一种高压开关柜箱壁一体式电磁复合传感器及安装方法技术

本发明专利技术涉及一种高压开关柜箱壁一体式电磁复合传感器及安装方法，传感器包括互补偶极子双贴片型天线和暂态对地电压探头，所述互补偶极子双贴片型天线包括绝缘罩，以及绝缘板和金属贴片组件，所述暂态对地电压探头包括置于金属罩与开关柜箱壁的外壁形成的第二腔体的绝缘片和第三金属贴片。与现有技术相比，设计简单，方便加工，实现了高压开关柜内部组件绝缘缺陷放电产生电磁波信号的暂态对地电压和特高频同步联合测量，实现带电检测/巡检。

【技术实现步骤摘要】
一种高压开关柜箱壁一体式电磁复合传感器及安装方法
本专利技术涉及高压开关柜局部放电检测领域，尤其是涉及一种高压开关柜箱壁一体式电磁复合传感器及安装方法。
技术介绍
高压开关柜是面向用户供电的配电网直接设备，其故障将会造成用户停电从而给电网带来巨大经济损失、并造成一定社会影响；此外，确保高质量可靠供电是电网运维保障的必由之路。由于高压开关柜内部结构复杂、绝缘间距小，导致其比电网中其他电气设备更加容易出现绝缘缺陷，在受潮凝露条件下发生设备绝缘表面爬电等局部放电(Partialdischarge，PD)现象。PD的长期存在最终会导致设备的绝缘老化或劣化甚至损坏，最终发展成高压开关柜绝缘击穿事故。因此，通过高压开关柜的PD在线监测、带电检测以判断其绝缘状况便显得至关重要。目前应用于检测高压开关柜PD信号的方法主要有超声波(AE)检测法、暂态对地电压(TEV)检测法以及特高频(UHF)检测法等。暂态对地电压检测法经过多年应用，已形成了2016DL/T846.10《高电压测试设备通用技术条件第10部分：暂态地电压局部放电检测》、2018DL/T195《基于暂态地电压法局部放电检测仪校准规范》两项电力行业标准。现有的高压开关柜暂态对地电压检测法利用开关柜内部的PD产生电磁波，在金属壁形成趋肤效应并且沿着金属表面进行传播，同时在金属表面产生暂态对地电压，利用专用的暂态对地电压传感器即可实现信号检测或监测。特高频是近年来发展起来的一项新技术，它通过测量高压设备绝缘隐患在运行电压下辐射的电磁波来判断设备是否发生PD，该方法可以非接触测量，被广泛地应用于电气设备的在线检测；针对高压开关柜设备的自身特点，如图7(a)-7(d)所示，目前有金属辐射贴片(CN104868240A)、可重构天线(正方形环形微带贴片，CN110927541A)、微带缝隙天线(CN104515940A)和雪花型微带天线(高电压技术，Vol.42,No.10：3207-3213，2016)的特高频检测传感器。上述暂态对地电压传感器由于是外置式的，容易受外部电磁干扰，使得检测人员经常怀疑检测获取的结果，无法判断电磁信号来自高压开关柜内部还是干扰源产生的，从而错失内部放电信号导致绝缘击穿发生严重短路故障。而上述已有的特高频技术，传感器加工较为复杂，不方便在设备厂家推广使用，且安装也需要一定特殊条件，这大大限制了该特高频检测法在高压开关柜设备绝缘缺陷PD的在线监测、带电检测使用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高压开关柜箱壁一体式电磁复合传感器及安装方法，以克服暂态对地电压检测法中暂态对地电压传感器易受电磁干扰、特高频检测法中特高频检测传感器加工安装复杂的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高压开关柜箱壁一体式电磁复合传感器，包括互补偶极子双贴片型天线和暂态对地电压探头，所述互补偶极子双贴片型天线包括绝缘罩，以及绝缘板和金属贴片组件，所述金属贴片组件包括相同的第一金属贴片和第二金属贴片，所述绝缘板的一面连接开关柜箱壁的内壁，另一面对称连接第一金属贴片和第二金属贴片，所述绝缘板、第一金属贴片和第二金属贴片置于绝缘罩与开关柜箱壁的内壁形成的第一腔体，所述第一金属贴片和第二金属贴片之间形成间隙，所述绝缘板设有第一通孔，开关柜箱壁设有第二通孔，所述间隙、第一通孔和第二通孔同轴，第一同轴电缆的一端分别导通连接第一金属贴片和第二金属贴片，另一端依次通过间隙、第一通孔和第二通孔导通连接第一同轴电缆接头，所述暂态对地电压探头包括置于金属罩与开关柜箱壁的外壁形成的第二腔体的绝缘片和第三金属贴片，所述第二通孔位于金属罩的覆盖范围之内，所述绝缘片的一面连接开关柜箱壁的外壁，另一面连接第三金属贴片，第二同轴电缆的电缆芯线的一端分别导通连接电容的工作侧和第三金属贴片，另一端导通连接第二同轴电缆接头，第二同轴电缆的屏蔽层连接电容的接地侧和电感的工作侧，电感的接地侧与金属罩导通连接，所述第一同轴电缆接头导通连接金属罩，所述第二同轴电缆接头与金属罩绝缘连接。