CN106771908A - 盆式绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器 - Google Patents

盆式绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器 Download PDF

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曹轩
崔博源
毕建刚
陈允
岳国良
袁帅
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State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
North China Electric Power University
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种盆式绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器，包括可调节传感器固定件、空间电荷检测探头、信号处理电路；可调节传感器固定件包括可调节固定带、锁扣、可移动支撑底座；可调节固定带的长度依据盆式绝缘子的周长调整，通过锁扣紧锁于盆式绝缘子上；通过可移动支撑底座用于放置空间电荷检测探头；空间电荷检测探头通过震动感应空间电荷并给引线电容充电，电容通过充电产生一个稳定电压，电压信号输入到信号处理电路。本发明为盆式绝缘子爬电检测及隐患预警提供了简便稳定的解决办法，具有良好的现场检测效果与工程实用价值，对保障GIS安全稳定运行具有重要意义。

Description

盆式绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器
技术领域
本发明涉及一种绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器，尤其涉及一种盆式绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器，属于电力系统故障检测技术领域。
背景技术
随着我国特高压输电的发展，气体绝缘组合开关设备(GIS)因其占用空间小、可靠性较高、受外界环境影响小、设备维护量低等优点得到越来越广泛应地应用。盆式绝缘子作为GIS的重要组成部分，承担着高压电极与地之间绝缘安全的重要作用。盆式绝缘子长期处于高压密封环境下，其周围的空间电荷会持续增长，空间电荷密度提高会造成盆式绝缘子沿面闪络电压降低，爬电现象加剧。裂缝缺陷作为盆式绝缘子的常见缺陷，会加剧爬电现象。此类情况下，极容易因爬电现象使得GIS的绝缘性能下降，甚至发生故障。
目前常用的绝缘子空间电荷测量技术主要有克尔效应和普克尔斯效应电光法、粉尘图法等。普克尔斯效应电光法主要利用激光发射器、分光器和BSO晶片等等光学设备组成的系统对绝缘子进行空间电荷的测量；克尔效应电光法通过两个平行的平板电极以起偏器、检偏器等光学设备组成的系统测量绝缘子电场。电光法可以测量空间电荷，但由于光学设备对工作环境要求苛刻，无法在GIS中长期稳定地对盆式绝缘子空间电荷进行测量。粉尘图法是将带点的粉尘颗粒均匀地撒在待测绝缘子表面，通过电荷吸附粉尘的情况来判断电荷分布。这种方法简单易行，但无法通过计算定量结果来判断盆式绝缘子爬电现象及所存在的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种盆式绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种盆式绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器，包括可调节传感器固定件、空间电荷检测探头、信号处理电路；可调节传感器固定件包括可调节固定带、锁扣、可移动支撑底座；可调节固定带的长度依据盆式绝缘子的周长调整，通过锁扣紧锁于盆式绝缘子上；通过可移动支撑底座用于放置空间电荷检测探头；空间电荷检测探头产生一个稳定电压信号，输入到信号处理电路。
空间电荷检测探头采用静电法测量空间电荷的原理设计，包括微型金属感应电极、振荡器、屏蔽外壳、支撑架、引线电容及接地线；金属感应电极受振荡器控制产生高频振荡，使金属感应电极与绝缘子被测部位的电容发生变化，产生一个输入到信号处理电路中的稳定电压信号。
信号处理电路包括信号放大器、滤波电路和阻抗匹配电路；信号放大器对空间电荷检测探头输入的电压信号进行放大，经滤波电路滤除干扰信号后输出至阻抗匹配电路和采集设备
可调节传感器固定件为环带状。
信号处理电路5为内置信号处理电路。
采用上述技术方案所取得的技术效果在于：
1、本发明为盆式绝缘子爬电检测及隐患预警提供了简便稳定的解决办法，具有良好的现场检测效果与工程实用价值，对保障GIS安全稳定运行具有重要意义。
2、本发明采用静电法测量空间电荷的原理设计空间电荷检测探头，优于传统的空间电荷测量方法。
3、本发明的可调节传感器固定件，使传感器可以适应不同型号的盆式绝缘子。
4、本发明通过移动支撑座，实现全方位检测盆式绝缘子空间电荷及电位的功能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中空间电荷检测探头的结构示意图；
图3是本发明中探头测量盆式绝缘子空间电荷的等效电路；
图4是本发明中信号处理电路的电路原理图；
图5是本发明中可调节传感器固定件的结构示意图；
其中：1-盆式绝缘子，2-锁扣，3-可调节固定带，4-可移动支撑底座，5-信号处理电路，6-为传感器传输线接线口，7-空间电荷检测探头，8-微型金属感应电极，9-屏蔽外壳，10-支撑架，11-振荡器，12-引线电容，13-接地线，14-信号输出线，15-3，16-2，17-4。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，盆式绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器，包括可调节传感器固定件、空间电荷检测探头7、信号处理电路5；可调节传感器固定件包括可调节固定带3、锁扣2、可移动支撑底座4；可调节固定带的长度可调，可适应不同型号的盆式绝缘子。依据盆式绝缘子的周长调整可调节固定带3的长度，通过锁扣2紧锁于盆式绝缘子上。通过可移动支撑底座4，实现检测盆式绝缘子不同部位电位的功能。
空间电荷检测探头7采用静电法测量空间电荷的原理设计，包括微型金属感应电极8、振荡器11、屏蔽外壳9、支撑架10、引线电容12及接地线13。金属感应电极8受振荡器11控制产生高频振荡，通过振荡感应空间电荷并给引线电容充电，电容通过充电产生一个稳定电压，电压信号输入到信号处理电路5中.
信号处理电路5包括信号放大器、滤波电路和阻抗匹配电路三部分组成。信号放大器对空间电荷检测探头7输入的电压信号进行放大，然后由滤波电路滤除干扰信号；最后由阻抗匹配电路与采集设备相连，将电压信号通过其信号输出线14输出，供采集设备采集。由信号处理电路产生的稳定的电压信号，即此时盆式绝缘子被测部位的电位。
可调节传感器固定件为环带状，可以紧贴在整个盆式绝缘子的外侧，空间电荷检测探头7的位置可以人工自由调整。当可调节传感器固定件锁定盆式绝缘子后，检测人员可以通过调整支撑底座4，改变空间电荷检测探头7的检测位置，检测盆式绝缘子不同部位的电位情况。当不同的位置的电位差高于百分之二十时，说明盆式绝缘子存在爬电现象及隐患，且电位差越大说明爬电现象越严重。
本发明设计的静电探头电荷泄露少，分辨率更高。测量原理为将微型金属感应电极靠近盆式绝缘子，金属感应电极受振荡器控制产生高频振荡，通过振荡感应空间电荷并给引线电容充电，电容充电产生一个稳定电压，这个电压信号由输出线传给内置信号处理电路。静电探头内部包含的引线电容12一端接微型金属感应电极8，另一端连接接地线13，引线电容Cm因为金属探头感应的电荷而产生电压信号Um：
Q1＝σ1·S (2)
式中，S为探头表面积，Q1为感应空间电荷，σ1为感应电荷密度。
由于空间电荷检测探头7与被测表面之间有等效电容Cx，被测盆式绝缘子与地之间也存在电容Cd，其等效电路图如图3所示。被测的总的空间电荷Q2计算公式为：
其中，σ2为总的电荷密度，Ud为测量位置对地电压，实际空间电荷密度为：
根据测量原理，设计了空间电荷检测探头，微型金属感应电极采用半径为5mm的圆柱型探头设计；屏蔽外壳采用铝材质制作，厚度为3mm，可以抑制电磁干扰；金属感应电极与屏蔽外壳之间的支撑架采用聚四氟乙烯材质，其引线电容Cm为21pF；相较于传统的静电探头，本发明设计的静电探头电荷泄露少，分辨率更高。
内置信号处理电路与空间电荷检测探头为一体式设计，如图4所示。
可调节传感器固定件如图5所示。通过可移动支撑底座4，实现检测盆式绝缘子不同部位电位的功能。

