CN114942368B - 基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头及装配方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头及装配方法，基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头中，第一汇流板内侧设有第一接地板，第二汇流板经由绝缘子支撑柱连接第一汇流板以与所述第一汇流板平行对置，所述第二汇流板设有第二接地板，所述第二接地板与第一接地板平行对置，多个碳芯电阻并联地设在所述第一接地板和第二接地板之间以形成电流测量电阻，测试电缆座接头设于所述第一汇流板的上表面的测试电缆座接头为同轴结构，芯线通过铜针连接到第二汇流板，皮线通过螺钉安装所述第一汇流板。
Description
技术领域
本发明涉及高电压大电流领域，特别是一种基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头及装配方法。
背景技术
在盆型绝缘子的实验和研究领域，通常需要测量闪络电压和闪络电流，监测闪络发生的物理过程。传统的闪络电流测量方法是采用电流线圈串入放电回路。因盆型绝缘子体积较大，闪络在径向闪络随机性等因素，电流线圈一般串入放电回路的位置处于高压端。
具体测量有两种方式：第一，用绝缘材料支撑隔离，存在支撑击穿导致高压信号串入测量回路损坏测量设备的隐患；第二，自制大直径线圈安装于高压回路位置，很可能线圈内面积太大引入其他信号干扰，导致测量误差增大。
典型盆型绝缘子/同轴径向绝缘子连接结构中绝缘子中心轴位置与金属件相连，作为绝缘子高压端；径向边缘打孔位置为绝缘子接地端，一般通过打孔位置与设备外壳连接。贯穿高压端和接地端闪络痕迹沿着绝缘子径向发展贯穿高压端和接地端。因其直径较大，闪络沿着径向在360°随机发生，闪络电流的测量非常困难。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足或缺陷，提供了一种基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头及装配方法，利用碳芯实体电阻高功率、低电感的特性，将径向电流转换到轴向，再通过电缆座和电缆连接，接入示波器，完成对径向闪络电流的测量。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。
基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头包括，
第一汇流板，其内侧设有第一接地板；
第二汇流板，其经由绝缘子支撑柱连接第一汇流板以与所述第一汇流板平行对置，所述第二汇流板设有第二接地板，所述第二接地板与第一接地板平行对置；
多个碳芯电阻，其并联地设在所述第一接地板和第二接地板之间以形成电流测量电阻；
测试电缆座接头，设于所述第一汇流板的上表面的测试电缆座接头为同轴结构，芯线通过铜针连接到第二汇流板，皮线通过螺钉安装所述第一汇流板。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头中，所述测试电缆座接头连接示波器。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头中，所述电流测量电阻阻值在几十～百毫欧范围内。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头中，第一接地板和第二接地板之间的距离为20～30mm。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头中，所述第一汇流板和第二汇流板为平行的圆环板。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头中，基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头测量的绝缘纸直径可大于1m，测量电流峰值达到百千安，测量电流前沿达5ns。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头中，绝缘子支撑柱为尼龙等绝缘支撑柱。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头中，基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头为对称结构。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头中，所述第一汇流板与设备接地端相连，第二汇流板螺纹连接绝缘子径向外侧。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的装配方法包括如下步骤，
绝缘子用螺钉安装在第一汇流板和第二汇流板上，并用螺母固定住，第一汇流板内侧设有第一接地板，所述第一汇流板与设备接地端相连，
第二汇流板经由绝缘子支撑柱连接第一汇流板以与所述第一汇流板平行对置，所述第二汇流板设有第二接地板，所述第二接地板与第一接地板平行对置，第二汇流板螺纹连接绝缘子径向外侧，
