专利名称：输电工程用平板型宽频传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于输电工程快速陡波传感器，特别适用于特高压工程设备GIS、 H—GIS中 VFTO的在线快速陡波(VFT0)测量，也可用于局部放电测量和工频电压测量。
背景技术：
气体绝缘变电站(GIS)、半气体绝缘变电站(H—GIS)中隔离开关操作极易产生电 压幅值高、上升时间陡的快速陡波过电压(VFT0)。电压等级越高，VFT0对GIS、 H—GIS 的危害越大，特别是特高压工程。当电压等级较低时(如220kV， 500kV),实际工程中都采用封装在绝缘子中的球形 电容探头作为传感器，配套的低压臂电容器外置，外置的低压臂电容器以及附属引线导 致测量系统寄生电感较大，获得的测量信号失真严重，而且灵敏度低。造成测量信号失 真的另一个重要因素是，传感器和测量电缆之间还存在一小段引出连接导线(波阻抗达 200Q)，这段引出连接导线和测量电缆(波阻抗通常为50Q和75Q)之间阻抗不匹配， 会发生行波的折返射。VFT0的频域范围可以达到2MHz 40MHz，这一频域的行波在阻抗 不匹配的情况下必然发生局部折反射，测量的波形和计算机仿真计算的暂态波形差异极 大，许多物理现象无法得到合理的解释。VFT0测量技术研究的后续学者提出了平板电极结构传感器，平板电极和管道母线之 间的分布电容形成电容分压器的高压臂电容，平板电极和接地极平板形成低压臂平板电 容，并提出极板上感应的信号用锥形信号引出线和测量电缆相连接的方法。这种结构传 感器的低压臂平板电极电容寄生电感小，测量系统频响特性好，灵敏度高。但是，平板 电极结构传感器一直处于实验室模型研究之中，没有考虑实际应用中的密封、匹配阻抗 内置安装、信号传输屏蔽防护等一系列具体的工作应用问题，更没有考虑测量系统的校 准。特高压工程即将进入大规模建设阶段，GIS、 H—GIS中的VFT0在线检测不仅十分必 要而且十分紧迫，需要首先解决平板电极结构传感器的实用化问题，为VFT0测量系统 的校准技术发展奠定基础。发明内容本发明的目的是为了解决已有VFTO测量用平板型传感器存在的寄生电感大、存在过 渡引线导致行波折返射而发生波形失真、没有考虑工程对传感器接入的密封可靠性与长期稳定性、传感器安装、匹配阻抗内置、同轴信号传输屏蔽线一体化连接等工程实际问 题，提供一种实用化的输电工程用平板型宽频传感器，为特高压工程用GIS、 H—GIS中 的VFTO在线测量奠定基础；本发明也可应用超高压工程VFTO测量用传感器，可应用于GIS 及H—GIS中局部放电测量与定位用传感器，还可应用于GIS及H—GIS中稳态电压(工频 电压)测量用传感器。本发明的技术方案是 一种输电工程用平板型宽频传感器，其特征在于它包括GIS 壳体l、腔体屏蔽24、电极板3、绝缘膜2、连接头5、插头ll、托盘15、匹配电阻14;腔体屏蔽24装在GIS壳体1的开孔处，电极板3隔着绝缘膜2贴靠在腔体屏蔽24 上，电极板3通过绝缘的连接件5与屏蔽式插头11电连接，插头11固定在腔体屏蔽24 上，连接件5与插头11之间装有一个固定在腔体屏蔽24内腔的托盘15，插头ll的轴 心位于托盘15的圆心，托盘15上沿圆周均布有多个并联的匹配电阻14。如上所述的输电工程用平板型宽频传感器，其特征在于托盘15上沿圆周均布有 4 8个匹配电阻14。如上所述的输电工程用平板型宽频传感器，其特征在于腔体屏蔽24有一组用于 观察连接头5和插头11的连接和操作的观察孔，观察孔用屏蔽环9和螺钉10遮盖。