一种基于耦合电场的架空输电线路过电压测量传感器，涉及架空输电线路的过电压在线监测传感器的结构。本发明专利技术主要包括传感器外壳、绝缘垫、固定板、分压电容组、匹配电阻、同轴电缆、内屏蔽壳、数据采集单元等。本发明专利技术具有结构简单、装卸方便、成本低；测量过电压的准确性高、线性度好，精确度高；通用性强、应用范围广、使用安全可靠等特点；能方便地对架空输电线路进行过电压在线监测。本发明专利技术可广泛应用于架空输电线路的过电压在线监测，特别适用于110kV～1000kV高压架空输电线路过电压的在线监测。
【技术实现步骤摘要】
基于耦合电场的架空输电线路过电压测量传感器本专利技术属于电力系统过电压测量
，具体涉及架空输电线路的过电压在线监测传感器的结构。
技术介绍
电力系统安全生产与国家财产安全、人民生活利益息息相关。在我国，雷害是影响电力系统安全运行的最主要因素。架空输电线路因架设在空中，暴露在大气中，易遭受雷电而产生雷电过电压，特别是高压输电线路离地面较高，更容易遭受雷害侵袭。据统计，在众多引起线路故障的原因中，我国高压架空输电线路由雷击引起的跳闸次数占总跳闸次数的409^70%。因此，为了提出有效的防雷对策，研制出合理的防雷设备，保证国家经济的稳定发展，提高人民生活质量，获取准确的雷电原始数据具有非常重要的实际价值。 过电压传感器从安装形式上可分为电气接触式过电压传感器和非电气接触式过电压传感器。电气接触式传感器通常由高压分压器及与高压设备直接接触的传感器组成。虽然在测量上可以达到较高的精度和较好的暂态响应特性。但在电压等级较高的电力系统中，不仅装卸时需要停电，而且将分压器长期与高压设备接触将会对系统带来潜在的危险。现有非电气接触式过电压传感器，如专利号ZL200910104161. 4的“架空输电线路过电压传感器”专利，公开的过电压传感器由电压监测单元和数据采集单元组成，电压监测单元主要包括感应金属板、屏蔽外壳、不锈钢屏蔽盒、分压电容器、前端保护电路、匹配电阻、同轴电缆等构成。该传感器主要缺点是①由于该传感器装设在架空输电线路的下方，通过螺栓和螺帽固定在杆塔上，距架空输电线路f30m。当传感器与架空输电线距离超过15m时，由于感应极板离架空输电线距离远，其间的耦合电容值小，导致分压比过大，造成获取的过电压信号小，使采集的数据信噪比低。②该传感器的感应金属板为方形或圆形平板，极易积污、积水、甚至表面覆冰，导致传感器分压比改变，引起测量的过电压波形畸变，降低传感器测量性能，导致不能准确地还原过电压波形，使测量过电压的准确度降低。③感应极板上的积水或者其表面覆冰融化后的冰水极易通过感应极板中部的螺纹通孔和与绝缘支架的缝隙渗入不锈钢屏蔽盒内部，降低分压电容器和匹配电阻的电气性能，甚至破坏分压电容器和匹配电阻。导致传感器失效，不能监测架空输电线路过电压。④当传感器覆冰以后，随着覆冰量的增加，传感器重量加大，易使得传感器从杆塔上脱落，不仅传感器不能工作，甚至会造成电力系统运行事故。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有非电气接触式过电压传感器的不足，提供一种基于耦合电场的架空输电线路过电压测量传感器，安装在架空输电线路的跳线横担上测量架空线路的过电压，具有线性度好、准确精度高、结构简单、安装方便、成本低、能实时在线监测等特点，能确保电力系统的安全运行。本专利技术的工作原理当架空输电线路遭受雷害时，输电线路上会产生雷电过电压。输电线路和半球形传感器外壳之间通过电场耦合和传感器的分压电容组分压，将线路上的过电压波形信号转化为可测量的过电压信号。并且，跳线与半球形传感器外壳之间的耦合电容值只根据半球形传感器外壳的尺寸和传感器安装位置确定。所以，一旦传感器的外形确定、安装完毕后，传感器的分压比则一定，传感器输出的电压和跳线上的电压成线性关系。由此可知，本专利技术的传感器能实时在线获取输电线路的电压信号。实现本专利技术目的的技术方案是一种基于电场耦合的架空输电线路过电压测量传感器，主要包括传感器外壳、绝缘垫、固定板、分压电容组、匹配电阻、同轴电缆、内屏蔽壳、数据采集单元等。其特点是 所述的传感器外壳的材料为铜或不锈钢或者铝合金，所述传感器外壳的形状为底端带外翻边的半球形。所述半球形的传感器外壳的内径为18(Tl000mm、厚度为5 10mm、外翻边的宽度为2(T40mm、厚度为5 20mm,并在壳内顶端加厚处的轴心处设置一孔深为5!Omm的螺杆盲孔。在所述的传感器外壳内装设有所述的内屏蔽壳。在所述的内屏蔽壳内装设有所述的分压电容组和所述的匹配电阻，所述的分压电容组和所述的匹配电阻均通过螺杆固接在所述传感器外壳内的顶端加厚处的螺杆盲孔中。在所述传感器外壳的外翻边上均匀 设置4 24个带圆槽的螺栓通孔，所述的传感器外壳通过4 24个带绝缘套的螺栓分别穿过所述的绝缘垫，分别通过4 24个螺栓通孔、绝缘套和螺帽固接在所述的固定板上，固接后再分别用防水胶填4 24个螺栓通孔的缝隙，用以防止空气中的水渗入本专利技术传感器内，保证传感器安全可靠工作。