CN102628887A - 高压电极放电电流传感器 - Google Patents
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Abstract
高压电极放电电流传感器,属于高电压测量元件,解决现有电流传感器无法准确测量高压电极放电电流的问题。本发明包括传感元件及套于其外的屏蔽外壳,传感元件由22~5个厚膜电阻沿上、下紫铜圆盘圆周等间隔排列,构成鼠笼型电阻阵列;所述屏蔽外壳为金属圆筒,金属圆筒顶面边缘固接接线端子,射频同轴连接器垂直安装于金属圆筒底面中心,导线一端穿过下紫铜圆盘和金属圆筒底面中心并与两者绝缘、与射频同轴连接器的信号端连接,导线另一端连接上紫铜圆盘中心,上紫铜圆盘上表面中心垂直连接电极连接件。本发明电流测量范围可从几十毫安到几千安,频率范围为直流到100兆赫兹,测量准确度可达到0.5%,为高压电极放电电流测量提供了优良的器件。
Description
技术领域
本发明属于高电压测量元件,具体涉及一种高压电极放电电流传感器。
背景技术
在超/特高压输电线路的设计中,空气间隙的选择非常重要,当空气间隙较短时,各高压电极间可能会产生放电现象,造成事故。当空气间隙较长时,会显著增加输电线路各设备的尺寸,对线路建设的成本产生重要影响。因此,安全、合理的空气间隙的选择对超/特高压输电线路设计有着重要的现实意义。
通过研究高压电极的放电特性,可以确定各电极结构下超/特高压合理空隙间隙。放电电流是研究高压电极放电特性的重要参数,放电电流的准确测量可以为高压电极放电特性研究提供重要支持。高压电极放电电流的特点为幅值范围大(数十毫安至数千安),频带宽(直流至数十兆赫兹)。目前对高频电流的测量主要采用罗氏线圈和分流器作为传感器。罗氏线圈通过耦合待测电流产生的交变磁场实现测量,其测量原理使其无法实现对低频以及直流信号的测量。分流器采用桶状或盘状的康铜材料作为传感元件,其阻值最大仅为数十毫欧,主要用来测量千安级大电流信号,无法实现对毫安级小电流信号的准确测量。
综上所述,罗氏线圈和分流器都无法实现对高压电极放电电流信号的准确测量。
发明内容
本发明提供一种高压电极放电电流传感器,解决现有电流传感器无法准确测量高压电极放电电流的问题。
本发明所提供的一种高压电极放电电流传感器,包括传感元件及套于其外的屏蔽外壳,其特征在于:
所述传感元件由22~5个厚膜电阻和上紫铜圆盘、下紫铜圆盘构成,上、下紫铜圆盘同轴平行排列,22~5个厚膜电阻分别与上、下紫铜圆盘平面垂直,沿上、下紫铜圆盘圆周等间隔排列,并联于上、下紫铜圆盘圆周之间,形成鼠笼型电阻阵列;
所述屏蔽外壳为与上、下紫铜圆盘同轴的金属圆筒,金属圆筒底面与所述下紫铜圆盘贴合并通过螺栓紧固,金属圆筒顶面边缘固接对称分布的接线端子,射频同轴连接器垂直安装于金属圆筒底面中心,导线一端穿过下紫铜圆盘和金属圆筒底面中心并与两者绝缘、与射频同轴连接器的信号端连接,导线另一端连接上紫铜圆盘中心,上紫铜圆盘上表面中心垂直连接电极连接件,所述电极连接件从金属圆筒顶面中心通孔穿出并与金属圆筒绝缘。
所述的高压电极放电电流传感器,其特征在于:
所述各厚膜电阻的电阻值相等,均为1~1000欧姆,各厚膜电阻的电感值小于40纳亨,22~5个厚膜电阻并联阻值R=10/I,待测电流I为100毫安~1000安,与待测高压电极有关。
所述的高压电极放电电流传感器,其特征在于:
所述电极连接件为紫铜杆,其顶端具有外螺纹。
本发明中,传感元件由厚膜电阻采用同轴结构并联,导线布置于同轴结构的轴心处,各厚膜电阻由于沿圆周均匀布置,产生磁场在轴心处相互抵消,消除厚膜电阻产生磁场对采样信号的干扰,既提高了传感器的量程上限,又可以通过并联降低传感器的本体电感,提高传感器频带。上下紫铜圆盘分别位于厚膜电阻两端,紫铜材料拥有优良的导电性能,起支撑和均流作用;由于同轴电缆具有较好的屏蔽性能,因此输出测量信号采用射频同轴连接器;可十分方便地与示波器等设备连接。
