱体结构（6）和与该圆柱体结构（6）连接的圆锥体结构（7），金属腔体的金属面上设有一个贯通至腔体内部且对准浇注孔长边的金属孔（4），该金属孔（4）上固定两端不封闭的中空的接线端子（5），锥体探针的圆柱体结构（6）位于接线端子（5）内，圆柱体结构（6）与接线端子（5）内壁之间填充绝缘材料，所述锥体探针的圆锥体结构（7）位于金属腔体内。本发明专利技术将浇注孔及其周围金属设计成传感器的一部分即辐射部分，解决了周围金属恶化传感器性能的问题。

UHF sensor for external placement monitoring of GIS basin insulators

The invention provides a GIS insulator pouring port external discharge monitoring by UHF sensor, including cone probe and fixed on the insulator on the pouring hole sealing metal cavity, wherein the cone probe includes a cylindrical structure (6) and the cylinder (6) cone structure connection (7), metal the metal cavity is provided with a metal hole through internal cavity and aligned to the pouring hole edge (4), the metal hole (4) fixed on both ends of the hollow closed terminal (5), cone cylinder structure probe (6) is located in the terminal (5) within the cylinder structure (6) and the terminal (5) insulation material is filled between the inner wall of the cone structure, the cone probe (7) is located in the metal cavity. The invention designs the casting hole and its surrounding metal into a part of the sensor, that is, the radiation part, which solves the problem of the performance of the surrounding metal deteriorating sensor.

