CN212872743U - 一种用于gis局部放电超声检测的盆式绝缘子 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，包括：盆式绝缘子本体和光纤传感器组件；其中，光纤传感器组件，其沿竖直方向埋设于弧形段的末端，所述弧形段的末端位于所述盆式绝缘子本体与气体绝缘开关设备外壳的连接端朝向所述盆式绝缘子本体内部的一侧，并且，所述光纤传感器组件的尾纤延伸至连接端的外部。本实用新型通过将高灵敏度的光纤传感器组件在盆式绝缘子浇注制作过程中固封在其内部，实现了传感器与绝缘子的一体化，减少了超声信号的传播损耗，提高了GIS局部放电超声信号的检测灵敏度；此外，预埋的光纤传感器组件可长久、可靠地与GIS融合，无需频繁拆卸传感器件，便于运维检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及局部放电超声信号检测技术领域，具体而言，涉及一种用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子。
背景技术
气体绝缘开关设备（GIS）是变电站中的关键设备，它具有占地面积小，可靠性高，安全性强等优点。GIS具有优异的绝缘性能，故障率比传统敞开式的设备低一个数量级，提高了供电可靠性，为变电站带来了巨大的综合效益。但是，在制造、安装GIS的各个环节中存在各种不确定因素，使得GIS中存在绝缘缺陷进而在正常运行中产生局部放电。在封闭的GIS中发生局部放电不易早期发现，而且由于GIS的紧凑排列，一个设备的故障就会波及临近设备。因此，对于GIS局部放电的检测具有重大的意义。
目前，GIS局部放电的检测方法主要有电测法和非电测法，电测法包括脉冲电流法、特高频检测法。非电测法主要包括声测法、化学测法。GIS现场结构紧凑，高压电磁干扰严重，传统电测法在GIS局部放电检测受到严重影响。声测法以局部放电产生的超声波信号为检测对象，避免了电磁干扰的问题，而且传感器体积小，复用技术简单，在GIS局部放电检测方面具有巨大的优势。近年来，光-声测法具有良好的发展前景，该方法利用低成本、高灵敏度的光纤干涉传感技术实现了超声信号的检测，由于光纤优良的绝缘性能，该方法具有优良的可靠性。
虽然相关学者在Michelson干涉、Mach-Zehnder干涉、Fabry-Perot干涉、Sagnac干涉等干涉理论的基础上，通过传感拓扑和算法的优化，在一定程度上提高了光纤超声检测的灵敏度，但是基本还局限于实验室的小模型，实际检测效果并不好。首先，真实GIS内部的超声信号具有复杂的传播路径，超声信号从发生处传播到壳体外侧的传感器时衰减严重，所以检测效果往往很差。其次，当前光纤传感单元需要反复拆卸，容易造成光纤传感器的损坏。再次，对于绝缘子内部缺陷导致的击穿故障，传统的在外壳上进行局放检测的方法，灵敏度不足，有必要设计更加贴近盆式绝缘子的局放检测方法。
实用新型内容
鉴于此，本实用新型提出了一种用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，旨在解决现有技术中GIS局部放电超声信号在传播中的衰减过大，光-声检测法检测效果较差的问题。
本实用新型提出的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，包括：盆式绝缘子本体和光纤传感器组件；其中，所述光纤传感器组件沿竖直方向埋设于所述盆式绝缘子本体内部位于弧形段末端的区域，所述弧形段的末端位于所述盆式绝缘子本体与气体绝缘开关设备外壳的连接端朝向所述盆式绝缘子本体内部的一侧，并且，所述光纤传感器组件的尾纤延伸至所述盆式绝缘子本体与气体绝缘开关设备外壳的连接端的外部。
进一步地，上述用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子中，所述光纤传感器组件为螺旋状结构，所述尾纤自所述螺旋结构的尾端延伸至所述盆式绝缘子本体与气体绝缘开关设备外壳的连接端。
进一步地，上述用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子中，所述光纤传感器组件采用单模光纤绕制而成。
进一步地，上述用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子中，所述光纤传感器组件的尾端与所述盆式绝缘子本体凸面之间的距离与所述光纤传感器组件的起始端与所述盆式绝缘子本体凹面之间的距离相等。
进一步地，上述用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子中，所述盆式绝缘子本体与气体绝缘开关设备外壳的连接端设置有法兰，所述光纤传感器组件的尾纤向外延伸出所述法兰。
进一步地，上述用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子中，所述法兰上开设有光纤出线通道。
