CN114047386A - 一种均压环表面电场强度测量装置和均压环系统 - Google Patents
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Abstract
一种均压环表面电场强度测量装置和均压环系统，均压环为设有中空腔体的环状结构，测量装置包括测量电路、电介质板、电极板和电源，测量电路设置在均压环的腔体内并与电源相连，电介质板的一面设置在均压环的外侧壁上，电极板设置在电介质板的远离均压环的外侧壁的另一面上，电极板、电介质板和均压环的侧壁共同构成电容器，用于在均压环的表面电场中进行电压采样，均压环上开设有导线孔，电极板通过第一导线经导线孔连接均压环的腔体内的测量电路，均压环的侧壁通过第二导线连接测量电路。该测量装置能够集成安装于在线运行的均压环上，对均压环工作过程中的实际表面场强进行长期准确的测量。
Description
技术领域
本发明涉及针对特定电气元件上的电场强度测量技术，特别是涉及一种均压环表面电场强度测量装置和均压环系统。
背景技术
均压环的主要作用是改善电气设备表面电位和电场分布，降低最大电场强度，减小电场不均匀程度，保障电气设备安全。因而，优化均压环结构设计，对于防止或减少空气中电晕放电，保证系统稳定运行具有重要意义。
然而，现有的对均压环结构的优化设计，通常仅依赖于从仿真层面对均压环的表面电场强度进行测量和分析，而缺少试验的验证，更缺乏能够长期、准确地在线测量均压环的实际表面电场强度的简便有效方法。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种均压环表面电场强度测量装置和均压环系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种均压环表面电场强度测量装置，用于对均压环的表面电场强度进行在线测量，所述均压环为设有中空腔体的环状结构，所述测量装置包括测量电路、电介质板、电极板和电源，所述测量电路设置在所述均压环的腔体内并与所述电源相连，所述电介质板的一面设置在所述均压环的外侧壁上，所述电极板设置在所述电介质板的远离所述均压环的外侧壁的另一面上，所述电极板、所述电介质板和所述均压环的侧壁共同构成电容器，用于在所述均压环的表面电场中进行电压采样，所述均压环上开设有导线孔，所述电极板通过第一导线经所述导线孔连接所述均压环的腔体内的所述测量电路，所述均压环的侧壁通过第二导线连接所述测量电路。
进一步地：
所述电极板和所述电介质板均为与所述均压环的外侧壁的弧形表面相适配的弧形板。
所述电源为设置在所述均压环的腔体内的电池。
所述电介质板为环氧树脂板。
所述电极板为涂覆于所述电介质板的外侧表面上的金属涂层。
所述均压环的腔体的底部开设有排水孔。
还包括与所述测量电路相连的无线通信模块，用于将测量得到电压信息通过无线传输方式发送给远端的无线接收设备。
一种均压环系统，具有均压环表面电场强度在线监测功能，包括：均压环，所述均压环为设有中空腔体的环状结构，以及安装在所述均压环上的所述均压环表面电场强度测量装置。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种均压环表面电场强度测量装置，将测量电路巧妙地配置在均压环的中空腔体内，并在所述均压环的外侧壁上设置电介质板和电极板，且以所述均压环自身的壁充当内侧的电极板，由所述电极板、所述电介质板和所述均压环的壁共同构成一个采样电容器，同时，在所述均压环上开孔以将外部的电极板的导线与均压环腔体内的测量电路相连，由此便可利用该采样电容器在均压环的表面电场中进行电压采样，并根据该电容器的电压采样信号获得场强测量结果。采用上述技术方案，本发明的均压环表面电场强度测量装置能够集成安装于在线运行的均压环上，对均压环工作过程中的实际表面场强进行长期的准确测量。
通过巧妙地将测量电路安装在均压环腔体内，并利用以均压环自身的壁充当其中一个电极板的电容器电压采样结构，一方面有效避免了测量电路对待测的表面电场造成影响，另一方面又很大程度上阻止了外界电磁场对测量电路的干扰。由于极大程度削弱了电磁干扰，本测量装置对于均压环实际表面电场强度的测量效果好，测量准确度高，可靠性强。此外，本测量装置的测量方式简便，不需要另行使用有源探头，且测量装置的大部分元件设置在均压环腔体内，减小了占位空间，能够有效满足工程实际要求，安装在电气设备的均压环上后即可以实现长期自动在线测量，操作十分便利，具有良好的安全性。