所述的固定板通过螺栓、垫圈和螺帽固接在架空输电线路的跳线横担上，并且所述传感器外壳的半球形面正对所述跳线的弧垂的底端且两者的最短间距为I. 5^10m以保证本专利技术传感器能安全准确测量架空输电线路上的过电压信号，并具有良好的线性度，从而确保测量的精确度。所述的分压电容组为2 8个市售无感电容并联而成(电容值为0. 02、. 08uF的电容器组)。所述匹配电阻阻值为50Q或75 Q (具体阻值根据同轴电缆的具体参数而定)。所述分压电容组的上引线与所述匹配电阻的上引线并联后，再通过螺杆固接在所述传感器外壳内顶端加厚处的盲孔中；所述分压电容组的下引线与同轴电缆接口的地端连接，所述匹配电阻的下引线与同轴电缆接口的芯线连接。所述的内屏蔽壳为内有铝片、外有尼龙的空心圆柱体。所述空心圆柱体的高度为50 100mm、内径为50 110mm、厚度为6 12mm,其中所述的招片的厚度为2 4mm。在所述内屏蔽壳的上端面的轴心处设置一螺杆通孔，所述的内屏蔽壳通过该螺杆通孔和螺杆固接在所述传感器外壳内顶端加厚处的盲孔中；在所述内屏蔽壳的下端面的轴心处设置一与所述同轴电缆的外径相匹配的的通孔，所述的同轴电缆接口装设在该通孔中。所述的分压电容组和所述的匹配电阻装设在所述的内屏蔽壳内，能有效屏蔽架空输电线路的外界信号对所述分压电容组和所述匹配电阻的干扰，确保其测量的精确性。所述的绝缘垫材料为电木或尼龙或环氧玻璃布层压板等绝缘的圆环形板。所述绝缘垫厚度为5 10mm、内径为17(T950mm、外径为22(Tl050mm。在所述绝缘垫上，且对应所述传感器外壳的外翻边的螺栓通孔处，亦均匀设置4 24个螺栓通孔，以便用作所述传感器外壳与所述固定板之间的电气绝缘。所述的固定板的材料为不锈钢。所述的固定支架为2块厚度为5 20mm、长度为15(T400mm、宽度为4(Tl00mm的长方形的板，2块所述的长方形的固定支架分别且对称地焊接在所述固定板的圆板的两侧。在所述固定板的圆盘圆周边且对应于所述传感器外壳的外翻边上螺栓通孔和所述绝缘垫上的螺栓通孔，均匀地设置4 24个螺栓通孔，以便将所述的传感器外壳和所述的绝缘垫及所述的固定板三者固接在一起；在2块所述的固定支架上，分别均匀设置广3个螺栓通孔，所述的固定板通过2飞个螺栓、垫圈和螺帽及2块所述固定支架的螺杆通孔固接在架空输电线路的跳线横担上。所述数据采集单元为市购的常规的数据采集元件，所述的数据采集单元装设在杆塔塔身处。所述的带同轴电缆接口的同轴电缆的另一端与所述数据采集单元的输入端连接，用以实时测量、存储和显示架空输电线路上的过电压信号。本专利技术采用上述技术方案后，主要有以下效果 I、本专利技术利用基于电场耦合原理的电压传感器，不与被测导线直接接触，能够准确的监测输电线路中的过电压，能对过电压的各种参数进行测量，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1. 一种基于电场稱合的架空输电线路过电压测量传感器，主要包括传感器外壳(2)、固定板(4)、分压电容组(5)、匹配电阻(6)、同轴电缆(7)、内屏蔽壳(8)，其特征在于所述传感器还包括绝缘垫(3)和数据采集单元(10)； 所述的传感器外壳(2)的材料为铜或不锈钢或者铝合金，所述传感器外壳(2)的形状为底端带外翻边的半球形，所述半球形的传感器外壳(2)的内径为18(Tl000mm、厚度为5!0mm、外翻边的宽度为2(T40mm、厚度为5 20mm,并在壳内顶端加厚处的轴心处设置一孔深为5 10mm的螺杆盲孔，在所述的传感器外壳(2)内装设有所述的内屏蔽壳(8)，在所述的内屏蔽壳(8)内装设有所述的分压电容组(5)和所述的匹配电阻(6)，所述的分压电容组(5)和所述的匹配电阻(6)均通过螺杆固接在所述传感器外壳(2)内的顶端加厚处的螺杆盲孔中，在所述传感器外壳(2)的外翻边上均匀设置4 24个带圆槽的螺栓通孔，所述的传感器外壳(2)通过4 24个带绝缘套的螺栓分别穿过所述的绝缘垫(3)，分别通过4 24个螺栓通孔、绝缘套和螺帽固接在所述的固定板(4)上，固接后在分别用防水胶填4 24个螺栓通孔的缝隙，所述的固定板(4)通过螺栓、垫圈和螺帽固接在架空输电线路的跳线横担(9)上，并且所述传感器外壳(2)的半球形面正对所述跳线的弧垂的底端且两者的最短间距为I.5 IOm ； 所述的分压电容组(5)为2 8个市售无感电容并联而成，电容值为0. 02、. 08uF的电容器组，所述匹配电阻(6)阻值为50Q或75Q，具体阻值根据同轴电缆的具体参数而定，所述分压电容组(5)的上引线与所述匹配电阻(6)的上引线并联后，再通过螺杆固接在所述传感器外壳(2)内顶端加厚处的盲孔中；所述分压电容组(5)的下引线与同轴电缆接口的地端连...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚陈果，王琪，米彦，李成祥，吴昊，龙羿，陈锐，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。