多个碳芯电阻并联地设在所述第一接地板和第二接地板之间以形成电流测量电阻，
测试电缆座接头设于所述第一汇流板的上表面的测试电缆座接头为同轴结构，芯线通过铜针连接到第二汇流板，皮线通过螺钉安装所述第一汇流板，将第一绝缘子屏蔽环和第二绝缘子屏蔽环穿过绝缘子连接。
有益效果
本发明利用两块汇流板，巧妙地将径向电流转化到轴向，解决了径向360°闪络分散性大，电流测量困难的问题。利用碳芯实体电阻的高功率、低电感特性，将数十个碳芯电阻并联，实现更大功率的测量目的，具有快速响应和大电流测量的能力，可实现对绝缘子闪络的大电流测量。本发明采用两片薄铜板等距离焊接数十个实体电阻的方法，解决了电阻焊接的难题，并通过薄铜板将电阻两端连接至两块汇流板，连接可靠，电感较小，保证了测量探头的快时间响应。将电缆座安装于汇流板接地端，芯线通过铜针与汇流板高压端相连，将电阻两端信号在较短的尺寸内转换成同轴结构输出。连线电感较小，保证测量探头的快响应。本发明具有扩展性，可根据需求调整汇流板的尺寸、并联电阻的数量等实现更大范围内闪络电流的测量。可测量绝缘纸直径可大于1m，可测量电流峰值可达到几十至百千安；可测电流前沿最快可达5ns。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的剖面结构示意图；
图2根据本发明一个实施例的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的俯视结构示意图；
图3根据本发明一个实施例的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的结构示意图。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
下面将参照附图图1至图3更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
如图1至图3所示，基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头包括，
第一汇流板1，其内侧设有第一接地板5，
第二汇流板2，其经由绝缘子支撑柱10连接第一汇流板1以与所述第一汇流板1平行对置，所述第二汇流板2设有第二接地板4，所述第二接地板4与第一接地板5平行对置，
多个碳芯电阻15，其并联地设在所述第一接地板5和第二接地板4之间以形成电流测量电阻，
测试电缆座接头8，设于所述第一汇流板1的上表面的测试电缆座接头8为同轴结构，芯线通过铜针16连接到第二汇流板2，皮线通过螺钉安装所述第一汇流板1。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的优选实施例中，所述测试电缆座接头8连接示波器。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的优选实施例中，所述电流测量电阻阻值在几十～百毫欧范围内。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的优选实施例中，第一接地板5和第二接地板4之间的距离为20～30mm。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的优选实施例中，所述第一汇流板1和第二汇流板2为平行的圆环板。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的优选实施例中，基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头测量的绝缘纸直径大于1m，测量电流峰值达到几十至百千安，测量电流前沿达5ns。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的优选实施例中，绝缘子支撑柱10为尼龙支撑柱。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的优选实施例中，基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头为对称结构。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的优选实施例中，所述第一汇流板1与设备接地端相连，第二汇流板2螺纹连接绝缘子径向外侧。
在一个实施例中，采用多个碳芯电阻15并联的形式组成电流测量电阻，根据测量电流大小可选取不同数量的碳芯电阻15并联。为了确保测量信号的信噪比，选取并联电阻阻值选在几十～百毫欧范围内。多只碳芯电阻15并联焊接于两片薄铜板保持两块铜板的距离约20～30mm。通过螺钉将薄铜板安装于两块汇流板内侧。
在一个实施例中，第一汇流板1和第二汇流板2由两块平行圆环板组成，直径按照绝缘子直径选取。其中，第二汇流板2与绝缘子径向外侧通过螺纹孔相连，第一汇流板1与设备接地端相连。这样的结构设计，使得任意角度的闪络电流均流过测量电阻，再流入大地。第一汇流板1和第二汇流板2之间采用多个绝缘子支撑柱10连接，保证电阻连接结构布置与两块汇流板之间，碳芯电阻15不受力，由支撑柱10受力。在第一汇流板1上安装电缆连接座/BNC接头8，电缆座为同轴结构，芯线通过铜针16连接到第二汇流板2，皮线直接通过螺钉安装与第一汇流板1。至此，电缆座的芯线和皮线之间与碳芯电阻15并联连接，实现对电阻两端电压信号的采集。
