Uhvdc線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試用傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試用傳感器，其特征是，包括導(dǎo)體盒，導(dǎo)體盒的上下兩面可拆卸的放置在導(dǎo)體盒，導(dǎo)體盒的上面及下面分別從內(nèi)向外依次貼有絕緣板及銅膜板，導(dǎo)體盒的上下兩面及絕緣板、銅膜板上均設(shè)置有用于穿過(guò)銅線的孔，銅膜為電容器傳感器的電極。不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特高壓直流絕緣子的帶電檢測(cè)問(wèn)題，而且可以為直流絕緣子的設(shè)計(jì)和維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。
【專利說(shuō)明】UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試用傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中輸電線路絕緣子帶電檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及特高壓直流輸電線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試時(shí)使用的電容器傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著直流輸電的大力發(fā)展，掛網(wǎng)運(yùn)行的直流絕緣子的數(shù)量越來(lái)越多，在實(shí)際使用中，直流絕緣子的運(yùn)行環(huán)境比交流絕緣子的運(yùn)行環(huán)境更為惡劣，發(fā)生事故的概率更高。據(jù)資料報(bào)道和相關(guān)研宄表明，相似的地理環(huán)境，在直流高壓作用下絕緣子的金屬端頭腐蝕、污穢程度都比交流高電壓作用時(shí)更為嚴(yán)重，絕緣子的損壞率也更高。其中金屬端頭腐蝕是瓷絕緣子損壞的主要原因，而且由于極性效應(yīng)，直流輸電中的瓷絕緣子還存在離子迀移(所謂離子迀移即是絕緣子內(nèi)的堿金屬離子在直流電場(chǎng)作用下沿電場(chǎng)單方向移動(dòng))引起絕緣子電氣及機(jī)械性能的下降老化問(wèn)題。
[0003]直流絕緣子的檢測(cè)問(wèn)題日益顯得重要。因?yàn)檫\(yùn)行在線路上的絕緣子數(shù)量巨大，而只要一串絕緣子發(fā)生故障，都可能發(fā)生輸電故障，故障的后果是無(wú)法預(yù)料的。因此，為了預(yù)先發(fā)現(xiàn)絕緣子存在的缺陷，及時(shí)防止因缺陷的發(fā)展而造成的事故，對(duì)直流線路絕緣子進(jìn)行在線檢測(cè)是很有必要的。
[0004]電場(chǎng)法是一種利用絕緣子周圍電場(chǎng)分布曲線來(lái)判斷缺陷、檢測(cè)低零值絕緣子的高壓輸電線路絕緣子帶電檢測(cè)方法，但是特高壓直流電場(chǎng)測(cè)量技術(shù)的難度遠(yuǎn)超過(guò)交流電場(chǎng)。首先，直流電場(chǎng)的信號(hào)采集難度大。目前直流電場(chǎng)的測(cè)量主要有電光效應(yīng)法和電容感應(yīng)法，實(shí)驗(yàn)室研宄表明，采用直接測(cè)直流電場(chǎng)的傳感器要做得小巧、輕便，難度都很大，結(jié)果不甚理想；其次，直流電場(chǎng)受空氣中的帶電粒子密度、污穢、空氣濕度、電壓極性等因素影響，是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，分布不穩(wěn)定，且具有較大的分散性；再次，直流電場(chǎng)受絕緣子特性參數(shù)影響較大，良好資絕緣子串的縱向電場(chǎng)分布曲線與故障絕緣子的區(qū)分不明顯。直流電場(chǎng)的缺點(diǎn)決定了它不適合用來(lái)對(duì)直流絕緣子進(jìn)行在線檢測(cè)。
[0005]經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際特高壓直流輸電線路中，由于換流站裝置交流側(cè)的電壓波形不完全是正弦波，直流側(cè)的電壓也不是平滑恒定的直流，而是含有多種諧波分量，因此，沿直流絕緣子串相應(yīng)地存在直流電壓和諧波電壓的電場(chǎng)分布。當(dāng)絕緣子串存在內(nèi)部導(dǎo)通性故障或零值時(shí)，根據(jù)理論，直流電壓和諧波電壓電場(chǎng)都會(huì)在故障處發(fā)生畸變，都能給出絕緣子的故障信息。與直流電場(chǎng)相比，諧波電場(chǎng)分布相對(duì)較為穩(wěn)定，僅僅由自身電容、對(duì)地電容、對(duì)高壓導(dǎo)體電容決定，受環(huán)境影響較小，而且諧波電場(chǎng)的信號(hào)采集較為容易。因此，可以嘗試?yán)弥绷鹘^緣子串諧波電場(chǎng)對(duì)直流絕緣子進(jìn)行在線檢測(cè)。