【技术实现步骤摘要】
GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器
本专利技术属于电气设备的绝缘状态在线监测
，尤其涉及GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器。
技术介绍
GIS(GasInsulatedSwitchgear)由于具有占地面积小、运行可靠性高、检修周期长、不受外界环境干扰、运输安装方便等优点广泛应用于电力系统中，是变电站内的核心设备。为了防止GIS发生突发性故障导致局部甚至大范围停电，GIS的在线监测和状态评估必不可少。而局部放电的在线监测便是整个环节中很重要的一部分，通过监测局部放电能够有效地发现早期的绝缘缺陷并避免其进一步发展。鉴于局部放电会激发出特高频电磁波，因此使用特高频传感器便能间接地判断GIS内部是否发生局部放电。为了不影响GIS内部的电场分布，通常更倾向于使用外置特高频传感器。由于金属会屏蔽电磁波，外置特高频传感器需安装在GIS腔体上没有被金属覆盖的地方。盆式绝缘子作为GIS上极少数没有被金属完全覆盖的位置便成为了外置传感器常用的安装位置。目前盆式绝缘子逐渐由开放式结构转变为浇注孔结构。GIS生产厂家会在盆式绝缘子外圈会安装有一个厚约25-30mm的金属环，在金属环上某处会留下一个金属孔，内部浇注有与盆式绝缘子材料相同的环氧树脂绝缘材料，因而被称为浇注孔。浇注孔的样式、尺寸根据不同的厂家有不一样的设计，它的样式主要有两种：一种整体呈矩形，四个角会进行圆形倒角处理；另一种两端为圆弧状，整体呈现为圆角矩形的样式。它常见的尺寸为：长度45-55mm，宽15-20mm。目前外置式特高频传感器均设计为一个独立的辐射单元。然而当传感器安装于浇注孔上时，浇注孔周围金属实质上处于传感器的近区场内，相当于引入了新的边界条件，此时传感器并非一个独立的辐射单元，这种在设计过程中未考虑进去的情况会严重影响传感器的接收性能。因此，在现有技术中，急需考虑如何降低浇注孔周围金属对传感器性能的影响并设计出相应的外置特高频传感器。
技术实现思路
本专利技术主要是针对现有的外置特高频传感器的设计缺陷，提供一种与浇注孔一体化设计的外置特高频传感器及其匹配网络。本专利技术能有效克服周围金属对传感器性能的影响，其结构简单，安装便捷，灵敏度高。为实现上述目的，其技术解决方案为：一种GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，包括锥体探针和固定在盆式绝缘子上密封浇注孔的金属腔体，所述锥体探针包括圆柱体结构和与该圆柱体结构连接的圆锥体结构，金属腔体的金属面上设有一个贯通至腔体内部且对准浇注孔长边的金属孔，该金属孔上固定两端不封闭的中空的接线端子，锥体探针的圆柱体结构位于接线端子内，圆柱体结构与接线端子内壁之间填充绝缘材料，所述锥体探针的圆锥体结构位于金属腔体内。金属腔体、绝缘材料体、锥体探针与浇注孔及其周围金属构成一个类喇叭天线。其中金属腔体、绝缘材料体和锥体探针构成了馈电部分，浇注孔及其周围金属构成了辐射部分。GIS内局部放电产生的特高频电磁波将被辐射部分所接收，传播至浇注孔内被锥体探针耦合成电信号并传导至信号调理电路。在上述的GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，所述锥体探针的圆锥体的底面半径与圆锥体轴心到金属腔体与盆式绝缘子接触面间的距离相等。在上述的GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，所述金属孔为圆孔，所述接线端子为内腔半径与圆形金属孔半径相同的金属圆柱。在上述的GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，所述锥体探针的圆柱体结构位于所述圆柱状接线端子的中心轴线上。在上述的GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，所述圆柱状接线端子的外壁设有固定同轴缆线的螺纹。在上述的GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，所述绝缘材料为聚乙烯、聚四氟乙烯的任一种。在上述的GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，所述锥体探针由铝、铁、铜中的至少一种材料组成。在上述的GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，所述金属腔体为矩形、或带有倒角的类矩形，或短边为圆弧的类矩形。在上述的GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，还包括用于改善传感器性能的信号调理电路，所述信号调理电路包括依次电连接的所述锥体探针、电感L1、电感L2，电容C2一端电连接于电感L1和电感L2之间、另一端接地，电容C1一端电连接于电感L1和锥体探针之间、另一端接地。采用以上传感器，主要有以下效果：1.本专利技术采用一体化设计的思路，充分利用GIS原有结构，将浇注孔及其周围金属设计成传感器的辐射部分。与传统设计方案相比，安装于GIS浇注孔上的部分并非独立的辐射单元，浇注孔及其周围金属成为了传感器的一部分，自然也就不存在周围金属恶化传感器性能的问题。2.传统矩形波导的针型探针改为了锥体探针，这种分形结构能够有效地提高传感器的工作带宽，提高传感器的接收性能。3.本专利技术采用了匹配的信号调理电路优化传感器性能，在通过调节矩形波导及锥体探针尺寸无法提升传感器性能的情况下，提供进一步的优化手段。相比于未安装信号调理电路的传感器，接收性能进一步得到提升。本专利技术可以广泛应用于GIS内部局部放电的在线监测，结构简单，安装便捷，监测灵敏度高。附图说明图1为外置特高频传感器底面结构示意图；图2为外置特高频传感器侧视结构剖面示意图；图3为信号调理电路电路图；图4为截取的GIS部分区域示意图；图5为安装于浇注孔上时传感器的回波损耗曲线图；图6为安装于浇注孔上带有信号调理电路的传感器的回波损耗曲线图。图中：1传感器腔体开口；2传感器开口面附带的矩形金属面；3传感器开口面附带的矩形金属面上的用于固定传感器的金属孔；4贯通至腔体内部且对准浇注孔长边的金属孔；5接线端子；6锥体探针的圆柱体结构；7锥体探针的圆锥体结构；8电容C1；9电感L1；10电容C2；11电感L2。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对专利技术作进一步详细的说明。正如
技术介绍
中所介绍的，在现有技术中，急需考虑如何降低浇注孔周围金属对传感器性能的影响并设计出相应的外置特高频传感器，本专利技术提出了一种与浇注孔一体化设计的外置特高频传感器。如图1、图2所示的实施例，一种GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，包括锥体探针和固定在盆式绝缘子上密封浇注孔的金属腔体，所述锥体探针包括圆柱体结构6和与该圆柱体结构6连接的圆锥体结构7，金属腔体的金属面上设有一个贯通至腔体内部且对准浇注孔长边的金属孔4，该金属孔4上固定连接两端不封闭的中空的接线端子5，锥体探针的圆柱体结构6位于接线端子5内，圆柱体结构6与接线端子5内壁之间填充绝缘材料，所述锥体探针的圆锥体结构7位于金属腔体内。在本实施例中金属腔体采用矩形腔体，仅底面开口，内部中空。开口1尺寸与浇注孔尺寸接近，长40-100mm，宽10-40mm，形状可为标准矩形、带有倒角的类矩形以及短边为圆弧的类矩形。金属腔体的内腔高度为20-300mm，腔壁厚0.2-20mm。底面以开口为中心附带有额外的矩形金属面2，长为42-150mm，宽12-90mm，厚0.1-10mm，形状可为标准矩形、带有倒角的类矩形以及短边为圆弧的类矩形，其上带有2-6个圆形金属孔3，金属孔3的直径为1-25mm，金属孔3与底面开口1之间的相对布局本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，其特征在于，包括锥体探针和固定在盆式绝缘子上密封浇注孔的金属腔体，所述锥体探针包括圆柱体结构(6)和与该圆柱体结构(6)连接的圆锥体结构(7)，金属腔体的金属面上设有一个贯通至腔体内部且对准浇注孔长边的金属孔(4)，该金属孔(4)上固定连接两端不封闭的中空的接线端子(5)，锥体探针的圆柱体结构(6)位于接线端子(5)内，圆柱体结构(6)与接线端子(5)内壁之间填充绝缘材料，所述锥体探针的圆锥体结构(7)位于金属腔体内。

【技术特征摘要】
1.一种GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，其特征在于，包括锥体探针和固定在盆式绝缘子上密封浇注孔的金属腔体，所述锥体探针包括圆柱体结构(6)和与该圆柱体结构(6)连接的圆锥体结构(7)，金属腔体的金属面上设有一个贯通至腔体内部且对准浇注孔长边的金属孔(4)，该金属孔(4)上固定连接两端不封闭的中空的接线端子(5)，锥体探针的圆柱体结构(6)位于接线端子(5)内，圆柱体结构(6)与接线端子(5)内壁之间填充绝缘材料，所述锥体探针的圆锥体结构(7)位于金属腔体内。2.根据权利要求1所述的GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，其特征在于，所述锥体探针的圆锥体(7)的底面半径与圆锥体(7)轴心到金属腔体与盆式绝缘子接触面间的距离相等。3.根据权利要求1所述的GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，其特征在于，所述金属孔(4)为圆孔，所述接线端子(5)为内腔半径与圆形金属孔(4)半径相同的金属圆柱。4.根据权利要求3所述的GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器，其特征在于，所述锥体探针的圆柱体结构(6)位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓星，张戬，周大洲，唐炬，黄锐，辜超，王辉，郑建，
申请(专利权)人：武汉大学，国网山东省电力公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42