[发明专利]输电工程用平板型宽频传感器

说明书

技术领域

本发明属于输电工程快速陡波传感器，特别适用于特高压工程设备GIS、H-GIS中VFTO的在线快速陡波(VFTO)测量，也可用于局部放电测量和工频电压测量。

背景技术

气体绝缘变电站(GIS)、半气体绝缘变电站(H-GIS)中隔离开关操作极易产生电压幅值高、上升时间陡的快速陡波过电压(VFTO)。电压等级越高，VFTO对GIS、H-GIS的危害越大，特别是特高压工程。

当电压等级较低时(如220kV，500kV)，实际工程中都采用封装在绝缘子中的球形电容探头作为传感器，配套的低压臂电容器外置，外置的低压臂电容器以及附属引线导致测量系统寄生电感较大，获得的测量信号失真严重，而且灵敏度低。造成测量信号失真的另一个重要因素是，传感器和测量电缆之间还存在一小段引出连接导线(波阻抗达200Ω)，这段引出连接导线和测量电缆(波阻抗通常为50Ω和75Ω)之间阻抗不匹配，会发生行波的折返射。VFTO的频域范围可以达到2MHz～40MHz，这一频域的行波在阻抗不匹配的情况下必然发生局部折反射，测量的波形和计算机仿真计算的暂态波形差异极大，许多物理现象无法得到合理的解释。

VFTO测量技术研究的后续学者提出了平板电极结构传感器，平板电极和管道母线之间的分布电容形成电容分压器的高压臂电容，平板电极和接地极平板形成低压臂平板电容，并提出极板上感应的信号用锥形信号引出线和测量电缆相连接的方法。这种结构传感器的低压臂平板电极电容寄生电感小，测量系统频响特性好，灵敏度高。但是，平板电极结构传感器一直处于实验室模型研究之中，没有考虑实际应用中的密封、匹配阻抗内置安装、信号传输屏蔽防护等一系列具体的工作应用问题，更没有考虑测量系统的校准。

特高压工程即将进入大规模建设阶段，GIS、H-GIS中的VFTO在线检测不仅十分必要而且十分紧迫，需要首先解决平板电极结构传感器的实用化问题，为VFTO测量系统的校准技术发展奠定基础。

发明内容

本发明的目的是为了解决已有VFTO测量用平板型传感器存在的寄生电感大、存在过渡引线导致行波折返射而发生波形失真、没有考虑工程对传感器接入的密封可靠性与长期稳定性、传感器安装、匹配阻抗内置、同轴信号传输屏蔽线一体化连接等工程实际问题，提供一种实用化的输电工程用平板型宽频传感器，为特高压工程用GIS、H-GIS中的VFTO在线测量奠定基础；本发明也可应用超高压工程VFTO测量用传感器，可应用于GIS及H-GIS中局部放电测量与定位用传感器，还可应用于GIS及H-GIS中稳态电压(工频电压)测量用传感器。

本发明的技术方案是：一种输电工程用平板型宽频传感器，其特征在于：它包括GIS壳体1、腔体屏蔽24、电极板3、绝缘膜2、连接头5、插头11、托盘15、匹配电阻14；

腔体屏蔽24装在GIS壳体1的开孔处，电极板3隔着绝缘膜2贴靠在腔体屏蔽24上，电极板3通过绝缘的连接件5与屏蔽式插头11电连接，插头11固定在腔体屏蔽24上，连接件5与插头11之间装有一个固定在腔体屏蔽24内腔的托盘15，插头11的轴心位于托盘15的圆心，托盘15上沿圆周均布有多个并联的匹配电阻14。

如上所述的输电工程用平板型宽频传感器，其特征在于：托盘15上沿圆周均布有4～8个匹配电阻14。

如上所述的输电工程用平板型宽频传感器，其特征在于：腔体屏蔽24有一组用于观察连接头5和插头11的连接和操作的观察孔，观察孔用屏蔽环9和螺钉10遮盖。

本发明的有益效果：

1、将现有技术中用于GIS或H-GIS中VFTO测量的电容传感器、测量系统匹配电阻、信号屏蔽防护功能及连接测量电缆的插接件连接融为一体，取消了传感器和测量电缆之间的引线连接。

2、匹配电阻14安装在腔体屏蔽24内侧，不受外界电磁信号干扰，且匹配电阻是多个电阻环形均匀分布，减少了匹配电阻接入引入的寄生电感，提高了传感器频响范围。

3、电极板尺寸、电极板和腔体屏蔽间的绝缘材料厚度可以方便的调整，以改变测量系统的分压比。

4、腔体屏蔽24有观察孔，用于观测连接头5与插头11之间的连接操作，然后用屏蔽环10盖住观察孔，起到屏蔽防护作用，使得测量信号不受外界电磁波侵扰。

5、本发明的传感器即可用于GIS、H-GIS中的VFTO测量，也可用于GIS、H-GIS中的局部放电测量，还可用于GIS、H-GIS中的工频电压测量。

附图说明

图1，本发明实施例结构图；

图2，是图1中A-A处剖视图；