[0006]特高壓直流輸電線路絕緣子串諧波電場(chǎng)可以用測(cè)量變電容的方法來(lái)測(cè)量，基本思想是將探頭上的感應(yīng)電壓直接調(diào)制成交變的電壓信號(hào)，然后再輸入放大器中進(jìn)行放大。這樣做的優(yōu)點(diǎn)有兩點(diǎn):其一是可降低對(duì)放大器噪聲的要求，容易達(dá)到較高的靈敏度；其二是對(duì)放大器的輸入電阻的要求有所降低，只需要滿足RC?l/?，ω為探頭調(diào)制信號(hào)的角頻率，R為測(cè)量電路總的輸入電阻，C為除探頭電容之外的測(cè)量系統(tǒng)總電容。
[0007]所謂變電容式傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為自身電容量變化的一種傳感器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開(kāi)了 UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試用傳感器，不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特高壓直流絕緣子的帶電檢測(cè)問(wèn)題，而且可以為直流絕緣子的設(shè)計(jì)和維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。UHVDC為特高壓直流輸電的簡(jiǎn)寫。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0010]UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試用傳感器，包括導(dǎo)體盒，導(dǎo)體盒的上下兩面板為可拆卸的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)體盒的上面板及下面板分別從內(nèi)向外依次貼有絕緣板及銅膜板，導(dǎo)體盒的上下兩面板及絕緣板、銅膜板上均設(shè)置有用于穿過(guò)銅線的孔，銅膜板為電容傳感器的兩個(gè)極板。
[0011]所述導(dǎo)體盒的上下兩面板均通過(guò)固定裝置固定在導(dǎo)體盒本體上。固定裝置為螺釘。
[0012]所述絕緣板四角倒圓，材質(zhì)為環(huán)氧樹(shù)脂。
[0013]所述銅膜板為一面鍍有銅膜的半導(dǎo)體板。
[0014]所述導(dǎo)體盒的材質(zhì)為鋁。
[0015]所述銅線為塑銅線，芯為軟線。
[0016]所述的絕緣板、導(dǎo)體盒的上下兩面板及銅膜板的長(zhǎng)和寬的尺寸一致。
[0017]所述銅膜板上銅膜的長(zhǎng)和寬的尺寸小于銅膜板長(zhǎng)和寬的尺寸。
[0018]電容的大小還與電容器的形狀有關(guān)系，本發(fā)明采用平板電容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要考慮在測(cè)試絕緣子周圍的諧波電場(chǎng)時(shí)能充分垂直于絕緣子的軸向。此外，由于本發(fā)明處理電路安裝于兩極間的鋁盒中，增加了傳感器的抗干擾效果，使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]該電容傳感器為一種超高壓及特高壓專用諧波電場(chǎng)測(cè)試傳感器，用它能有效的獲取超高壓及特高壓輸電線路絕緣子串周圍的諧波電場(chǎng)值。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中，1、平板電極，2、絕緣板，3、導(dǎo)體盒。

【具體實(shí)施方式】
:
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0024]如圖1所示，特高壓直流輸電線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試時(shí)使用的電容器傳感器，包括導(dǎo)體盒3，導(dǎo)體盒3的上下兩面可拆卸的放置在導(dǎo)體盒3，導(dǎo)體盒3的上面及下面分別從內(nèi)向外依次貼有絕緣板2及銅膜板，導(dǎo)體盒的上下兩面及絕緣板2、銅膜板上均設(shè)置有用于穿過(guò)銅線的孔，銅膜板為電容傳感器的兩個(gè)平板電極I。
[0025]上述絕緣板2主要將半導(dǎo)體板與鋁盒的上下兩面分開(kāi)，其尺寸大小與鋁盒上下面大小一致，能完全覆蓋鋁盒上下面；半導(dǎo)體板為銅膜的附著板，尺寸大小與鋁盒上下面及絕緣板2 —致，其作用是黏附銅膜板；銅膜尺寸大小較之鋁盒上下面和半導(dǎo)體板小，其工藝為鍍銅，其作用為電容器的兩個(gè)極。
[0026]鋁盒之上下兩個(gè)表面分別依次貼上絕緣板2、銅膜板。鋁盒上下表面、絕緣板2、銅膜板上皆打有Imm小孔，通過(guò)兩根Imm粗銅線將這三塊板子分別串聯(lián)在一起，并在銅膜板外側(cè)將銅線一端焊接在板上。
[0027]制作時(shí):首先加工一個(gè)具有一定尺寸大小的鋁盒，在鋁盒兩底面各放置一片的銅膜板，銅膜板與鋁盒之間分別放置一片絕緣板2，將鋁盒面與銅膜板隔離。則兩銅膜板形成一平板電容器，兩銅膜為該電容器的兩個(gè)電極，電極間有絕緣介質(zhì)。此電容器具有一定的電容，其他放大器等電路及電池放在導(dǎo)體盒3中，能得到良好屏蔽。鋁盒除了上下表面外，其他四面為一次性成型，上下表面板子與其他四面以3M螺釘固定。
