CN103529278A - 一种gis带电显示用安全型嵌入式传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GIS带电显示用安全型嵌入式传感器，包括部分深入金属壳体内的连接法兰，连接法兰位于金属壳体内的一端设置有金属平板，连接法兰的另一端设置有绝缘板，连接法兰中间的通孔内设置有圆柱电极，圆柱电极的一端连接金属平板，圆柱电极的另一端穿过绝缘板连接二次电缆，还包括电容器，电容器的一个引脚连接圆柱电极，电容的另一个引脚接地。本发明通过增设用于安全保护的电容器，电容器的一个引脚连接圆柱电极，电容器的另一个引脚接地，当传感器引出端二次电缆接线端子发生压接不良或者断线时，可根据电容分压的原理降低传感器引出端和二次电缆的电压，杜绝安全隐患，避免人身伤害，结构简单，易于实现。

Description

一种GIS带电显示用安全型嵌入式传感器
技术领域
本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种GIS带电显示用安全型嵌入式传感器。
背景技术
随着经济社会的不断发展，GIS/H-GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）因占地面积小、维护周期长、安全可靠性高等优点得到了越来越多的应用，特别是在高压领域（110kV及以上）中的应用更为广泛。
与敞开式开关设备相比，GIS/H-GIS更不易直观地判断设备是否带电，因此，GIS/HGIS中普遍配置有可靠性较高的高压带电检测装置，用于判断高电压设备主回路有无电压，并为其它控制设备提供逻辑输出接点。
作为高压带电检测装置的传感器，其功能是为高压带电检出装置4提供微弱电流信号，电流信号经高压带电检出装置4处理后通过灯光显示和接点输出即可实现高压带电的检测和联锁。为保证绝缘的可靠性，传感器与高压导体2间采用耦合电容的工作原理。GIS/H-GIS采用的是管道母线，其高压导体2置于接地的全封闭金属壳体1内，金属壳体1内部充入一定压力的SF6气体作为绝缘介质。为了把传感器嵌入到管道母线金属壳体1中与高压导体2形成耦合电容，需要在金属壳体1上开孔进行安装。传感器包括部分深入金属壳体1内的连接法兰，连接法兰位于金属壳体1内的一端设置有金属平板，连接法兰的另一端设置有绝缘板，连接法兰中间的通孔内设置有圆柱电极，圆柱电极的两端分别连接金属平板和二次电缆3。如图1所示，传统GIS用高压带电检测装置的传感器设置了一个金属平板，金属平板与高压导体2仅形成一对“棒-板”耦合电容                                               
Figure 2013105053496100002DEST_PATH_IMAGE002
；同时，金属平板与GIS壳体间还形成一个很小的“板-壳”电容
Figure 2013105053496100002DEST_PATH_IMAGE004
，耦合的小电流将通过二次电缆3直接传输至高压带电检出装置4；由于高压带电检出装置4内阻极小，在正常情况下，传感器引出端M上的电位接近于零；但是，如果传感器引出端的二次电缆接线端子发生压接不良或者断线的话，根据电容分压原理，传感器引出端M电压
Figure 2013105053496100002DEST_PATH_IMAGE006
=（0.2～0.5）E ，E为高压导体2电压，传感器引出端M上的电压U将升高至危险电压级别，极易造成人身伤害，导致安全事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种GIS带电显示用安全型嵌入式传感器，能够避免现有高压带电检测装置在传感器引出端二次电缆接线端子发生压接不良或者断线时引发的安全隐患，避免人身伤害。
本发明采用下述技术方案：
一种GIS带电显示用安全型嵌入式传感器，包括部分深入金属壳体内的连接法兰，连接法兰位于金属壳体内的一端设置有金属平板，连接法兰的另一端设置有绝缘板，连接法兰中间的通孔内设置有圆柱电极，圆柱电极的一端连接金属平板，圆柱电极的另一端穿过绝缘板连接二次电缆，还包括电容器，电容器的一个引脚连接圆柱电极，电容的另一个引脚接地。
所述的连接法兰与绝缘板之间设置有密封圈。
所述的金属平板与连接法兰、圆柱电极与连接法兰之间均设置有绝缘气隙。
所述的绝缘板采用环氧树脂。
所述的金属平板表面粗糙度在Ra 6.3以下。
所述电容器的电容值为高压导体与金属平板配合形成的“棒-板”电容的电容值的8000倍以上；电容器的电容值为高压导体与金属壳体配合形成的“板-壳”电容的电容值的8000倍以上。
还包括设置在连接法兰上的元器件保护箱，元器件保护箱内设置有端子座，二次电缆通过端子座连接圆柱电极，元器件保护箱底部设置有出线口。
所述的电容器的引脚通过元器件保护箱箱体接地。
本发明通过增设用于安全保护的电容器，电容器的一个引脚连接圆柱电极，电容器的另一个引脚接地，当传感器引出端二次电缆接线端子发生压接不良或者断线时，可根据电容分压的原理降低传感器引出端和二次电缆的电压，杜绝安全隐患，避免人身伤害，结构简单，易于实现。
附图说明
图1为传统GIS用高压带电检测装置传感器的工作原理图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为图2的AA向剖视图；
图4为本发明所述传感器的工作原理图。
具体实施方式
如图2至图4所示，本发明固定在管道母线全封闭金属壳体1上的连接法兰5，连接法兰5的一端深入金属壳体1。连接法兰5位于金属壳体1内的一端设置有金属平板6，连接法兰5的另一端设置有绝缘板7，连接法兰5中间的通孔内设置有圆柱电极8，圆柱电极8的一端连接金属平板6，圆柱电极8的另一端穿过绝缘板7连接二次电缆3。
在安装调试阶段或其它意外情况下，可能会因传感器引出端M未能与二次电缆3有效压接而导致内部元件产生危险的电压，造成人员伤亡。因此，本发明还增设有用于安全保护的电容器
Figure 2013105053496100002DEST_PATH_IMAGE008
，电容器的一个引脚连接圆柱电极8，电容器
Figure 671577DEST_PATH_IMAGE008
的另一个引脚接地。电容器
Figure 388997DEST_PATH_IMAGE008
电容值一般选取为高压导体2与金属平板6配合形成的“棒-板”电容
Figure 784207DEST_PATH_IMAGE002
以及金属平板6与金属壳体1配合形成的“板-壳”电容
Figure 598579DEST_PATH_IMAGE004
的电容值的8000倍以上。在正常情况下，因高压带电检出装置4内阻极小，电容器
Figure 358724DEST_PATH_IMAGE008
不会影响到信号精度。而当传感器引出端M未能与二次电缆3有效压接时，如图4所示，根据电容分压的原理，传感器引出端M电压
Figure 2013105053496100002DEST_PATH_IMAGE010
 <<E ， E为高压导体2电压,即传感器引出端M和二次电缆3的电压U可被限制在一个安全的范围内，不会对人体造成伤害。
在工作过程中，穿过连接法兰5中间通孔的圆柱电极8一侧为空气，另一侧为作为绝缘介质的SF6气体9。由于SF6气体9压力数倍于大气压，为了保证GIS所需要的优良的气密性，连接法兰5与绝缘板7之间设置有密封圈，并将其安装在绝缘板7与连接法兰5的接触面上的凹槽内。
由于连接法兰5固定在接地的管道母线全封闭金属壳体1上，连接法兰5上属于地电位。在信号采集过程中，需要通过圆柱电极8采集电流信号，必须保证金属平板6与连接法兰5、圆柱电极8与连接法兰5之间相互绝缘。因此，本发明中，金属平板6与连接法兰5、圆柱电极8与连接法兰5之间均设置有绝缘气隙。绝缘气隙的实现依赖于绝缘板7，绝缘板7采用的是机械强度高、绝缘性能强的环氧树脂材料。
金属平板6可与高压导体2就配合成“棒—板”电容器
Figure 625758DEST_PATH_IMAGE008
，通过调整高压导体2与金属平板6之间的距离以及金属平板6的面积可将二者形成的“棒—板”耦合电容的电容值调至实际所需的范围内。在根据高压带电检出装置4实际需要的电容值设计金属平板6外形尺寸的同时，还需控制金属平板6表面粗糙度在Ra 6.3以下，确保金属平板6表面场强在允许的范围内。
为了保护设置在连接法兰5上的各种元器件，本发明还在连接法兰5上设置有元器件保护箱10，可有效防止外部污秽、水分等对电气元件造成损坏，大大延长了本发明的使用寿命。元器件保护箱10内设置有端子座11，圆柱电极8的一端通过导线连接端子座11，二次电缆3连接端子座11后通过出线口12引出。电容器
Figure 431220DEST_PATH_IMAGE008
的引脚可通过元器件保护箱10箱体接地。
本发明中，传感器的嵌入部分通过二次电缆3引出至高压带电检出装置4，形成“高压导体2—嵌入部分—二次电缆3—高压带电检出装置4—接地”之间的闭合回路，回路中的容性电流信号经高压带电检出装置4处理后通过灯光显示和接点输出即可实现高压带电的检测和联锁。