进一步地，上述用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子中，所述光纤出线通道中填充有密封胶，用以固定所述光纤传感器组件的尾纤。
进一步地，上述用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子中，所述尾纤向外伸出的一端连接有光纤出线接头。
进一步地，上述用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子中，所述光纤出线接头上设置有保护套。
进一步地，上述用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子中，还包括：屏蔽电极；其中，所述屏蔽电极嵌设在所述盆式绝缘子本体内部位于所述光纤传感器组件远离所述连接端的一侧，用以使得所述光纤传感器组件位于所述屏蔽电极与所述法兰之间的低场强区域。
本实用新型中提供的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，通过将高灵敏度的光纤传感器组件在盆式绝缘子浇注制作过程中固封在其内部，实现了传感器与绝缘子的一体化，减少了超声信号的传播损耗，提高了 GIS局部放电超声信号的检测灵敏度；此外，预埋的光纤传感器组件可长久、可靠地与GIS融合，无需频繁拆卸传感器件，便于运维检测。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，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。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本实用新型实施例提供的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子的剖面图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开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公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
参阅图1，本实用新型实施例的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子包括：盆式绝缘子本体1和光纤传感器组件2；其中，光纤传感器组件2沿竖直方向埋设于盆式绝缘子本体内部位于弧形段末端的区域，所述弧形段的末端位于所述盆式绝缘子本体1与气体绝缘开关设备外壳的连接端朝向所述盆式绝缘子本体1内部的一侧，并且，光纤传感器组件2的尾纤20延伸至盆式绝缘子本体1与气体绝缘开关设备外壳（图中未示出）的连接端的外部。
具体而言，光纤传感器组件2埋设在盆式绝缘子本体1内部位于弧形段11末端的区域中，可以减少检测时超声信号的传播损耗，也避免了现有技术中频繁拆卸光纤传感器导致传感器容易被损坏的弊端。盆式绝缘子本体1与气体绝缘开关设备外壳的连接端设置有法兰3，所述光纤传感器组件2的尾纤向外延伸出所述法兰3。法兰3压接在盆式绝缘子本体1外环侧，保证盆式绝缘子本体1与GIS壳体的组合安装。
法兰3上开设有光纤出线通道31，以将光线传感器组件2的尾纤20通过该光纤出线通道31引出。沿法兰3轴向（厚度方向）开设光纤出线通道31，以使尾纤20穿过。光纤出线通道31的直径可以根据实际情况确定，例如2mm。
实际中，为了避免晃动对光纤传感器组件2造成干扰，所述光纤出线通道31中填充有密封胶，用以固定所述光纤传感器组件2的尾纤20。
尾纤20向外伸出的一端连接有光纤出线接头4，以使尾纤20经光纤出线通道31引出后直接接入光纤出线接头4。光纤出线接头4上设置有保护套5，以防止雨水、尘土等对光纤出线接头4的侵蚀。
光纤传感器组件2为螺旋状结构，且尾纤20自所述螺旋结构的尾端延伸至盆式绝缘子本体1与气体绝缘开关设备外壳的连接端。本实施例中，可采用一根光纤绕设呈单层或多层弹簧状结构，将处于螺旋状结构尾端的尾纤20延伸至法兰3外侧并接入光纤出线接头4。光纤传感器的检测精度较高，有利于提高对沿面缺陷和绝缘子内部缺陷的检测灵敏度。
更具体的，光纤传感器组件2采用单模光纤绕制而成，例如可以选用1根长度为100m的单模光纤绕设而成。可以根据盆式绝缘子本体的尺寸确定单模光纤的绕设层数，当绕设为单层螺旋状结构时，光纤传感器组件2的厚度即为单模光纤本身的厚度；当绕设为多层螺旋状结构时，各层螺旋结构依次套设，此时，光纤传感器组件2的厚度为最外层螺旋结构的直径与最内层螺旋结构的直径之差。例如本申请中采用单模光纤绕制成光纤传感器组件2的厚度为2-6mm，优选为5mm。