[0028]具體實(shí)施例子:首先用2mm厚鋁板加工一個(gè)導(dǎo)體盒3，其外部長(zhǎng)、寬、高為:130mmX 58mmX 22mm,且誤差在0.2mm以內(nèi)；盒子上下兩個(gè)表面用M3螺釘固定，分別可以拆卸，并在兩塊表面上分別打開(kāi)直徑Imm的小孔；然后用兩塊長(zhǎng)、寬、高分別為:130mmX 58mmX lmm,且誤差在0.2mm以內(nèi)的半導(dǎo)體板，在板子一面鍍上長(zhǎng)、寬、高分別為:113.5mmX54mmX0.5mm,且誤差在0.2mm以內(nèi)的銅膜，還要在2塊銅膜上分別打上直徑為Imm的孔；接下來(lái)找Imm厚的絕緣板2，分別做成長(zhǎng)、寬、高為:130mmX58mmX Imm,且誤差在0.2mm以內(nèi)的兩塊板子，并分別在兩塊板子上打直徑為Imm的小孔。
[0029]分別用兩根直徑為Imm的銅線穿過(guò)鋁盒的上下兩個(gè)表面的Imm小孔，并將鋁盒上下兩個(gè)表面固定在鋁盒另外4個(gè)面上，形成一個(gè)封閉的盒子；然后將兩塊做好的絕緣板2貼在鋁盒上下兩個(gè)表面上，并讓穿過(guò)鋁盒上下面的銅線穿過(guò)絕緣板2的兩個(gè)小孔；接著分別將兩塊銅膜貼在有兩塊絕緣板2的外側(cè)，并讓穿過(guò)鋁板、絕緣板2的銅線也分別穿過(guò)銅膜上的兩個(gè)小孔，最后分別將銅線的兩個(gè)端點(diǎn)焊接在兩塊銅膜的外側(cè)表面。如圖1所示，完整的電容器高為26_，長(zhǎng)為:130_。
[0030]電容計(jì)算公式:
[0031]C= eS/d.(ε為極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，S為極板面積，d為極板間的距離)(公式I)
[0032]由(公式I)可知，被測(cè)試的電容值與電容器本身的介電常數(shù)、極板面積，極板之間的距離有關(guān)系。本發(fā)明所述銅膜板長(zhǎng)、寬、高:113.5mmX54mmX0.5mm，且長(zhǎng)、寬、高誤差范圍在2_以內(nèi)，長(zhǎng)寬高為一個(gè)具體數(shù)值范圍，主要由理論計(jì)算及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所得，其面積為固定數(shù)值6129mm2，誤差在4mm2內(nèi)。為一個(gè)專有的特殊的數(shù)值范圍。兩個(gè)極板之間的距離為26mm，該距離數(shù)據(jù)來(lái)源于理論計(jì)算與多次試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，也為一個(gè)專有的特殊數(shù)值。這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)的選側(cè)構(gòu)成了本發(fā)明的專用性及獨(dú)特性。
【權(quán)利要求】
1.UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試用傳感器，其特征是，包括導(dǎo)體盒，導(dǎo)體盒的上下兩面板為可拆卸的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)體盒的上面板及下面板分別從內(nèi)向外依次貼有絕緣板及銅膜板，導(dǎo)體盒的上下兩面板及絕緣板、銅膜板上均設(shè)置有用于穿過(guò)銅線的孔，銅膜板為電容傳感器的兩個(gè)極板。
2.如權(quán)利要求1所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試用傳感器，其特征是，所述導(dǎo)體盒的上下兩面板均通過(guò)固定裝置固定在導(dǎo)體盒本體上。固定裝置為螺釘。
3.如權(quán)利要求1所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試用傳感器，其特征是，所述絕緣板四角倒圓，材質(zhì)為環(huán)氧樹(shù)脂。
4.如權(quán)利要求1所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試用傳感器，其特征是，所述銅膜板為一面鍍有銅膜的半導(dǎo)體板。
5.如權(quán)利要求1所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試用傳感器，其特征是，所述導(dǎo)體盒的材質(zhì)為鋁。
6.如權(quán)利要求1所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試用傳感器，其特征是，所述銅線為塑銅線，芯為軟線。
7.如權(quán)利要求1所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試用傳感器，其特征是，所述的絕緣板、導(dǎo)體盒的上下兩面板及銅膜板的長(zhǎng)和寬的尺寸一致。
8.如權(quán)利要求1或7所述的UHVDC線路絕緣子周圍諧波電場(chǎng)測(cè)試用傳感器，其特征是，所述銅膜板上銅膜的長(zhǎng)和寬的尺寸小于銅膜板長(zhǎng)和寬的尺寸。
【文檔編號(hào)】G01R29/12GK104515910SQ201410779033
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】仲亮, 郭銳, 賈娟, 慕世友, 王濱海, 李建祥, 雍軍, 張峰, 程志勇, 高郎宏 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院, 山東魯能智能技術(shù)有限公司