所述的第一金属贴片、第二金属贴片和第三金属贴片均为铜贴片。所述的绝缘板分别与第一金属贴片和第二金属贴片粘接，所述第三金属贴片与绝缘片粘接。所述的绝缘片与开关柜箱壁粘接，所述绝缘板与开关柜箱壁粘接。所述的绝缘罩与开关柜箱壁通过绝缘螺栓连接，所述金属罩与开关柜箱壁通过金属螺栓连接。所述的第一同轴电缆接头与金属罩通过金属螺栓连接，第二同轴电缆接头与金属罩通过绝缘螺栓连接。所述的金属罩与第二同轴电缆接头之间设有绝缘垫圈。所述第一同轴电缆的电缆芯线的一端连接第二金属贴片，所述第一同轴电缆的屏蔽层的一端连接第一金属贴片。所述的绝缘板为聚乙烯绝缘板，所述的绝缘片为酚醛塑料绝缘片。一种所述高压开关柜箱壁一体式电磁复合传感器的安装方法，该方法包括以下步骤：步骤S1：第一同轴电缆的一端分别与第一金属贴片和第二金属贴片的馈电点导通连接；步骤S2：绝缘板的一面对称连接第一金属贴片和第二金属贴片，绝缘板的另一面连接开关柜箱壁的内壁，第二通孔、间隙和第一通孔同轴；步骤S3：绝缘罩连接开关柜箱壁的内壁；步骤S5：第一同轴电缆的另一端导通连接第一同轴电缆接头；步骤S6：绝缘片的一面连接第三金属贴片，另一面连接开关柜箱壁的外壁；步骤S7：第二同轴电缆的电缆芯线的一端分别导通连接电容的工作侧和第三金属贴片，另一端导通连接第二同轴电缆接头，第二同轴电缆的屏蔽层导通连接电容的接地侧和电感的工作侧，电感的接地侧与金属罩导通连接；步骤S8：金属罩与高压开关柜箱壁的外壁连接；步骤S9：第一同轴电缆接头导通连接金属罩，第二同轴电缆接头绝缘连接金属罩。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)采用互补偶极子双贴片型天线和电容式分压器分别作为电磁复合传感器的特高频探头和暂态对地电压探头，设计简单，方便加工，实现了高压开关柜内部组件绝缘缺陷放电产生电磁波信号的暂态对地电压和特高频同步联合测量。(2)电磁复合传感器安装容易且安装步骤少，大大扩展了其使用范围，为传感单元一体化、模块化和标准化提供了可靠实施方法。(3)电磁复合传感器利用电感元件阻隔了高频电磁波信号传播相互影响，输出的2路信号可以相互佐证电磁波信号是否来自于高压开关柜内部绝缘缺陷放电，可以避免错失内部放电信号导致绝缘击穿发生严重短路故障。(4)电磁复合传感器利用开关柜箱体作为接地平面，2路电磁波信号输出端子可以在带电运行工况下操作，实现带电检测/巡检，也可以给在线监测装置或重症监护系统提供信号。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的A-A剖面图；图3为本专利技术的安装结构示意图；图4为本专利技术暂态对地电压探头的工作原理图；图5(a)-(h)为本专利技术电磁复合传感器安装步骤示意图；图6(a)-(c)为本专利技术电磁复合传感器在不同加压条件下的2路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压开关柜箱壁一体式电磁复合传感器，其特征在于，包括互补偶极子双贴片型天线和暂态对地电压探头，所述互补偶极子双贴片型天线包括绝缘罩(4)，以及绝缘板(1)和金属贴片组件，所述金属贴片组件包括相同的第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)，所述绝缘板(1)的一面连接开关柜箱壁(5)的内壁，另一面对称连接第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)，所述绝缘板(1)、第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)置于绝缘罩(4)与开关柜箱壁(5)的内壁形成的第一腔体，所述第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)之间形成间隙，所述绝缘板(1)设有第一通孔(13)，开关柜箱壁(5)设有第二通孔(14)，所述间隙、第一通孔(13)和第二通孔(14)同轴，