屏蔽外壳采用铁磁材料制作,用来屏蔽外部电磁场对传感元件的干扰,同时用来降低传感元件的杂散参数,接线端子用来连接高压引线。电极连接件为紫铜杆,其顶端具有外螺纹,便于与高压电极实现良好的电气连接。
本发明电流测量范围可从几十毫安到几千安,频率范围为直流到100兆赫兹,测量准确度可达到0.5%,为高压电极放电电流测量提供了优良的器件。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图;
图2为本发明实施例的外观示意图;
图3为本发明的使用状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
如图1、图2所示,本发明实施例包括传感元件及套于其外的屏蔽外壳1;传感元件由16个厚膜电阻2和上紫铜圆盘3、下紫铜圆盘4构成,上、下紫铜圆盘同轴平行排列,16个厚膜电阻2分别与上、下紫铜圆盘平面垂直,沿上、下紫铜圆盘圆周等间隔排列,并联于上、下紫铜圆盘圆周之间,形成鼠笼型电阻阵列;
所述屏蔽外壳1为与上、下紫铜圆盘同轴的金属圆筒,金属圆筒底面与所述下紫铜圆盘4贴合并通过螺栓紧固,金属圆筒顶面边缘固接对称分布的接线端子5,射频同轴连接器6垂直安装于金属圆筒底面中心,导线7一端穿过下紫铜圆盘4和金属圆筒底面中心并与两者绝缘、与射频同轴连接器6的信号端连接,导线7另一端连接上紫铜圆盘3中心,上紫铜圆盘3上表面中心垂直连接电极连接件8,所述电极连接件8从金属圆筒顶面中心通孔穿出并与金属圆筒绝缘。
传感元件由16个电阻值为240欧姆,电感值为40纳亨的厚膜电阻采用同轴结构并联,并联后传感器阻值为15欧姆,电感值为2.5纳亨。
屏蔽外壳1采用铁磁材料制作,用来屏蔽外部电磁场对传感元件的干扰,同时用来降低传感元件的杂散参数,接线端子5用来连接高压引线。电极连接件8为紫铜杆,其顶端具有外螺纹,便于与高压电极实现良好的电气连接。
如图2所示,本发明整体为圆桶结构,传感元件屏蔽于屏蔽外壳1中,仅露出电极连接件8以及射频同轴连接器6,最大程度屏蔽外界电磁场对测量的干扰。
如图3所示,使用本发明时,使用铜带10将高电压连接至接线端子5,电极连接件8连接用于放电研究的高压电极11,同轴电缆9连接至射频同轴连接器6,用来将传感器输出信号连接至采集装置。
Claims (3)
1. 本发明所提供的一种高压电极放电电流传感器,包括传感元件及套于其外的屏蔽外壳(1),其特征在于:
所述传感元件由22~5个厚膜电阻(2)和上紫铜圆盘(3)、下紫铜圆盘(4)构成,上、下紫铜圆盘同轴平行排列,22~5个厚膜电阻(2)分别与上、下紫铜圆盘平面垂直,沿上、下紫铜圆盘圆周等间隔排列,并联于上、下紫铜圆盘圆周之间,形成鼠笼型电阻阵列;
所述屏蔽外壳(1)为与上、下紫铜圆盘同轴的金属圆筒,金属圆筒底面与所述下紫铜圆盘(4)贴合并通过螺栓紧固,金属圆筒顶面边缘固接对称分布的接线端子(5),射频同轴连接器(6)垂直安装于金属圆筒底面中心,导线(7)一端穿过下紫铜圆盘(4)和金属圆筒底面中心并与两者绝缘、与射频同轴连接器(6)的信号端连接,导线(7)另一端连接上紫铜圆盘(3)中心,上紫铜圆盘(3)上表面中心垂直连接电极连接件(8),所述电极连接件(8)从金属圆筒顶面中心通孔穿出并与金属圆筒绝缘。
2.如权利要求1所述的高压电极放电电流传感器,其特征在于:
所述各厚膜电阻的电阻值相等,均为1~1000欧姆,各厚膜电阻的电感值小于40纳亨,22~5个厚膜电阻并联阻值R=10/I,待测电流I为100毫安~1000安,与待测高压电极有关。
3.如权利要求1或2所述的高压电极放电电流传感器,其特征在于:
所述电极连接件为紫铜杆,其顶端具有外螺纹。
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