Claims (8)

1.一种GIS带电显示用安全型嵌入式传感器，包括部分深入金属壳体内的连接法兰，连接法兰位于金属壳体内的一端设置有金属平板，连接法兰的另一端设置有绝缘板，连接法兰中间的通孔内设置有圆柱电极，圆柱电极的一端连接金属平板，圆柱电极的另一端穿过绝缘板连接二次电缆，其特征在于：还包括电容器，电容器的一个引脚连接圆柱电极，电容的另一个引脚接地。
2.根据权利要求1所述的GIS带电显示用安全型嵌入式传感器，其特征在于：所述的连接法兰与绝缘板之间设置有密封圈。
3.根据权利要求2所述的GIS带电显示用安全型嵌入式传感器，其特征在于：所述的金属平板与连接法兰、圆柱电极与连接法兰之间均设置有绝缘气隙。
4.根据权利要求3所述的GIS带电显示用安全型嵌入式传感器，其特征在于：所述的绝缘板采用环氧树脂。
5.根据权利要求4所述的GIS带电显示用安全型嵌入式传感器，其特征在于：所述的金属平板表面粗糙度在Ra 6.3以下。
6.根据权利要求5所述的GIS带电显示用安全型嵌入式传感器，其特征在于：所述电容器的电容值为高压导体与金属平板配合形成的“棒-板”电容的电容值的8000倍以上；电容器的电容值为高压导体与金属壳体配合形成的“板-壳”电容的电容值的8000倍以上。
7.根据权利要求6所述的GIS带电显示用安全型嵌入式传感器，其特征在于：还包括设置在连接法兰上的元器件保护箱，元器件保护箱内设置有端子座，二次电缆通过端子座连接圆柱电极，元器件保护箱底部设置有出线口。
8.根据权利要求7所述的GIS带电显示用安全型嵌入式传感器，其特征在于：所述的电容器的引脚通过元器件保护箱箱体接地。
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