第一同轴电缆(11)的一端分别导通连接第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)，另一端依次通过间隙、第一通孔(13)和第二通孔(14)导通连接第一同轴电缆接头(6)，所述暂态对地电压探头包括置于金属罩(20)与开关柜箱壁(5)的外壁形成的第二腔体的绝缘片(16)和第三金属贴片(17)，所述第二通孔(14)位于金属罩(20)的覆盖范围之内，所述绝缘片(16)的一面连接开关柜箱壁(5)的外壁，另一面连接第三金属贴片(17)，第二同轴电缆(12)的电缆芯线的一端分别导通连接电容(19)的工作侧和第三金属贴片(17)，另一端导通连接第二同轴电缆接头(21)，第二同轴电缆(12)的屏蔽层连接电容(19)的接地侧和电感(18)的工作侧，电感(18)的接地侧与金属罩(20)导通连接，所述第一同轴电缆接头(6)导通连接金属罩(20)，所述第二同轴电缆接头(21)与金属罩(20)绝缘连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高压开关柜箱壁一体式电磁复合传感器，其特征在于，包括互补偶极子双贴片型天线和暂态对地电压探头，所述互补偶极子双贴片型天线包括绝缘罩(4)，以及绝缘板(1)和金属贴片组件，所述金属贴片组件包括相同的第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)，所述绝缘板(1)的一面连接开关柜箱壁(5)的内壁，另一面对称连接第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)，所述绝缘板(1)、第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)置于绝缘罩(4)与开关柜箱壁(5)的内壁形成的第一腔体，所述第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)之间形成间隙，所述绝缘板(1)设有第一通孔(13)，开关柜箱壁(5)设有第二通孔(14)，所述间隙、第一通孔(13)和第二通孔(14)同轴，第一同轴电缆(11)的一端分别导通连接第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)，另一端依次通过间隙、第一通孔(13)和第二通孔(14)导通连接第一同轴电缆接头(6)，所述暂态对地电压探头包括置于金属罩(20)与开关柜箱壁(5)的外壁形成的第二腔体的绝缘片(16)和第三金属贴片(17)，所述第二通孔(14)位于金属罩(20)的覆盖范围之内，所述绝缘片(16)的一面连接开关柜箱壁(5)的外壁，另一面连接第三金属贴片(17)，第二同轴电缆(12)的电缆芯线的一端分别导通连接电容(19)的工作侧和第三金属贴片(17)，另一端导通连接第二同轴电缆接头(21)，第二同轴电缆(12)的屏蔽层连接电容(19)的接地侧和电感(18)的工作侧，电感(18)的接地侧与金属罩(20)导通连接，所述第一同轴电缆接头(6)导通连接金属罩(20)，所述第二同轴电缆接头(21)与金属罩(20)绝缘连接。


2.根据权利要求1所述的一种高压开关柜箱壁一体式电磁复合传感器，其特征在于，所述的第一金属贴片(2)、第二金属贴片(3)和第三金属贴片(17)均为铜贴片。


3.根据权利要求1所述的一种高压开关柜箱壁一体式电磁复合传感器，其特征在于，所述的绝缘板(1)分别与第一金属贴片(2)和第二金属贴片(3)粘接，所述第三金属贴片(17)与绝缘片(16)粘接。


4.根据权利要求1所述的一种高压开关柜箱壁一体式电磁复合传感器，其特征在于，所述的绝缘片(16)与开关柜箱壁(5)粘接，所述绝缘板(1)与开关柜箱壁(5)粘接。


5.根据权利要求1所述的一种高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：司文荣，傅晨钊，纪坤华，宋平，李卫彬，肖金星，苏卫华，陆启宇，张琪祁，魏本刚，高凯，袁鹏，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，西安茂荣电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31