Gis內(nèi)部高壓導(dǎo)體局部放電檢測用圓弧傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的檢測設(shè)備，具體是指GIS內(nèi)部高壓導(dǎo)體局部放電檢測用圓弧傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體絕緣的金屬封閉式組合電器(gas-1nsulatedmetal-enclosed switchgear,簡稱GIS)由于可靠性高，性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)在電力系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。但是，當(dāng)GIS發(fā)生絕緣故障時(shí)，其維修時(shí)間長，影響面積大，后果嚴(yán)重。GIS的絕緣診斷主要體現(xiàn)在局部放電的檢測上。SF6以及設(shè)備的結(jié)構(gòu)對(duì)于局部放電的特性有一定的影響。所產(chǎn)生的電流脈沖可達(dá)到納米數(shù)量級(jí)，導(dǎo)致電磁波在千兆赫茲的范圍的傳播。因而，用于GIS局部放電檢測的傳感器需要具有足夠高的靈敏度和良好的頻率響應(yīng)特性。
[0003]GIS 一般可分為單相單筒式和三相共筒式兩種形式。三相共筒型將三相元件和導(dǎo)體通過“品”字型布置集中在一個(gè)較大的筒內(nèi)，使相間絕緣充分利用SF6氣體的優(yōu)越絕緣性能。相比單相單筒式的結(jié)構(gòu)，其具有整體體積小，安裝、檢修方便，節(jié)省時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。目前，110KV電壓等級(jí)及母線可以做成三相共筒式，220KV及以上較多采用單相單筒式。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種針對(duì)三相共筒式的新型內(nèi)置式局部放電傳感器。
[0004]國內(nèi)外一直致力于GIS局部放電檢測的研宄，許多傳統(tǒng)的局部放電測量傳感器被研制出來，但其安全性、靈敏度等較低，且價(jià)格昂貴，不宜推廣。由于技術(shù)的復(fù)雜性和技術(shù)要求很高，其技術(shù)程度還不夠成熟，存在著諸多問題需要解決。
[0005]GIS局部放電傳感主要有內(nèi)置傳感和外置傳感兩種方式。外置傳感方式特別適合于已經(jīng)制造好的GIS，但其靈敏度較低，而且會(huì)遇到相對(duì)大一些的空間電磁干擾，目前研宄的外置傳感器主要有UHF傳感器、雙錐天線和縫隙天線等。內(nèi)置傳感方式具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)的突出優(yōu)點(diǎn)，目前研宄的內(nèi)置傳感器主要有平板形傳感器、錐形傳感器和圓盤形傳感器等。
[0006]重慶大學(xué)針對(duì)GIS結(jié)構(gòu)及內(nèi)部局部放電特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室GIS模擬裝置上設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的內(nèi)置式圓環(huán)天線，并對(duì)其響應(yīng)特性進(jìn)行理論分析與實(shí)際測量:從電容耦合原理角度采用方波響應(yīng)分析傳感器及整個(gè)測試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，從天線模型角度分析幅頻響應(yīng)特性。
[0007]過去的一些研宄表明，GIS的盆式絕緣子都被金屬外圈所覆蓋，因而GIS的中局部放電產(chǎn)生的電磁波有相當(dāng)一部分，從而嚴(yán)重阻礙了 UHF信號(hào)向外泄漏，極大降低了外置式檢測方法的靈敏度。此外，外置式傳感器尺徑大，易受空間電磁干擾，在現(xiàn)場應(yīng)用效果不佳。
[0008]由于GIS技術(shù)的早期設(shè)計(jì)不提供額外的布置空間，傳統(tǒng)的內(nèi)置式傳感器需要在原來的殼體上增加設(shè)置窗口以進(jìn)行傳感器的安裝。因此，傳感器只能接收到通過安裝窗口泄露出來的信號(hào)，其監(jiān)測范圍及靈敏度受到降到限制；且額外的安裝空間容易造成GIS密封不嚴(yán)，導(dǎo)致SF6氣體的泄露；窗口和傳感器的增加也使得GIS成本大大提高。此外，在GIS原有的同軸結(jié)構(gòu)均勻電場會(huì)因?yàn)榇翱诤蛡鞲衅鞯脑黾幼兊貌痪鶆?，降低了絕緣裕度，不能保證GIS運(yùn)行的安全可靠性。重慶大學(xué)的圓環(huán)天線雖然無須額外的窗口設(shè)置，但其開環(huán)結(jié)構(gòu)的天線也存在著安裝困難、安裝成本高等問題，不能投入現(xiàn)場檢測應(yīng)用。
