一种开关柜局部放电监测用超高频天线的制作方法

本实用新型涉及放电监测技术领域，特别涉及一种开关柜局部放电监测用超高频天线。

背景技术：

开关柜内部空间狭小、零件繁多、结构复杂，绝缘距离小，因此比其它电力设备更容易出现绝缘缺陷，如气泡间隙、杂质、尖刺等；在强电场作用下，设备绝缘内部的电场分布不均匀，在缺陷部位的电场强度增大，从而容易导致该部位发生未贯穿整个绝缘的放电，即局部放电。局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿，但是却会导致绝缘介质的局部损坏。若其长期存在，则会在一定条件下造成绝缘装置电气强度的破坏，最终造成设备绝缘击穿。因而对于开关柜而言，其内部电气设备发生局部放电现象是导致其绝缘老化或劣化甚至损坏从而引发设备损毁及电力系统事故的重要原因之一，同时局部放电也是设备绝缘完整性退化的标志。因此对开关柜电气设备的局部放电进行在线监测是评估设备绝缘状况的重要手段，也是发现设备潜伏性故障，最终实现故障预警，避免故障发生的有效措施之一。

超高频天线作为接收局部放电所产生的电磁波信号的传感器，是超高频监测系统的主要组成部分，其性能的好坏也直接决定了超高频信号后期提取和识别的难易程度，而性能较好的超高频天线传感器应当具有频带宽、 驻波比小、增益大、方向性好的特点。

现有的监测开关电气设备的局部放电超高频天线传感器，一般为外置天线传感器，感器灵敏度较低，难以捕捉到电气设备内部微弱的局部放电信号。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种用于开关柜局部放电监测用超高频天线。

本实用新型一种用于开关柜局部放电监测用超高频天线，包括电介质层、天线辐射层、接地层、馈电探针、同轴电缆、金属安装件；

所述电介质层的材料为环氧树脂，形状为正方形；所述接地层平行设置于所述电介质层下，尺寸与所述电介质层相同，所述电介质层四角分别设置有用于将所述超高频天线安装于开关柜底板或侧板的金属安装件，所述电介质层和所述接地层通过所述金属安装件连接；

所述天线辐射层敷设在所述电介质层上表面，所述天线辐射层为2阶分形图形，第1阶分形图形为第一椭圆与第一长方形相减所得图形，所述第一长方形为所述第一椭圆内接长方形缩小0.5-0.7倍后所得；第2阶分形图形为第二椭圆与第二长方形相减所得图形，所述第二椭圆为所述第一长方形的内切椭圆缩小0.4-0.6倍所得，所述第二长方形为所述第二椭圆内接长方形缩小0.5-0.7倍后所得；

所述天线辐射层上设置有馈电点，所述馈电探针一端通过所述馈电点与所述天线辐射层连接，另一端与固定在所述接地层上的所述同轴电缆的中心铜线连接，所述同轴电缆平放在所述接地层上。

进一步的，所述金属安装件与开关柜底板或侧板连接一端设置有钕铁硼永久磁铁，所述超高频天线通过4个所述钕铁硼永久磁铁与开关柜底板或侧板连接。

进一步的，所述金属安装件与开关柜底板或侧板通过螺栓连接。

进一步的，所述电介质层的材料为相对介电常数为3-10的环氧树脂；边长为100mm-250mm，厚度为1mm-5mm。

进一步的，所述天线辐射层的材料为厚度为 5μm - 50μm 的铜或铝或银， 在所述天线辐射层的上表面镀有厚度为 3μm ～ 12μm 的锡层。

进一步的，所述接地层的材料为厚度为1 mm～5mm的铜板或铝板。

进一步的，所述超高频天线的工作频段为500MHz-1500MHz。

进一步的，所述超高频天线的通带信噪比小于等于2.5。

进一步的，所述超高频天线的方向性不小于170度。

本实用新型的有益效果为：天线为平板结构，安装时仅需贴在被监测开关柜内底板或侧板上，体积较小，不会给电气设备带来新的绝缘隐患；采用螺栓或钕铁硼永久磁铁与开关柜底板或侧板连接，方式灵活、简便；天线辐射层为2阶分形图形，使得天线辐射层表面感应电流弯曲流动，具有更低的谐振频率，有效地降低了天线的尺寸；天线频带范围为 500MHz-1500MHz，由于局部放电电磁波高频分量（大于 1GHz）在传播介质中衰减剧烈，主要放电能量集中于低频段，本实用新型能够有效地接收到电气设备局部放电产生的超高频信号，且检测的准确度高；天线增益高能接收到局部放电微弱的超高频信号，有较高的信噪比和灵敏度，能及时发现电气设备中存在的局部放电；结构简单、合理、市场应用前景广。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例一种用于开关柜局部放电监测用超高频天线结构示意图。

