CN202757698U - 一种可屏蔽强电磁场的温度测量探头 - Google Patents

Abstract

一种可屏蔽强电磁场的温度测量探头，包括包裹在温度测量芯片（1）外的屏蔽层，其特征是：所述的屏蔽层为由内屏蔽层（2）和外屏蔽层（3）构成的双屏蔽层，所述的温度测量芯片（1）与内屏蔽层（2）之间用导热硅脂（4）填充、内屏蔽层（2）与外屏蔽层（3）之间紧密接触，所述的内屏蔽层（2）为磁性材料铁质圆筒，所述的外屏蔽层（3）为铜（或者硬铝）金属屏蔽层。本实用新型具有如下优点：1）有效地提高被温度探头的抗电磁干扰能力，并采用涡流损耗小的材料，减小了涡流损耗，使其能更精确的反应线路温度概况。2）减小了雷电流冲击下传感器上的感应电动势，从而增加了温度传感器的使用寿命。

Description

一种可屏蔽强电磁场的温度测量探头

技术领域

本实用新型涉及一种可屏蔽强电磁场的温度测量探头。 

背景技术

电力系统中，温度是表现输电线路输送状态的重要参数，经常用温度探头来测量输电线路的温度。 

目前常见的温度测量探头是单层屏蔽结构（就是采用单层高导磁合金组成一个闭合的屏蔽体），它具有结构简单、制造方便、成本低廉的特点，不足之处是：1屏蔽系数低，一般在20~30db；2不能同时兼容强磁场和弱磁场的屏蔽；3屏蔽层暴露在外，容易受到冲击、碰撞而导致屏蔽效能的降低（高导磁合金受到冲击时，磁导率会下降）；因此，这种单层结构的超低频电磁屏蔽装置，仅适用于屏蔽要求较低的场所（电磁屏蔽系数在20~30dB；电磁屏蔽系数越高，一起设备的屏蔽要求越严），对于屏蔽要求较高的场所（电磁屏蔽系数在75~90dB），一般来说是不能实现的。 

温度测量探头一般紧靠在输电线上，当传感器附近的输电线路遭受雷击时，线路上会流过50~100kA的高频雷电流,此雷电流会产生强磁场，在传感器上将会感应出4~16MV的过电压，直接影响到传感器的寿命与正常运行。为此，对于雷电流，传感器的磁场屏蔽效能应至少达到120dB，才能保证传感器电路的可靠运行。而当目前常见的温度探头不能满足磁场屏蔽效能120dB的要求。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种可用于高压输电线路在强电磁场中可靠运行的可屏蔽强电磁场的温度测量探头。 

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下： 

一种可屏蔽强电磁场的温度测量探头，包括包裹在温度测量芯片外的屏蔽层，其特征是：所述的屏蔽层为由内屏蔽层和外屏蔽层构成的双屏蔽层。 

在上述基础上，本实用新型还可以做如下进一步的完善改进： 

所述的温度测量芯片与内屏蔽层之间用导热硅脂填充、内屏蔽层与外屏蔽层之间紧密接触。 

所述的内屏蔽层为磁性材料铁质圆筒，所述的外屏蔽层为铜（或者硬铝）金属屏蔽层。 

所述的外屏蔽层为铜或硬铝金属圆筒，并设有夹持被测导线的圆筒形夹具。 

所述的内屏蔽层圆筒为铁质迭片制成，薄铁片厚0.1mm，共30层。 

与现有技术相比，本实用新型所提供上述技术方案具有如下优点： 

1）有效地提高被温度探头的抗电磁干扰能力，并采用涡流损耗小的材料，减小了涡流损耗，使其能更精确的反应线路温度概况； 

2）减小了雷电流冲击下传感器上的感应电动势，从而增加了温度传感器的使用寿命。 

附图说明

图1为本实用新型屏蔽结构示意图。 

具体实施方式 

以下结合图1和实施例对本实用新型做进一步的说明。 

如图1所示，本实用新型的可屏蔽强电磁场的温度测量探头实质为带强电磁场双屏蔽结构的温度测量探头，包括包裹在温度测量芯片1外的屏蔽层，屏蔽层为由内屏蔽层2和外屏蔽层3构成的双屏蔽层，温度测量芯片1与内屏蔽层2之间用导热硅脂4填充、内屏蔽层2与外屏蔽层3之间紧密接触，保证良好的导热效果，内屏蔽层2为磁性材料铁质圆筒，用于屏蔽工频强磁场，外屏蔽层3为铜金属屏蔽层，用于屏蔽强电场，内屏蔽层2圆筒为铁质迭片制成，薄铁片厚0.1mm，共30层。 

