CN202855903U - 一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电力工程技术领域的监测传感器，具体是一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，其特征在于：包括依次连接的天线锥体、聚四氟乙烯绝缘套筒、天线反射盘和SMA连接器；天线锥体由锥体顶端加装的半圆顶、圆锥体及圆锥末端细圆柱构成；圆锥末端细圆柱置于聚四氟乙烯绝缘套筒内部；聚四氟乙烯绝缘套筒置于天线反射盘中间的通孔中。本实用新型的积极效果是：频带较宽，可以在很大范围内上接收局部放电信号的频域分量，便于后期的处理，如频谱分析及模式识别等；阻抗接近50，且为非对称天线，可与同为非对称结构的50同轴电缆匹配；方向性好，可以灵敏接收各个方向的特高频信号；结构简单，加工方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力工程技术领域的监测传感器，具体是一种对于电力变压器内部局部放电进行在线监测的盘椎天线。
背景技术
电力系统是国民经济的重要支撑，同时也是世界上最复杂的人工网络。保持电网稳定是一项重要的发展民生与经济的任务，同时也受很多因素的制约。变压器作为电网中传输与转换电能的最主要载体，是支撑电网的重要支点，其重要性不言而喻。国内外经验表明，变压器故障早期往往伴随有局部放电现象，因此有效地监测局部放电从而避免变压器故障成为保障变压器正常工作、维持电网稳定的重要措施。
迄今为止，我国电网中在运行的大型变压器多为油浸式变压器，其内部局部放电由于维持时间较短，通常小于1纳秒，往往会发射高频、超高频甚至特高频信号。基于此现象，监测特高频信号即可实时监测局部放电现象，称为特高频法。近十年中，由于其信噪比高、天线与变压器无直接电连接等优点，特高频法得到了越来越多的关注。实现特高频法的主要部件之一即为特高频天线。
特高频天线的工作频带在300MHz以上，其性能好坏直接影响着特高频信号的接收及后续的信号处理。目前应用于变压器在线监测领域的天线主要由平面等角螺旋天线、阿基米德天线等对称平面天线，实际应用经验表明，上述天线结构复杂，阻抗匹配要求高，可变设计参数较少，低频性能受尺寸影响较大。
实用新型内容
本实用新型的技术目的是克服现有技术中的问题，提供一种用于变压器内部局部放电的盘锥天线，其优点是结构简单、频带宽、驻波比小、方向性好，且为非对称天线，与高频同轴电缆匹配时无需巴伦（即平衡不平衡转换器），可直接与之相连。
为实现本实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案为：一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，其特征在于：包括依次连接的天线锥体、聚四氟乙烯绝缘套筒、天线反射盘和SMA连接器。
前述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，所述的天线锥体由锥体顶端加装的半圆顶、圆锥体及圆锥末端细圆柱构成。
前述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，所述圆锥末端细圆柱置于聚四氟乙烯绝缘套筒内部，且与聚四氟乙烯绝缘套筒内壁紧配合；聚四氟乙烯绝缘套筒置于天线反射盘中间的通孔中，并与通孔内壁紧配合。
前述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，所述的天线锥体材质为铜；所述的半圆顶半径为50mm；圆锥体顶端直径为100mm，末端直径为10mm，高度为50mm；圆锥末端细圆柱直径为6mm，长度为20mm。
前述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，所述的天线反射盘材质为铜，形状为圆柱形，直径为80mm，厚度为6mm；天线反射盘的中心含一通孔，通孔直径为14mm。
前述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，所述的聚四氟乙烯绝缘套筒长度为20mm，内径为6mm，外径14mm，分别与圆锥末端细圆柱和天线反射盘通孔紧配合。
前述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，所述的SMA连接器固定于天线反射盘上，SMA连接器的导体芯与圆锥末端细圆柱焊接连接,SMA连接器底座与天线反射盘电连接并接地。
前述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，所述的盘椎天线安装于变压器箱壁开孔处的升高座，所述的盘椎天线为3个。
