CN116598078A - 一种电压传感器支柱绝缘子、工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电压传感器支柱绝缘子、工作方法，支柱绝缘子包括绝缘子本体，所述绝缘子本体内嵌入高压电极、屏蔽网、电场传感器、接地嵌件、二次接线端口，采用环氧树脂电绝缘材料浇注一次成型；其中，屏蔽网位于绝缘子本体中间，高压电极从绝缘子本体顶部嵌入屏蔽网后从位于屏蔽网中的电场传感器穿出，屏蔽网通过固定件与接地嵌件相连进行接地，电场传感器与二次接线端口连接。本发明提供了一种结构紧凑、可靠性高的电压传感器绝缘子，可以监测带电导线的电压值，同时保持了传统绝缘子的耐电压性能。采用环氧树脂真空浇注一次成型，表面外观整洁，绝缘性能高，局部放电量小，抗弯扭强度和爬电距离符合标准要求，在恶劣环境天气条件下可正常使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种电压传感器支柱绝缘子、工作方法，属于电气设备领域。
背景技术
随着智能电网建设水平的不断提升，很多供电设施都朝着智能化、自动化、信息化的方向发展，提高了配电网的运行效率，保证其质量。在这种背景之下，诞生了一二次融合技术。一二次融合意思就是指电力系统中的一次设备中将含有部分二次设备智能单元，让一次设备更加的智能化，一次设备内自带测量、计量、继保、监测、控制等功能。
目前已知的支柱绝缘子有许多缺点。1、传统支柱绝缘子不能够监测和测量输电线中的电压值。2、在浇注固化过程中传感器元件周围的环氧树脂材料会出现气泡和间隙，由此产生非必要的局部放电现象。3、所述环氧树脂在浇注固化过程中对于传感器元件会出现没有完全粘附和约束的情况，所以环氧树脂与传感器元件之间存在不连续性，从而产生不必要局部放电。另外，当这种带电压传感器绝缘子在冷热交替的工作环境中时，此缺点尤为存在。
发明内容
本发明提供了一种电压传感器支柱绝缘子，以监测带电导线的电压值，同时保持了传统绝缘子的耐电压性能。
本发明的技术方案是：
根据本发明的一方面，提供了一种电压传感器支柱绝缘子，包括绝缘子本体，所述绝缘子本体内嵌入高压电极1、屏蔽网2、电场传感器3、接地嵌件8、二次接线端口9，采用环氧树脂电绝缘材料6浇注一次成型；其中，屏蔽网2位于绝缘子本体中间，高压电极1从绝缘子本体顶部嵌入屏蔽网2后从位于屏蔽网2中的电场传感器3穿出，屏蔽网2通过固定件7与接地嵌件8相连进行接地，电场传感器3与二次接线端口9连接。
所述屏蔽网2呈管状体结构，且管状体结构内侧下部设有分隔网用于通过固定件7与接地嵌件8相连进行接地。
所述屏蔽网2上设有第一通孔21；所述电场传感器3设有第二通孔31；所述第一通孔21与所述第二通孔31相连通。
所述电场传感器3包括低压电极内片4、绝缘层外片5且均呈柱体状，低压电极内片4与位于低压电极内片4外周的绝缘层外片5粘合，绝缘层外片5与位于绝缘层外片5外周的屏蔽网2粘合。
所述电场传感器3中低压电极内片4上的第二通孔尺寸大于所述绝缘层外片5上的第二通孔，贯通的两个第二通孔31之间形成一个绝缘材料环32。
一种电压传感器支柱绝缘子工作方法，所述高压电极1、低压电极内片4及两者之间的环氧树脂电绝缘材料6形成电容C1，低压电极内片4、屏蔽网2及两者之间的绝缘层内片5介质形成电容C2；输电线电压Ui与高压电极1相连并传输到高压电极1，高压电极1上的电压经电容C1和电容C2实现电容分压，最后得到支柱绝缘子的输出电压U0，通过输出电压U0与输电线电压Ui的传递关系，测量输电线电压Ui；其中，输出电压U0与输电线电压Ui的传递关系为：
本发明的有益效果是：本发明提供了一种结构紧凑、可靠性高的电压传感器绝缘子，可以监测带电导线的电压值，同时保持了传统绝缘子的耐电压性能。采用环氧树脂真空浇注一次成型，表面外观整洁，绝缘性能高，局部放电量小，抗弯扭强度和爬电距离符合标准要求，在恶劣环境天气条件下可正常使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为低压电极内片和绝缘层外片的展开平面图；