附图说明
图1为本发明一种实施例的均压环表面电场强度测量装置的俯视及透视示意图。
图2a为本发明一种实施例的均压环表面电场强度测量装置的正视及透视示意图。
图2b为本发明一种实施例的均压环表面电场强度测量装置的剖视示意图。
附图标记：(1)均压环，(2)排水孔，(3)测量电路，(4)电池，(5)导线孔，(6)第一导线，(7)第二导线，(8)电介质板，(9)电极板
具体实施方式
以下对本发明的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1至图2b，本发明实施例提供一种均压环表面电场强度测量装置，用于对均压环1的表面电场强度进行在线测量，所述均压环1为设有中空腔体的环状结构，所述测量装置包括测量电路3、电介质板8、电极板9和电源，所述测量电路3设置在所述均压环1的腔体内并与所述电源相连，所述电介质板8的一面设置在所述均压环1的外侧壁上，所述电极板9设置在所述电介质板8的远离所述均压环1的外侧壁的另一面上，所述电极板9、所述电介质板8和所述均压环1的侧壁共同构成电容器，用于在所述均压环1的表面电场中进行电压采样，所述均压环1上开设有导线孔5，所述电极板9通过第一导线6经所述导线孔5连接所述均压环1的腔体内的所述测量电路3，所述均压环1的侧壁通过第二导线7连接所述测量电路3。
本发明的均压环表面电场强度测量装置中，将测量电路3巧妙地设置在均压环1的中空腔体内，并在所述均压环1的外侧壁上设置电介质板8和电极板9，且以所述均压环1自身的壁充当内侧的电极板，由所述电极板、所述电介质板8和所述均压环1的壁共同构成一个采样电容器，同时，在所述均压环1上开设导线孔5，将外部电极板9的导线与均压环1腔体内的测量电路3相连，由此便可利用该采样电容器在均压环1的表面电场中进行电压采样，并根据该电容器的电压采样信号获得场强测量结果。通过上述技术方案，本发明的均压环表面电场强度测量装置能够集成安装于在线运行的均压环1上，对均压环1工作过程中的实际表面场强进行长期的准确测量。
如图1和图2b所示，在优选的实施例中，所述电极板和所述电介质板8均为与所述均压环1的外侧壁的弧形表面相适配的弧形板。通过这种结构能够形成可靠性好的采样电容器。
如图1和图2a所示，在优选的实施例中，所述电源为设置在所述均压环1的腔体内的电池4。在均压环1的腔体内设置电池4，通过内部电池4的方式为测量电路3供电，能够避免由于外部供电所带来的安全性问题，有利于测量装置长期可靠运行。
在优选的实施例中，所述电介质板8为环氧树脂板。
在优选的实施例中，所述电极板为涂覆于所述电介质板8的外侧表面上的金属涂层。
如图2b所示，在优选的实施例中，所述均压环1的腔体的底部开设有排水孔2。通过在均压环1腔体底部设置排水孔2，当均压环1腔体内进水后，能够利用重力从排水孔2流出均压环1腔体，避免均压环1腔体内出现水分积聚，影响设备安全。
在优选的实施例中，所述均压环表面电场强度测量装置还包括与所述测量电路3相连的无线通信模块，用于将测量得到电压信息通过无线传输方式发送给远端的无线接收设备。通过无线通信模块有利于实现远程的在线测量，操作更便利，并提升了测量过程的操作安全性。
本发明实施例还提供一种具有均压环表面电场强度在线监测功能的均压环系统，包括：均压环1，所述均压环1为设有中空腔体的环状结构，以及安装在所述均压环1上的所述均压环表面电场强度测量装置。
本发明的均压环表面电场强度测量装置和均压环系统，通过巧妙地将测量电路安装在均压环腔体内，并利用以均压环自身的壁充当其中一个电极板的电容器电压采样结构，这样一方面有效避免了测量电路对待测的均压环表面电场造成影响，另一方面又很大程度上阻止了外界电磁场对测量电路的干扰。由于极大程度削弱了电磁干扰，本测量装置对于均压环实际表面电场强度的测量效果好，测量准确度高，可靠性强。此外，本测量装置的测量方式简便，不需要另行使用有源探头，且大部分结构均安装在均压环的腔体内部，而作为余下部分的电介质板和电极板也是贴着均压环表面安装，在电气线路上的占位空间很小，能很好地适应于均压环的工作环境和条件，有效满足工程实际要求，将测量装置安装在电气设备的均压环上后即可以实现长期自动在线测量，操作十分便利，具有良好的安全性。
