CN105424209A - 一种直接接触测量高电压物体温度的传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直接接触测量高电压物体温度的传感器，括高分子绝缘体、绝缘导热陶瓷体、热电转换元件、接地屏蔽套、电信号导线以及金属导热层；绝缘导热陶瓷体位于高分子绝缘体中，且设有热电转换元件，绝缘导热陶瓷体与热电转换元件的接触面涂覆有导电层，接地屏蔽套与导电层连接，电信号导线与热电转换元件连接；绝缘导热陶瓷体的一端设有金属导热层，绝缘导热陶瓷体位于高分子绝缘体的内部一端，金属导热层外围形成有均压屏蔽罩。本发明提供的直接接触测量高电压物体温度的传感器具有承受高电压能力，克服了现有技术存在的绝缘水平不高，传感器与高电压被测物体连接部位容易因高压场强产生电晕、闪络等放电现象的问题。

Description

一种直接接触测量高电压物体温度的传感器

技术领域

本发明涉及传感器，具体是一种在高电压状态下直接接触测量高电压物体温度的传感器。

背景技术

在高压电器设备中要持续检测带高电压物体的温度，必须解决温度传感器长期运行中的绝缘问题；现有的温度传感器以测量时跟被测物体的是否接触来分类，可分为直接接触测量和非直接接触测量；非直接接触测量的方法，不存在绝缘的问题，如红外线测量，但红外测量的仪器成本很高，如要持续检测，成本会更高；直接接触测量又分为有线信号传输和无线信号传输；无线信号传输的方法是温度传感器及其信号转换电路、发送电路直接安装在被测带电物体上，温度测量信号由其发送电路通过无线电信号传输，这种方式避免为安装温度传感器后带来的绝缘问题，安装温度传感器后的高压带电物体的绝缘水平与未装差别不大，这种无线温度传感器的主要弱点是受微电子元件寿命的影响，使用寿命难以超过十年，而且一旦出现故障，必须停电检修，在电力系统中，停电检修意味着要付出一定的代价；直接接触测量的有线信号传输方法分金属导线传输和光纤传输；用金属导线传输信号的方法，测量精度高，成本较低，但要解决因为热电转换传感元件及信号线相对被测物体是低电位所带来的绝缘问题，特别是用于电力系统中长时间持续工作时的绝缘问题；用光纤传输信号的方法是以光热转换传感元件为信号探测元件，光纤为信号传输元件，也有以光纤同时为光热转换零件和信号传输元件的方法，用光纤传输；这类方法都需要对光信号进行解调，成本高昂。

在电力系统中，要求高压元器件必须承受比实际正常运行电压高数信的试验电压，称之为短时耐受电压，这种试验电压是用于评估元器件的绝缘水平，是否满足长期运行的要求，在10kV电压等级中，线路短时耐受电压为42kV(有效值)，时间为一分钟，同时要求高压对地的沿面绝缘距离，有机介质不小于240毫米，无机介质不小于100毫米；

专利号为ZL200420055437.7《高压温度传感器》描述了一种用耐高压陶瓷复合管，作为传感器探头绝缘保护的技术；CN201444084V《耐高压防击穿高压温度传感器》描述了一种将温度感应头及屏蔽套共同包封于感应头壳体内的温度传感器技术；ZL200420032229.5《高压温度传感器》描述了一种将信号导线的绝缘包裹与测量探头的绝缘体紧密连接以提高绝缘的技术。这三种结构如用于10kV电压水平的电网系统时，要求陶瓷复合管的长度大于100毫米以上。这种传感器尺寸在实际应用中就显得过大了。

专利号200610050793.3《中高压开关接触式温度传感器》描述了一种用陶瓷绝缘传热基座作为传感器探头绝缘保护的温度传感器，同上述专利号ZL200420055437.7一样，由于其金属屏蔽外壳是地电位，致使绝缘传热基座与高压物体机接触时，高压物体到金属屏蔽外壳的沿面距离要大于100mm以上，这样的尺寸在中高开关柜显得过大。