本实用新型的积极效果是：频带较宽，可以在很大范围内上接收局部放电信号的频域分量，便于后期的处理，如频谱分析及模式识别等；阻抗接近50，且为非对称天线，可与同为非对称结构的50同轴电缆匹配；方向性好，可以灵敏接收各个方向的特高频信号；结构简单，加工方便。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的应用示意图；
其中，1天线椎体，2聚四氟乙烯绝缘套筒，3天线反射盘，4 SMA连接器，5圆锥末端细圆柱。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述：本实施例在本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例的系统结构部分包括天线锥体1、天线反射盘3、聚四氟乙烯绝缘套筒2、SMA连接器（即射频同轴连接器）4，将四者按图1所示组装。
如图1，天线锥体1包含锥体顶端加装的半圆顶、位于中间的圆锥体及圆锥末端细圆柱5三个部分。
首先用电磁仿真软件优化设计天线结构和尺寸，确定参数后，按照尺寸参数开模，圆锥体及圆锥末端细圆柱5通过压铸一次成型，锥体顶端加装的半圆顶通过焊接固定于天线锥体顶端。
如图2所示，本实施例的天线（图2中的圆圈）分别安装于变压器箱壁的三个位置，用以接收局部放电高频信号（图2中的闪电形结构）。变压器箱壁开孔处有升高座，将天线置于升高座内并固定在法兰盖上，用密封圈密封以防漏油，如有现成油阀，则可经改装后，将天线置于油阀内。
本实施例中，用三根等长的50高频同轴电缆将天线接收的信号接入信号调理装置。
作为实验验证，实测天线的S11。S11是指输入反射系数，表示回波损耗特征。
本实施例中，实测S11的结果表明天线的特高频性能良好，在0.35—1.5GHz范围内S11均小于-10dB，且有0.54GHz、1.08GHz、1.23GHz三个谐振点，在0.3G—3GHz范围内S11小于-5dB，表明该天线能够很好地接收局部放电发射的特高频电磁信号。
本实用新型的优点：频带较宽，在0.3—3GHz范围内，S11参数小于-5dB，驻波比小于3.6，其中在0.35—1.5GHz范围内，S11参数小于-10dB，驻波比小于2，表明天线灵敏度高；在0.35—1.5GHz范围内有多个谐振点，分别为0.54GHz、1.08GHz、1.23GHz，可以很好地接收这几个频点的特高频信号；在0.35—1.5GHz范围内，阻抗值接近50，易于和50同轴电缆匹配；方向性好，为全向天线，可以接收来自各个方向的局部放电高频信号；结构简单，无需平衡非平衡转换器，成本低廉，加工方便。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，其特征在于：包括依次连接的天线锥体、聚四氟乙烯绝缘套筒、天线反射盘和SMA连接器。
2.根据权利要求1所述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，其特征在于：所述的天线锥体由锥体顶端加装的半圆顶、圆锥体及圆锥末端细圆柱构成。
3.根据权利要求2所述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，其特征在于：所述圆锥末端细圆柱置于聚四氟乙烯绝缘套筒内部，且与聚四氟乙烯绝缘套筒内壁紧配合；聚四氟乙烯绝缘套筒置于天线反射盘中间的通孔中，并与通孔内壁紧配合。
4.根据权利要求2所述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，其特征在于：所述的天线锥体材质为铜；所述的半圆顶半径为50mm；圆锥体顶端直径为100mm，末端直径为10mm，高度为50mm；圆锥末端细圆柱直径为6mm，长度为20mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，其特征在于：所述的天线反射盘材质为铜，形状为圆柱形，直径为80mm，厚度为6mm；天线反射盘的中心含一通孔，通孔直径为14mm。
6.根据权利要求3所述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，其特征在于：所述的聚四氟乙烯绝缘套筒长度为20mm，内径为6mm，外径14mm，分别与圆锥末端细圆柱和天线反射盘通孔紧配合。
7.根据权利要求2所述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，其特征在于：所述的SMA连接器固定于天线反射盘上，SMA连接器的导体芯与圆锥末端细圆柱焊接连接,SMA连接器底座与天线反射盘电连接并接地。
8.根据权利要求1所述的一种用于变压器局部放电监测的盘椎天线，其特征在于：所述的盘椎天线安装于变压器箱壁开孔处的升高座，所述的盘椎天线为3个。
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