以下进一步描述本发明具体实施例。
如图1至图2b所示，在一个具体实施例中，测量电路3和电池4安装在均压环1的腔体内，导线孔5开在均压环1的外侧壁上，均压环1的腔体底部开设有排水孔2。第二导线7的一端连接测量电路3，另一端直接连接均压环1。第一导线6的一端连接测量电路3，另一端通过导线孔5和电极板9相连。电介质板8为安装于均压环1的外侧壁上的环氧树脂板，正好覆盖导线孔5。电极板9为电介质板8表面的金属涂层。均压环1、电介质板8、电极板9用于电压采样，导线孔5、第一导线6、第二导线7实现了测量电路3与外侧电极板9以及作为内侧电极板的均压环1的侧壁的连接。采样电压为电极板9与均压环1的电势差，根据采样电压与电介质板8的厚度可以确定均压环1的表面电场强度。实际测量时，测量电路3的处理器可根据电介质板8的已知厚度d，通过测量电路3测得电极板9与均压环1的电势差U，计算得到均压环1的表面电场强度。测量电路3根据采样电压得到测量数据后，可将数据通过无线传输方式发送给远端的接收设备。当然，测量电路3也可以直接将电压采样的结果发送给远端的接收设备，在远端设备处进行均压环表面电场强度的计算。设置在均压环1的腔体内的电池4可为测量电路3供电。排水孔2的设置可避免均压环1腔体内积聚水分，保障测量电路3正常工作和设备安全。
将测量电路3巧妙安装在均压环1腔体内，以均压环1自身充当采样电容器的电极，这种结构极大程度削弱了电磁干扰以及场强测量装置对均压环表面场强的影响，使得电场强度测量效果好，并且其结构紧凑，占位小，对电气线路影响小。
在一个示例中，采用的环氧树脂板的厚度为0.4mm，假设均压环表面场强为3kV/cm，则金属极板与均压环1的电势差仅为120V，电压可控制在较低的水平，保证设备安全工作。排水孔2的孔径为5mm，进入均压环1腔体内的水能够利用重力从排水孔2流出，避免均压环1腔体内出现水分积聚。测量电路3表面经过防潮防水处理，保障其能够长期正常工作。
本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
Claims (8)
1.一种均压环表面电场强度测量装置，用于对均压环的表面电场强度进行在线测量，所述均压环为设有中空腔体的环状结构，其特征在于，所述测量装置包括测量电路、电介质板、电极板和电源，所述测量电路设置在所述均压环的腔体内并与所述电源相连，所述电介质板的一面设置在所述均压环的外侧壁上，所述电极板设置在所述电介质板的远离所述均压环的外侧壁的另一面上，所述电极板、所述电介质板和所述均压环的侧壁共同构成电容器，用于在所述均压环的表面电场中进行电压采样，所述均压环上开设有导线孔，所述电极板通过第一导线经所述导线孔连接所述均压环的腔体内的所述测量电路，所述均压环的侧壁通过第二导线连接所述测量电路。
2.如权利要求1所述的均压环表面电场强度测量装置，其特征在于，所述电极板和所述电介质板均为与所述均压环的外侧壁的弧形表面相适配的弧形板。
3.如权利要求1或2所述的均压环表面电场强度测量装置，其特征在于，所述电源为设置在所述均压环的腔体内的电池。
4.如权利要求1或2所述的均压环表面电场强度测量装置，其特征在于，所述电介质板为环氧树脂板。
5.如权利要求1或2所述的均压环表面电场强度测量装置，其特征在于，所述电极板为涂覆于所述电介质板的外侧表面上的金属涂层。
6.如权利要求1或2所述的均压环表面电场强度测量装置，其特征在于，所述均压环的腔体的底部开设有排水孔。
7.如权利要求1至6任一项所述的均压环表面电场强度测量装置，其特征在于，还包括与所述测量电路相连的无线通信模块，用于将测量得到电压信息通过无线传输方式发送给远端的无线接收设备。
8.一种均压环系统，具有均压环表面电场强度在线监测功能，其特征在于，包括：均压环，所述均压环为设有中空腔体的环状结构，以及安装在所述均压环上的如权利要求1至7任一项所述的均压环表面电场强度测量装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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