上述四种技术还有一个明显的不足是，作为直接接触测量高压物体的传感器其金属信号导线和热电转换元件均处于低电位，由于直接接触高电压物体，传感器跟被测物体接触的外表面处于被接触高电压物体等同的电压水平，这就使传感器内部电路跟传感器外部的电势差等同所处高电压场合的电压水平，由于包裹传感器内部电路的导热绝缘体厚度不可能做的较大，而使传感器的外表面电场强度过高，会在空气中产生放电现象，长时间的放电现象会损坏传感器和被测物体的绝缘。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种直接接触测量高电压物体温度的传感器，为实现上述目的本发明的具体方案如下：

一种直接接触测量高电压物体温度的传感器，包括高分子绝缘体、绝缘导热陶瓷体、热电转换元件、接地屏蔽套、电信号导线以及金属导热层；

所述绝缘导热陶瓷体位于所述高分子绝缘体中，且所述绝缘导热陶瓷体设有所述热电转换元件，所述绝缘导热陶瓷体与所述热电转换元件的接触面涂覆有导电层，所述接地屏蔽套与所述导电层无缝连接，所述电信号导线位于所述接地屏蔽层中并与所述热电转换元件连接；

所述绝缘导热陶瓷体的一端设有用于与被测物体接触的所述金属导热层；

所述高分子绝缘体为柱状，所述绝缘导热陶瓷体位于所述高分子绝缘体的内部一端，所述金属导热层外围形成有均压屏蔽罩。

优选的，所述高分子绝缘体的外壁设有伞裙状的延伸体，所述延伸体数量为一个或一个以上用于加大高压端与低压端的表面绝缘距离。

优选的，所述绝缘导热陶瓷体位于所述高分子绝缘体的中部，所述高分子绝缘体中还设有金属连接件，所述金属连接件与所述金属导热层连接，以用于连接被测物体，同时替代所述均压屏蔽罩。

优选的，所述高分子绝缘体包覆在所述待测物体的外侧，所述金属导热层位于所述待测物体与所述绝缘导热陶瓷体之间；所述高分子绝缘体外侧设有接地屏蔽层。

本发明提供的直接接触测量高电压物体温度的传感器具有承受高电压能力，克服了现有技术存在的绝缘水平不高，传感器与高电压被测物体连接部位容易因高压场强产生电晕、闪络等放电现象的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明实施1结构示意图；

图2为本发明实施2结构示意图；

图3为本发明实施3结构示意图；

图4为本发明实施4结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，一种直接接触测量高电压物体温度的传感器，包括高分子绝缘体2、绝缘导热陶瓷体1、热电转换元件5、接地屏蔽套7、电信号导线6以及金属导热层4；所述绝缘导热陶瓷体1位于所述高分子绝缘体2中，高分子绝缘体2的作用是形成足够的绝缘距离和绝缘厚度，用以保证传感器内部电路与高压被测物体间的绝缘，且所述绝缘导热陶瓷体1内设有用于放置所述热电转换元件5的内孔，所述内孔的表面涂覆有导电层8，即可以认为导电层8设于绝缘导热陶瓷体1与热电转换元件5的接触面上，所述接地屏蔽套7与所述导电层8无缝连接，所述电信号导线6位于所述接地屏蔽层7中并与所述热电转换元件5连接，导电层8和接地屏蔽套7形成一个封闭的接地屏蔽体将热电转换元件5和电信号导线6与外部高电压之间的空气间隙屏蔽，使传感器的内部空气不会产生电晕、闪络等空气被电离的放电现象，防止因放电造成的干扰信号，提高测量精度，导电层8和接地屏蔽套7直接接地，能在释放工作时的窜扰电压同时起到保护传感器电路的作用，解决当传感器被高压击穿时，防止高压窜入传感器电路；所述绝缘导热陶瓷体1的一端设有用于与被测物体接触的所述金属导热层4。

本实施例方案中，所述高分子绝缘体2为柱状，所述绝缘导热陶瓷体1位于所述高分子绝缘体2的内部一端，适用于检测待测物体的平面部位，所述金属导热层4外围还通过延伸的方式形成有均压屏蔽罩3，金属导热层4和均压屏蔽罩3屏蔽了被测物体与传感器之间的空隙，使传感器的外表面不会产生电晕、闪络等空气被电离的放电现象，其中均压屏蔽罩3也可以以独立设置的方式设于所述金属导热层4的一侧(如实施例2中的金属连接件)。