Claims (5)

1.一种盆式绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器，其特征在于：包括可调节传感器固定件、空间电荷检测探头(7)、信号处理电路(5)；可调节传感器固定件包括可调节固定带、锁扣、可移动支撑底座；可调节固定带的长度依据盆式绝缘子的周长调整，通过锁扣(2)紧锁于盆式绝缘子上；通过可移动支撑底座(4)用于放置空间电荷检测探头(7)；空间电荷检测探头(7)产生一个稳定电压信号，输入到信号处理电路(5)。
2.根据权利要求1所述的盆式绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器，其特征在于：空间电荷检测探头(7)采用静电法测量空间电荷的原理设计，包括微型金属感应电极8、振荡器(11)、屏蔽外壳(9)、支撑架(10)、引线电容(12)及接地线(13)；金属感应电极(8)受振荡器(11)控制产生高频振荡，使金属感应电极(8)与绝缘子被测部位的电容发生变化，产生一个输入到信号处理电路(5)中的稳定电压信号。
3.根据权利要求1所述的盆式绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器，其特征在于：信号处理电路(5)包括信号放大器、滤波电路和阻抗匹配电路；信号放大器对空间电荷检测探头(7)输入的电压信号进行放大，经滤波电路滤除干扰信号后输出至阻抗匹配电路和采集设备。
4.根据权利要求1所述的盆式绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器，其特征在于：可调节传感器固定件为环带状。
5.根据权利要求1所述的盆式绝缘子裂缝缺陷爬电检测传感器，其特征在于：信号处理电路(5)为内置信号处理电路。
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