图3为相对于图2的横截面图；
图4为图1中屏蔽网、低压电极内片和绝缘层外片的构造细节；
图5为低压电极内片结构示意图；
图6为绝缘层外片结构示意图；
图7为接地嵌件结构示意图；
附图标记：1-高压电极，2-屏蔽网，3-电场传感器，4-低压电极内片，5-绝缘层外片，6-环氧树脂电绝缘材料，7-固定件，8-接地嵌件，9-二次接线端口，10-信号处理设备，21-第一通孔，31-第二通孔，32绝缘材料环。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对发明做进一步的说明，但本发明的内容并不限于所述范围。
实施例1：如图1-7所示，根据本发明实施例的一方面，提供了一种电压传感器支柱绝缘子，包括绝缘子本体，其特征在于，所述绝缘子本体内嵌入高压电极1、屏蔽网2、电场传感器3、接地嵌件8、二次接线端口9，在真空条件下采用环氧树脂电绝缘材料6浇注一次成型；其中，屏蔽网2位于绝缘子本体中间，高压电极1从绝缘子本体顶部嵌入屏蔽网2后从位于屏蔽网2中的电场传感器3穿出，屏蔽网2通过固定件7与接地嵌件8相连进行接地，电场传感器3与二次接线端口9连接。该带电压传感器支柱绝缘子整体呈管状结构，管壁设置有伞裙结构，伞裙结构的上侧表面呈圆锥面，边缘为弧形；屏蔽网2通过定位螺钉和接地嵌件8连接，对屏蔽网2元件进行中心定位；另外，通过二次接线端口9连接信号处理设备10。
参考图1关于所述高压电极1呈柱体细长形状，以此方式配置在电压传感器支柱绝缘子中心轴上端处，连接与输电线路。
进一步地，参考图4，所述屏蔽网2呈管状体结构，且管状体结构内侧下部设有分隔网用于通过固定件7与接地嵌件8相连进行接地。进一步地，所述屏蔽网可以采用、接地嵌件可以采用黄铜件，高压电极可以采用铝合金。
进一步地，所述屏蔽网2上设有第一通孔21；所述电场传感器3设有第二通孔31；所述第一通孔21与所述第二通孔31相连通。环氧树脂可以在浇注过程中通过屏蔽网2上多个相同的第一通孔21，很好的避免了浇注过程中环氧树脂与屏蔽网2元件产生不需要的剥离现象。其中，屏蔽网2元件内表面与绝缘层外片5外表面相接触并互相固定约束。屏蔽网元件优选接地，这样能够对带电压导体产生的场线屏蔽电场传感器3，以便传感器检测高压电极产生的场线。所述低压电极内片4和绝缘层外片5具有各自的通孔，共同形成第二通孔31；环氧树脂在浇注过程中可以通过电场传感器3的两片所形成的第二通孔31和屏蔽网元件的第二通孔21，这种形式，环氧树脂的填充和与传感器元件的结合度得到改善，没有形成不需要的气泡和气隙，屏蔽网2元件和电场传感器3之间也不会出现不需要的错位分离情况，从而解决了上述问题。
进一步地，所述电场传感器3包括低压电极内片4、绝缘层外片5且均呈柱体状，低压电极内片4与位于低压电极内片4外周的绝缘层外片5粘合(通过胶合或粘结等方式接合在一起，避免了错位或分离问题，从而解决了环氧树脂浇注前传感器元件组装问题)，绝缘层外片5与位于绝缘层外片5外周的屏蔽网2粘合。进一步地，低压电极内片4由导电金属材料铝合金制成，绝缘层外片5由电绝缘材料环氧树脂制成，它们被叠加并结合在一起，优选地作为整体结构；由导电材料制成的低压电极内片4，能够检测高压电极1产生的电场线，在所述高压电极1和所述低压电极内片4之间形成电容耦合，输电线路的相对信号(所述高压电极中存在的电压值)可以传输到处理设备10中；氧树脂制成绝缘层外片5，通过粘合的方式，位于低压电极内片4的外表面和屏蔽网2元件内表面之间，其能够支撑低压电极内片4就位，并且能够相对于屏蔽网2元件对低压电极内片4进行电绝缘。另外，由于绝缘层外片5的外表面和屏蔽网2元件的内表面之间的交点，这样能够容易并快速地固定到位。