作为上述实施例方案的改进，所述高分子绝缘体2的外壁设有伞裙状的延伸体21，所述延伸体数量为一个或一个以上用于加大高压端与低压端的表面绝缘距离。

实施例2

如图2所示，实施例2整体技术方案与实施例1基本相同，包括高分子绝缘体2、绝缘导热陶瓷体1、金属导热层4、热电转换元件5、接地屏蔽套7、电信号导线6、导电层8；所不同之处在于：所述绝缘导热陶瓷体1位于所述高分子绝缘体2的中部，所述高分子绝缘体2中还设有用于连接被测物体的金属连接件10，所述金属连接件10与所述金属导热层4连接，在用于连接被测物体的同时，也起到替代均压屏蔽罩的作用，屏蔽了被测物体与传感器之间的空隙，使传感器的外表面不会产生电晕、闪络等空气被电离的放电现象。本实施例方案提供的传感器适用于检测待测物体的凸出部位。

实施例3

如图3所示，实施例3整体技术方案与实施例1基本相同，包括绝缘导热陶瓷体1、高分子绝缘体2、均压屏蔽罩3、金属导热层4、热电转换元件5、电信号导线6、接地屏蔽套7以及导电层8；所不同之处在于：当待测物体或者待测部位位于所述高分子绝缘体2的内部，如本实施例中的待测物体为T形结构时，所述高分子绝缘体2为T形管状结构，其包覆在所述待测物体的外侧，所述金属导热层4位于所述待测物体与所述绝缘导热陶瓷体1之间；所述高分子绝缘体2外侧设有接地屏蔽层9，接地屏蔽层9粘接在高分子绝缘体2的外表面并接地，用于将产生在高分子绝缘体2的外表面的感应电荷引入大地，防止高分子绝缘体2外表面的感应电荷对人体产生伤害。

实施例4

如图4所示，实施例4整体技术方案与实施例3基本相同，包括绝缘导热陶瓷体1、高分子绝缘体2、均压屏蔽罩3、金属导热层4、热电转换元件5、电信号导线6、接地屏蔽套7、导电层8以及接地屏蔽层9；所不同之处在于：热电转换元件5设于绝缘导热陶瓷体1的表面，导电层8则设于绝缘导热陶瓷体1与热电转换元件5的接触面。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种直接接触测量高电压物体温度的传感器，其特征在于：

包括高分子绝缘体、绝缘导热陶瓷体、热电转换元件、接地屏蔽套、电信号导线以及金属导热层；

所述绝缘导热陶瓷体位于所述高分子绝缘体中，且所述绝缘导热陶瓷体设有所述热电转换元件，所述绝缘导热陶瓷体与所述热电转换元件的接触面涂覆有导电层，所述接地屏蔽套与所述导电层无缝连接，所述电信号导线位于所述接地屏蔽层中并与所述热电转换元件连接；

所述绝缘导热陶瓷体的一端设有用于与被测物体接触的所述金属导热层；

所述高分子绝缘体为柱状，所述绝缘导热陶瓷体位于所述高分子绝缘体的内部一端，所述金属导热层外围形成有均压屏蔽罩。

2.如权利要求1所述的直接接触测量高电压物体温度的传感器，其特征在于：

所述高分子绝缘体的外壁设有伞裙状的延伸体，所述延伸体数量为一个或一个以上用于加大高压端与低压端的表面绝缘距离。

3.如权利要求1所述的直接接触测量高电压物体温度的传感器，其特征在于：

所述绝缘导热陶瓷体位于所述高分子绝缘体的中部，所述高分子绝缘体中还设有金属连接件，所述金属连接件与所述金属导热层连接，以用于连接被测物体，同时替代所述均压屏蔽罩。

4.如权利要求1所述的直接接触测量高电压物体温度的传感器，其特征在于：

所述高分子绝缘体包覆在所述待测物体的外侧，所述金属导热层位于所述待测物体与所述绝缘导热陶瓷体之间；

所述高分子绝缘体外侧设有接地屏蔽层。