本发明的有益效果1、 将现有技术中用于GIS或H—GIS中VFTO测量的电容传感器、测量系统匹配电 阻、信号屏蔽防护功能及连接测量电缆的插接件连接融为一体，取消了传感器和测量电 缆之间的引线连接。2、 匹配电阻14安装在腔体屏蔽24内侧，不受外界电磁信号干扰，且匹配电阻是 多个电阻环形均匀分布，减少了匹配电阻接入引入的寄生电感，提高了传感器频响范围。3、 电极板尺寸、电极板和腔体屏蔽间的绝缘材料厚度可以方便的调整，以改变测 量系统的分压比。4、 腔体屏蔽24有观察孔，用于观测连接头5与插头11之间的连接操作，然后用 屏蔽环10盖住观察孔，起到屏蔽防护作用，使得测量信号不受外界电磁波侵扰。5、 本发明的传感器即可用于GIS、 H—GIS中的VFT0测量，也可用于GIS、 H—GIS 中的局部放电测量，还可用于GIS、 H—GIS中的工频电压测量。
图1，本发明实施例结构图；图2，是图1中A — A处剖视图；图3，是图1中B—B处剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。图1一3中标记的说明1一GIS壳体、2 —绝缘膜、3—电极板、4一沉头螺栓、5_ 连接头、6—密封圈、7_螺母、8_垫圈、9一屏蔽环、IO—螺钉、ll一插头、12—封盖、 13—圆头螺栓、14一匹配电阻、15—托盘、16—绝缘套、17 —绝缘套、18 —密封圈、19 一螺栓、20—螺母、21 —平垫圈、22 —弹簧垫圈、23 —圆头螺栓、24—腔体屏蔽、25_ 连接线。图l是本发明实施例的结构图。本发明的特点是利用由电容式传感器构成的电容分 压器使将传统的传感器、测量系统的匹配电阻、信号屏蔽防护功能和连接测量电缆的插 接件连接融为一体。电极板3和GIS或H—GIS中母线之间的杂散电容构成电容分压器的高压臂电容d， 电极板3和腔体屏蔽24之间形成低压臂电容C2，腔体屏蔽24与GIS或H—GIS壳体1 和地电位连接。低压臂电容C2的主绝缘是绝缘膜2;聚酯绝缘膜2的厚度可以为0. 05mm 0.06mm，根据测量系统分压比要求，通过改变使用的聚酯绝缘膜2厚度来调整低压臂电 容C2的电容量，同时聚酯薄膜材料的厚度要有足够的绝缘强度，低压臂电容C2的击穿电 压不得低于电极板3上感应电压的两倍。电极板3与连接头5用沉头螺栓4连接，电极板3上感应的测量信号经连接头5引 出，用连接线25和屏蔽插头ll连接，屏蔽插头ll再与外接插接件及电缆接入暂态记 录。腔体屏蔽24同时承担着接地极和信号线屏蔽的作用；密封圈6、垫圈18起到密封 作用；绝缘套16、 17用于电极板3、连接头5和腔体屏蔽24之间的绝缘；铜质金属托 盘15和连接头5之间焊接有一组(6只)匹配电阻14， 6个匹配电阻14与腔体屏蔽24 和连接头5电连接，用圆头螺栓23将铜质金属托盘15固定在腔体屏蔽24内侧，用托 盘15作为匹配电阻14的支撑和电气连接，圆头螺栓23用于固定托盘15的位置。螺母7和垫圈8用于连接头5和腔体屏蔽24的连接，连接头5上的螺纹和螺母7 相匹配，用于紧固连接头5和腔体屏蔽24之间的密封压力；紧固件(螺栓19、螺母20、平垫圈21和弹簧垫圈22)用于传感器本体的腔体屏蔽 24与GIS壳体1的固定连接；封盖12用于安装固定连接电缆的插头11，圆头螺栓13 用于封盖12与腔体屏蔽24之间的连接固定。腔体屏蔽24有一组观察孔(见图2)，用于观察连接头5和插头11的连接和操作；观察连接头5和插头11的连接和操作之后，观察孔用屏蔽环9和螺钉10遮盖，阻止外 侧电磁进入腔体屏蔽24内部；腔体屏蔽24的另一组螺孔(见图3)用于圆头螺栓23 固定托盘15;插头11固定在封盖12上，使得插头11外壁和封盖12的电位相同，封盖 12用圆头螺栓13固定在腔体屏蔽24上；两只密封圈6和密封圈18用于隔离GIS壳体 1内部的绝缘气体不泄漏。