进一步地，参考图2-图6，所述电场传感器3中低压电极内片4上的第二通孔尺寸大于所述绝缘层外片5上的第二通孔，贯通的两个第二通孔31之间形成一个绝缘材料环32。通过第二通孔的阶梯式设计形成绝缘材料环，从而更加容易固定，并且更加牢固。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种电压传感器支柱绝缘子工作方法，所述高压电极1、低压电极内片4及两者之间的环氧树脂电绝缘材料6形成电容C1，低压电极内片4、屏蔽网2及两者之间的绝缘层内片5介质形成电容C2；输电线电压Ui与高压电极1相连并传输到高压电极1，高压电极1上的电压经电容C1和电容C2实现电容分压，最后得到支柱绝缘子的输出电压U0，通过输出电压U0与输电线电压Ui的传递关系，测量输电线电压Ui；其中，输出电压U0与输电线电压Ui的传递关系为：
工作原理过程：如图1所示，所述电压传感器支柱绝缘子是在传统绝缘子内部嵌入了高压电极1、低压电极内片4、绝缘层外片5、屏蔽网2元件和接地嵌件8，屏蔽网2元件通过定位螺钉与接地嵌件8相连进行接地。其中，高压电极1、低压电极内片4及它们之间的环氧树脂电绝缘材料6形成电容C1，低压电极内片4与屏蔽网2元件及它们之间的绝缘层内片5介质形成电容C2。因此，在实际工作中输电线电压Ui与高压电极1相连并传输到高压电极1，高压电极1上的电压经电容C1和C2实现电容分压，最后得到支柱绝缘子的输出电压U0，通过U0的值以及与输电线电压Ui的传递关系：
可达到一个监测和测量输电线电压Ui的效果。
针对电力主设备绝缘件故障频发的技术问题，本发明提出了一种传感单元内嵌于电力主绝缘的电压非接触测量新方法，基于此方法设计了一种电压传感器支柱绝缘子，该绝缘子兼有高压电压传感器与支撑绝缘子两种功能；该绝缘子采用环氧树脂真空浇注一次成型，绝缘性能高，局部放电量小，抗弯扭强度和爬电距离符合标准要求，在恶劣环境天气条件下可正常使用。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (6)
1.一种电压传感器支柱绝缘子，包括绝缘子本体，其特征在于，所述绝缘子本体内嵌入高压电极(1)、屏蔽网(2)、电场传感器(3)、接地嵌件(8)、二次接线端口(9)，采用环氧树脂电绝缘材料(6)浇注一次成型；其中，屏蔽网(2)位于绝缘子本体中间，高压电极(1)从绝缘子本体顶部嵌入屏蔽网(2)后从位于屏蔽网(2)中的电场传感器(3)穿出，屏蔽网(2)通过固定件(7)与接地嵌件(8)相连进行接地，电场传感器(3)与二次接线端口(9)连接。
2.根据权利要求1所述的电压传感器支柱绝缘子，其特征在于，所述屏蔽网(2)呈管状体结构，且管状体结构内侧下部设有分隔网用于通过固定件(7)与接地嵌件(8)相连进行接地。
3.根据权利要求1所述的电压传感器支柱绝缘子，其特征在于，所述屏蔽网(2)上设有第一通孔(21)；所述电场传感器(3)设有第二通孔(31)；所述第一通孔(21)与所述第二通孔(31)相连通。
4.根据权利要求1所述的电压传感器支柱绝缘子，其特征在于，所述电场传感器(3)包括低压电极内片(4)、绝缘层外片(5)且均呈柱体状，低压电极内片(4)与位于低压电极内片(4)外周的绝缘层外片(5)粘合，绝缘层外片(5)与位于绝缘层外片(5)外周的屏蔽网(2)粘合。
5.根据权利要求1所述的电压传感器支柱绝缘子，其特征在于，所述电场传感器(3)中低压电极内片(4)上的第二通孔尺寸大于所述绝缘层外片(5)上的第二通孔，贯通的两个第二通孔(31)之间形成一个绝缘材料环(32)。
6.一种权利要求1-5中任意一项所述的电压传感器支柱绝缘子工作方法，其特征在于，所述高压电极(1)、低压电极内片(4)及两者之间的环氧树脂电绝缘材料(6)形成电容C1，低压电极内片(4)、屏蔽网(2)及两者之间的绝缘层内片(5)介质形成电容C2；输电线电压Ui与高压电极(1)相连并传输到高压电极(1)，高压电极(1)上的电压经电容C1和电容C2实现电容分压，最后得到支柱绝缘子的输出电压U0，通过输出电压U0与输电线电压Ui的传递关系，测量输电线电压Ui；其中，输出电压U0以及与输电线电压Ui的传递关系为：
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