磁性材料屏蔽圆筒2采用涡流损耗小的材料，不会在强工频磁场下发热；铜金属屏蔽层3兼有固定功能，能够紧固在被测物体上，铜金属屏蔽层3还兼有防腐防锈功能，能够保护测量芯片1和屏蔽圆筒2不受环境中的水分侵蚀。 

由于电磁波在良导体中衰减很快，把由导体表面衰减到表面值的1/e（约36.8％）处的厚度称为趋肤厚度（又称透入深度），用d表示，有 

其中μ和σ分别为屏蔽材料的磁导率和电导率。 

对于纯铜，电导率5.8*107S/m，相对磁导率为1，50Hz下的透入深度为9.45mm，500kHz下的透入深度为0.094mm，每深入一个透入深度，电磁场衰减e倍，即衰减2.71828倍。则在500kHz，想要达到120dB，需要1.3mm（0.094*ln106）。在工频下想要达到40dB需要43.52mm。 

对于铁，相对磁导率按1000计算，电导率107S/m，50Hz下的透入深度为0.712mm，500kHz下的透入深度为0.00712mm，每深入一个透入深度，电磁场衰减e倍，即衰减2.71828倍。则在500kHz，想要达到120dB，需要0.098mm；在50Hz下衰减100倍，需要3.28mm。 

本实施例考虑采用3mm铜质圆筒（或者硬铝）作为金属屏蔽层3，采用3mm铁质圆筒作为磁性屏蔽层2。铜质圆筒上具有夹持被测导线的圆筒形夹具,起到连接紧固被测导线与温度传感器的作用，同时能够将被测导线的温度传递到圆筒内部。 

由于铜导电率与导热率均优于铁，抗氧化能力强于铁，因此使用厚3mm铜作为导线夹与外屏蔽壳，同时可以起到静电屏蔽的效果。 

由于铁的磁导率较大，对磁场屏蔽效果明显好于铜。因此，采用铁作为内屏蔽壳的材料。同时考虑到涡流效应，内层铁筒采用铁质迭片，薄铁片厚0.1mm，共30层，这种设计有效的降低了铁屏蔽层的涡流损耗。 

温度测量芯片采用DS18B20，通过导热硅脂与屏蔽层2紧密接触。屏蔽层2外表面直径与屏蔽层3内表面直径紧密配合，保证两者的紧密接触。 

本实施例中，传感器的外屏蔽层3的上端为长100mm,内径23mm，外径28mm的空心圆柱体导线夹，下端为长方体，长40mm宽26mm,中部有直径为20mm圆柱型深孔。内层屏蔽层2采用无棱角的、闭合的筒体结构的薄铁板迭片，薄铁片厚0.1mm，共30层，筒壁3mm厚，外直径20mm，高度10cm，两者紧密接触，共同组成双层屏蔽系统。外层的铜制导线夹起到固定仪器与静电屏蔽的作用，内层的铁圆筒起到静磁屏蔽与强电磁屏蔽的作用。采用这种结构屏蔽了外部强电磁场以保证屏蔽壳内的温度传感器能在雷电流流经导线的情况下正常工作。 

Claims (5)

1.一种可屏蔽强电磁场的温度测量探头，包括包裹在温度测量芯片（1）外的屏蔽层，其特征是：所述的屏蔽层为由内屏蔽层（2）和外屏蔽层（3）构成的双屏蔽层。

2.根据权利要求1所述的可屏蔽强电磁场的温度测量探头，其特征是：所述的温度测量芯片（1）与内屏蔽层（2）之间用导热硅脂（4）填充、内屏蔽层（2）与外屏蔽层（3）之间紧密接触。

3.根据权利要求2所述的可屏蔽强电磁场的温度测量探头，其特征是：所述的内屏蔽层（2）为磁性材料铁质圆筒，所述的外屏蔽层（3）为铜或硬铝金属屏蔽层。

4.根据权利要求3所述的可屏蔽强电磁场的温度测量探头，其特征是：所述的外屏蔽层（3）为铜或硬铝金属圆筒，并设有夹持被测导线的圆筒形夹具。

5.根据权利要求4所述的可屏蔽强电磁场的温度测量探头，其特征是：所述的内屏蔽层（2）圆筒为铁质迭片制成，薄铁片厚0.1mm，共30层。

Images