图2所示为图1的俯视示意图。

其中：1-电介质层、2-天线辐射层、3-接地层、4-馈电点、5-金属安装件、6-馈电探针、7-同轴电缆、8-钕铁硼永久磁铁、11-第一长方形、12-第一椭圆、13-第二椭圆、14-第二长方形。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本实用新型具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

如图1-2所示，本实用新型一种开关柜局部放电监测用超高频天线，包括电介质层1、天线辐射层2、接地层3、馈电探针6、同轴电缆7、金属安装件5；

所述电介质层1的材料为环氧树脂，形状为正方形；所述接地层3平行设置于所述电介质层1下，尺寸与所述电介质层1相同，所述电介质层1四角分别设置有用于将所述超高频天线安装于开关柜底板或侧板的金属安装件5，所述电介质层1和所述接地层3通过所述金属安装件5连接；

所述天线辐射层2敷设在所述电介质层1上表面，所述天线辐射层2为2阶分形图形，第1阶分形图形为第一椭圆12与第一长方形11相减所得图形，所述第一长方形11为所述第一椭圆12内接长方形缩小0.5-0.7倍后所得；第2阶分形图形为第二椭圆13与第二长方形14相减所得图形，所述第二椭圆13为所述第一长方形11的内切椭圆缩小0.4-0.6倍所得，所述第二长方形14为所述第二椭圆13内接长方形缩小0.5-0.7倍后所得；

所述天线辐射层2上设置有馈电点4，所述馈电探针6一端通过所述馈电点4与所述天线辐射层2连接，另一端与固定在所述接地层3上的所述同轴电缆7的中心铜线连接，所述同轴电缆7平放在所述接地层3上。

金属安装件5与开关柜底板或侧板可通过2种方式连接，第一种为：金属安装件5一端设置有钕铁硼永久磁铁8，所述超高频天线通过4个所述钕铁硼永久磁铁8与开关柜底板或侧板连接；第二种为：金属安装件5与开关柜底板或侧板通过螺栓连接。

所述电介质层1的材料为相对介电常数为3-10的环氧树脂；边长为100mm-250mm，厚度为1mm-5mm。

所述天线辐射层2的材料为厚度为 5μm - 50μm 的铜或铝或银， 在所述天线辐射层2的上表面镀有厚度为 3μm ～ 12μm 的锡层；所述接地层3的材料为厚度为1 mm～5mm的铜板或铝板。

所述超高频天线的工作频段为500MHz-1500MHz；所述超高频天线的通带信噪比小于等于2.5；所述超高频天线的方向性不小于170度。

在实际使用中，接地层3可通过任何公知的方式实现可靠接地（附图1中没有示出具体接地方式），接地层3平行设置于电介质层1与开关柜底板或背板之间，电介质层1和接地层3之间形成空气间隙，由于空气具有极低的相对介电常数，使得天线辐射层2和接地层3之间的总体介电常数降低，有利于扩宽天线频带；同时有效改善天线的方向性。

本实用新型的有益效果为：天线为平板结构，安装时仅需贴在被监测开关柜内底板或侧板上，体积较小，不会给电气设备带来新的绝缘隐患；采用螺栓或钕铁硼永久磁铁与开关柜底板或侧板连接，方式灵活、简便；天线辐射层为2阶分形图形，使得天线辐射层表面感应电流弯曲流动，具有更低的谐振频率，有效地降低了天线的尺寸；天线频带范围为 500MHz-1500MHz，由于局部放电电磁波高频分量（大于 1GHz）在传播介质中衰减剧烈，主要放电能量集中于低频段，本实用新型能够有效地接收到电气设备局部放电产生的超高频信号，且检测的准确度高；天线增益高能接收到局部放电微弱的超高频信号，有较高的信噪比和灵敏度，能及时发现电气设备中存在的局部放电；结构简单、合理、市场应用前景广。

本文虽然已经给出了本实用新型的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本实用新型权利范围的限定。