传感器电极板3和GIS壳体1之间的杂散电容量与GIS壳体1的直径、母线直径及 电极板3附近的GIS壳体1结构(母线长度，是否有拐角)有关，电容量在pF级；根 据被测对象(测量VFT0，局部放电或工频电压)不同，传感器电极板3的直径在50 120mm。 VFTO测量时电极板直径可选择范围一般为80 120mm，局部放电测量时电极板 直径可选择范围一般为50 100mm，工频电压测量时电极板直径可选择范围大于100mm， 甚至可以大于120mm;改变电极板3的直径及绝缘膜2的厚度，可以改变电容分压比。匹配电阻14的数量可以为4 8个，均匀分布以减少寄生电感，数量越多寄生电感 越小；腔体屏蔽24和GIS壳体1处于相同的电位，两者间预留一定同轴距离是为了方 便腔体屏蔽24的安装，以及电极板3边缘和GIS壳体1之间的绝缘空间；腔体屏蔽24 可以采用合金铝(如防绣铝)材料，防止生锈导致的锈蚀；电极板3、连接头5及沉头 螺栓4、托盘15采用铜质材料，并镀锡处理，使得信号传输途径具有良好导通性；插头 11为屏蔽式插接件，和用于测量电缆连接的插头为配套插接件；绝缘套16和17采用聚 四氟乙烯材料，具有良好的绝缘特性；密封圈6和18对应的密封槽尺寸及工艺要求按 照GIS气体绝缘设备密封设计要求设计和选择。
权利要求
1、一种输电工程用平板型宽频传感器，其特征在于它包括GIS壳体1、腔体屏蔽24、电极板3、绝缘膜2、连接头5、插头11、托盘15、匹配电阻14；腔体屏蔽24装在GIS壳体1的开孔处，电极板3隔着绝缘膜2贴靠在腔体屏蔽24上，电极板3通过绝缘的连接件5与屏蔽式插头11电连接，插头11固定在腔体屏蔽24上，连接件5与插头11之间装有一个固定在腔体屏蔽24内腔的托盘15，插头11的轴心位于托盘15的圆心，托盘15上沿圆周均布有多个并联的匹配电阻14。
2、 如权利要求1所述的输电工程用平板型宽频传感器，其特征在于托盘15上沿 圆周均布有4 8个匹配电阻14。
3、 如权利要求1或所述的输电工程用平板型宽频传感器，其特征在于腔体屏蔽 24有一组用于观察连接头5和插头11的连接和操作的观察孔，观察孔用屏蔽环9和螺 钉IO遮盖。
全文摘要
一种输电工程用平板型宽频传感器，它包括GIS壳体1、腔体屏蔽24、电极板3、绝缘膜2、连接头5、插头11、托盘15、匹配电阻14；腔体屏蔽24装在GIS壳体1的开孔处，电极板3隔着绝缘膜2贴靠在腔体屏蔽24上，电极板3通过绝缘的连接件5与屏蔽式插头11电连接，插头11固定在腔体屏蔽24上，连接件5与插头11之间装有一个固定在腔体屏蔽24内腔的托盘15，插头11的轴心位于托盘15的圆心，托盘15上沿圆周均布有多个并联的匹配电阻14。本发明是一种实用化快速陡波传感器，它将电容传感器、测量系统匹配电阻、信号屏蔽防护功能及连接测量电缆的插接件连接融为一体，且多个并联的匹配电阻均匀分布在传感器内部，测量系统的寄生电感小，波形失真度小，测量频域宽，即可用于GIS或H-GIS中的VFTO测量。
文档编号H01H9/50GK101236217SQ20081004699
公开日2008年8月6日 申请日期2008年3月5日 优先权日2008年3月5日
发明者余春雨, 叶国雄, 吴士普, 张国兵, 璿 李, 林福昌, 汪本进, 王晓琪, 鄢来君, 陈晓明 申请人:国网武汉高压研究院