[0009]為了解決這些問題，需要研制新型傳感器，使得傳感器在安裝時(shí)無需拆除GIS的封裝和脫氣，也不會(huì)破壞原有的電場分布；在保證其安全性和靈敏度的同時(shí)，盡可能降低其安裝使用的成本和風(fēng)險(xiǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的目的是提供GIS內(nèi)部高壓導(dǎo)體局部放電檢測用圓弧傳感器，該傳感器抗干擾能力強(qiáng)且檢測靈敏度高。
[0011]本實(shí)用新型的上述目的通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:GIS內(nèi)部高壓導(dǎo)體局部放電檢測用圓弧傳感器，其特征在于:所述的圓弧傳感器包括絕緣子以及對(duì)應(yīng)于三相高壓導(dǎo)體的三段輔助電極，所述的絕緣子具有金屬法蘭，所述的三段輔助電極為結(jié)構(gòu)相同的圓弧形，三段輔助電極分布在同一圓的圓周上，并且與所述的絕緣子同心，所述輔助電極澆注在絕緣子的環(huán)氧樹脂內(nèi)部，與絕緣子集成為一體，絕緣子套裝高壓導(dǎo)體后，所述的輔助電極也套于高壓導(dǎo)體的外側(cè)，每段輔助電極的兩端均具有一個(gè)端子，其中一個(gè)端子為接地端子，用于與金屬法蘭相連接后接地，另一個(gè)端子為檢測端子，所述檢測端子伸出絕緣子外，用于與檢測裝置相連接，所述的圓弧形傳感器能夠檢測到GIS內(nèi)部高壓導(dǎo)體局部放電所產(chǎn)生的電磁波，并且將檢測到的電磁波輸送給檢測裝置，從而判斷GIS內(nèi)部高壓導(dǎo)體是否存在局部放電。
[0012]本實(shí)用新型中，所述絕緣子為盆式絕緣子。
[0013]本實(shí)用新型中，所述的接地端子為接地螺釘。
[0014]本實(shí)用新型中，所述的檢測端子為檢測螺釘。
[0015]本實(shí)用新型中，所述接地端子、檢測端子的材料均為鋁。
[0016]本實(shí)用新型的檢測端子通過引線與檢測裝置相連接，其直徑相對(duì)較粗，以降低其阻抗，減小對(duì)測量結(jié)果的影響。
[0017]本實(shí)用新型澆注在鑄環(huán)氧樹脂材料中的圓弧形輔助電極通過螺釘與接地的外殼相連接，其主要目的是平衡和均勻靜電場的分布和消除的環(huán)氧樹脂絕緣材料和鋁制法蘭之間可能存在的空氣間隙的絕緣效果。每個(gè)弧形電極一端有一個(gè)可用來采集信號(hào)的接收點(diǎn)，可以作為一段天線通過引線與檢測裝置相連，從而達(dá)到測量目的。
[0018]本實(shí)用新型中的絕緣子垂直設(shè)置在GIS的接地外殼內(nèi)，傳感器的電極設(shè)置成圓弧形并澆注在絕緣子的環(huán)氧樹脂內(nèi)部，同時(shí)，圓柱形的高壓導(dǎo)體沿接地外殼軸線設(shè)置并穿過絕緣子，該結(jié)構(gòu)中的傳感器可以擴(kuò)大監(jiān)測面積；傳感器的電機(jī)為圓弧形，可以有效均勻場強(qiáng)，避免尖角產(chǎn)生電場強(qiáng)度突變；傳感器的位置處在絕緣子地電位側(cè)并與接地外殼金屬短接，所設(shè)計(jì)的形狀及位置經(jīng)過嚴(yán)密的分析計(jì)算，可以改善該處的電場強(qiáng)度、提高GIS原有的絕緣裕度；在絕緣子的兩側(cè)設(shè)置屏蔽罩可以改善絕緣子該處的電場強(qiáng)度、并屏蔽其包圍范圍內(nèi)的連接螺栓，防止電場強(qiáng)度不均勻?qū)е陆^緣故障。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的傳感器具有如下顯著效果:
[0020](I)安全可靠性高。該傳感器采用的是無線的工作方式，避免了布線對(duì)GIS內(nèi)部絕緣的影響；傳感器利用接收到的電磁波信號(hào)供能，不需要額外提供電源，避免了 GIS內(nèi)部取能的困難和電源安裝在GIS內(nèi)部導(dǎo)致的安全隱患。
[0021](2)抗干擾能力強(qiáng)。該傳感器能夠接收特高頻頻帶的信號(hào)，經(jīng)現(xiàn)場測試表明其抗電磁干擾能力強(qiáng)，能夠在復(fù)雜的電磁環(huán)境中正常工作。
[0022](3)接收靈敏度高。相比傳統(tǒng)的外置式和內(nèi)置式傳感器，以及純圓環(huán)形天線，具有更高的靈敏度。
[0023](4)不僅在超高頻段常被用作接收天線，在低頻段也能夠接收到一定強(qiáng)度的信號(hào)。
[0024](5)本實(shí)用新型的傳感器的預(yù)埋在絕緣子中，無須額外的安裝空間，成本低，穩(wěn)定性高，且不需要對(duì)傳感器一側(cè)供能，維護(hù)方便。圓弧結(jié)構(gòu)相比純圓環(huán)形結(jié)構(gòu)更為簡單靈活，能夠節(jié)約一定的成本可以為電力單位減少大量的物力、財(cái)力和人力，提高經(jīng)濟(jì)效益，保障電力設(shè)備的運(yùn)行安全。這都將契合和服務(wù)于當(dāng)前我國電網(wǎng)公司實(shí)施的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)大戰(zhàn)略。