CN102628887A

CN102628887A - 高压电极放电电流传感器

Info

Publication number: CN102628887A
Application number: CN2012101077800A
Authority: CN
Inventors: 何俊佳; 贺恒鑫; 岳一石; 谢施君; 谢耀恒; 尹小根
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2012-08-08

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2^2～5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

高压电极放电电流传感器

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2^2～5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，2^2～5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，2^2～5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

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2^2～5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，2^2～5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，2^2～5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。