[发明专利]GIS盆式绝缘子浇筑口外置局放监测用特高频传感器

说明书

技术领域

本发明属于电气设备的绝缘状态在线监测技术领域，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。

背景技术

GIS(Gas Insulated Switchgear)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。

发明内容

本发明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。本发明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：