光纤传感器组件2可以居中埋设在盆式绝缘子本体1靠近与气体绝缘开关设备（GIS）外壳连接的位置，以避免导致盆式绝缘子本体1运行过程中的电场畸变。也就是说，光纤传感器组件2的尾端与盆式绝缘子本体1凸面之间的距离与光纤传感器组件2的起始端与盆式绝缘子本体1凹面之间的距离相等。本实施例中，凸面指的是盆式绝缘子的外表面，凹面指的是盆式绝缘子的内表面。例如光纤传感器组件的两端与盆式绝缘子本体1对应的表面之间的距离可以均为5mm。光纤传感器组件的尾端指的是光纤绕制形成的螺旋结构的尾端，光纤传感器组件的起始端指的是光纤绕制的起始端。
当然，本实施例中还包括：屏蔽电极6；其中，所述屏蔽电极6嵌设在所述盆式绝缘子本体1内部位于所述光纤传感器组件2远离所述连接端的一侧，用以使得所述光纤传感器组件2位于所述屏蔽电极6与所述法兰3之间的低场强区域，避免造成场强集中的现象。屏蔽电极6可以为环形屏蔽电极，其可以靠近光纤传感器组件2的中部设置且二者保持预设距离。
本实用新型中用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子的制作过程如下：首先使用单模光纤紧密盘绕预制高灵敏度螺旋状光纤传感器，并预留螺旋状光纤传感器的尾纤20，将光纤传感器组件2放置于盆式绝缘子浇注模具中，通过环氧树脂浇注，将光纤传感器组件和部分尾纤20固封在盆式绝缘子本体1中，然后对盆式绝缘子本体1进行固化，盆式绝缘子在固化过程中需要进行抽真空处理，减少结构内部残留的气泡对光纤传感器产生干扰。在盆式绝缘子制造过程中预埋光纤传感器组件，保证了光纤传感器与盆式绝缘子的一体化融合，与现有技术中采用PZT传感器在GIS外壳上检测局部放电缺陷的结构而言，可以灵敏地检测GIS绝缘子内部放电缺陷引发的放电以及绝缘子表面金属微粒的放电缺陷，有利于提高超声作用效率，减少超声传播损耗，也避免了频繁拆卸对传感器造成的损害。
上述显然可以得出，本实施例中提供的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，通过将高灵敏度的光纤传感器组件在盆式绝缘子浇注制作过程中固封在其内部，实现了传感器与绝缘子的一体化，减少了超声信号的传播损耗，提高了GIS局部放电超声信号的检测灵敏度，此外，预埋的光纤传感器组件可长久、可靠地与GIS融合，无需频繁拆卸传感器件，便于运维检测。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，其特征在于，包括：
盆式绝缘子本体；
光纤传感器组件，其沿竖直方向埋设于所述盆式绝缘子本体内部位于弧形段末端的区域，所述弧形段的末端位于所述盆式绝缘子本体与气体绝缘开关设备外壳的连接端朝向所述盆式绝缘子本体内部的一侧，并且，所述光纤传感器组件的尾纤延伸至所述盆式绝缘子本体与气体绝缘开关设备外壳的连接端的外部。
2.根据权利要求1所述的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，其特征在于，所述光纤传感器组件为螺旋状结构，所述尾纤自所述螺旋状结构的尾端延伸至所述盆式绝缘子本体与气体绝缘开关设备外壳的连接端。
3.根据权利要求2所述的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，其特征在于，所述光纤传感器组件采用单模光纤绕制而成。
4.根据权利要求2所述的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，其特征在于，所述光纤传感器组件的尾端与所述盆式绝缘子本体凸面之间的距离与所述光纤传感器组件的起始端与所述盆式绝缘子本体凹面之间的距离相等。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，其特征在于，所述盆式绝缘子本体与气体绝缘开关设备外壳的连接端设置有法兰，所述光纤传感器组件的尾纤向外延伸出所述法兰。
6.根据权利要求5所述的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，其特征在于，所述法兰上开设有光纤出线通道。
7.根据权利要求6所述的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，其特征在于，所述光纤出线通道中填充有密封胶，用以固定所述光纤传感器组件的尾纤。
8.根据权利要求6所述的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，其特征在于，所述尾纤向外伸出的一端连接有光纤出线接头。
9.根据权利要求8所述的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，其特征在于，所述光纤出线接头上设置有保护套。
10.根据权利要求5所述的用于GIS局部放电超声检测的盆式绝缘子，其特征在于，还包括：屏蔽电极；其中，
所述屏蔽电极嵌设在所述盆式绝缘子本体内部位于所述光纤传感器组件远离所述连接端的一侧，用以使得所述光纤传感器组件位于所述屏蔽电极与所述法兰之间的低场强区域。
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