所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的装配方法包括如下步骤，
绝缘子3用螺钉安装在第一汇流板1和第二汇流板2上，并用螺母固定住，第一汇流板1内侧设有第一接地板5，所述第一汇流板1与设备接地端相连，
第二汇流板2经由绝缘子支撑柱10连接第一汇流板1以与所述第一汇流板1平行对置，所述第二汇流板2设有第二接地板4，所述第二接地板4与第一接地板5平行对置，第二汇流板2螺纹连接绝缘子径向外侧，
多个碳芯电阻15并联地设在所述第一接地板5和第二接地板4之间以形成电流测量电阻，
测试电缆座接头8设于所述第一汇流板1的上表面的测试电缆座接头8为同轴结构，芯线通过铜针16连接到第二汇流板2，皮线通过螺钉安装所述第一汇流板1，将第一绝缘子屏蔽环6和第二绝缘子屏蔽环7穿过绝缘子3连接。
在一个优选实施方式中，方法包括，
(1)先将绝缘子用四个螺钉安装在汇流板上，并用螺母固定住；
(2)将汇流薄铜板固定在汇流板上；
(3)将接地薄铜板固定在接地板上；
(4)用尼龙柱将将配好得汇流板和接地板连接起来，并用螺母紧固；
(5)将双头螺钉17固定在汇流板上，用螺母18紧固；
(6)将铜针16螺纹端拧在双头螺钉17上；
(7)将测试电缆头固定在接地板上，同时测试电缆头和铜针16连接起来；
(8)将高功率碳芯电阻15均匀焊接在接地板与汇流板之间的薄铜板上；
(9)将第一绝缘子屏蔽环6和第二绝缘子屏蔽环7穿过绝缘子连接起来。
本发明将同轴径向闪络电流的测量转化成轴向的电压信号。避免了同轴绝缘子闪络通道随机，电流绕过测量探头难以测量的问题。利用多个碳芯实体电阻的并联测量，解决了单电阻功率不够，发热损坏等问题。实测证实，该方式测量的闪络电流可达5kA，响应时间可小于5ns。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
Claims (7)
1.一种基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头，其特征在于：其包括，
第一汇流板，其内侧设有第一接地板；
第二汇流板，其经由绝缘子支撑柱连接第一汇流板以与所述第一汇流板平行对置，所述第二汇流板设有第二接地板，所述第二接地板与第一接地板平行对置；
多个碳芯电阻，其并联地设在所述第一接地板和第二接地板之间以形成电流测量电阻；
测试电缆座接头，设于所述第一汇流板的上表面的测试电缆座接头为同轴结构，芯线通过铜针连接到第二汇流板，皮线通过螺钉安装所述第一汇流板；
其中，所述第一汇流板和第二汇流板为平行的圆环板；
所述基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头为对称结构；
所述第一汇流板与设备接地端相连，第二汇流板螺纹连接绝缘子径向外侧。
2.根据权利要求1所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头，其特征在于：所述测试电缆座接头连接示波器。
3.根据权利要求1所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头，其特征在于：所述电流测量电阻阻值在几十～百毫欧范围内。
4.根据权利要求1所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头，其特征在于：第一接地板和第二接地板之间的距离为20～30mm。
5.根据权利要求1所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头，其特征在于：测量电流峰值达到百千安，测量电流前沿达5ns。
6.根据权利要求1所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头，其特征在于：绝缘子支撑柱为尼龙/其他绝缘材料支撑柱。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的基于碳芯电阻的同轴径向电流测量探头的装配方法，其特征在于，其包括如下步骤，
绝缘子用螺钉安装在第一汇流板和第二汇流板上，并用螺母固定住，第一汇流板内侧设有第一接地板，所述第一汇流板与设备接地端相连，
第二汇流板经由绝缘子支撑柱连接第一汇流板以与所述第一汇流板平行对置，所述第二汇流板设有第二接地板，所述第二接地板与第一接地板平行对置，第二汇流板螺纹连接绝缘子径向外侧，
多个碳芯电阻并联地设在所述第一接地板和第二接地板之间以形成电流测量电阻，
测试电缆座接头设于所述第一汇流板的上表面的测试电缆座接头为同轴结构，芯线通过铜针连接到第二汇流板，皮线通过螺钉安装所述第一汇流板，将第一绝缘子屏蔽环和第二绝缘子屏蔽环穿过绝缘子连接。
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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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