一种用于gis局部放电检测的内置超高频传感器扩频结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于传感器频带带宽调节领域，具体涉及一种用于GIS局部放电检测的内置超高频传感器扩频结构。
【背景技术】
[0002]
GIS以维护工作量少、结构紧凑、安装方便等诸多优点，在近年来已逐步成为超特高压电力系统项目建设中的主流设备，其运行的可靠性越来越受到人们的关注。
[0003]因制造、运输、现场装配、运行和维护检修等多种因素影响，GIS不可避免的存在一些对绝缘性能产生威胁的绝缘缺陷，这些缺陷在早期常产生局部放电现象。局部放电若长期存在会使GIS的电气绝缘性能降低，最终导致绝缘故障。而采用适当的方法监测GIS内部的局部放电是判断GIS绝缘长期可靠性的一种有效手段，可及时发现早期潜在危险从而预防事故的发生。
[0004]GIS中当很小的介质范围内发生短暂局部击穿时，会产生一个纳秒级的脉冲电流。这种脉冲能激励出具有超高频(UH1带范围(300MHz-3GHz)甚至更高频率成分的电磁波，并从放电源处逐渐传播开来。而GIS的腔体结构可看作低损耗的同轴波导管，电磁波信号在其内部可有效地传播。UHF法的原理就是利用一个超高频天线传感器接收这种由局部放电陡脉冲所激发并传播的超高频信号从而获得局部放电的有关信息。
[0005]局放超高频传感器分为内置式和外置式两种。其中外置式传感器具有安装方便、易于携带等特点，但易受外部电晕等干扰的影响，且接收信号较弱。另外，当前GIS制造商普遍使用有金属法兰包裹的绝缘子，这使得外置传感器无法接收从绝缘子处泄漏的电磁波。应用内置超高频传感器时，于GIS制造初期要在管道内预留安装位置，并将接收信号引到GIS体外构成监测系统，因此具有灵敏度高，不易受外部干扰和运行环境噪声影响等优点。
[0006]然而，传感器的超宽频带特性是局部放电检测诊断的前提和必要保证，但内置超高频传感器尺寸与带宽有直接关系。受GIS腔体空间限制，现有的内置超高频传感器(例如目前最常用的圆盘型天线)带宽十分有限，特别是低频下限较高。这是由于传感器带宽的低频下限取决于天线的外尺寸，而GIS内部结构和有限空间使得天线外尺寸不可能过大。对如何降低低频下限、拓宽传感器带宽等问题，目前仍未有简便的、行之有效的方法提出。
[0007]基于以上的分析，当前在局部放电在线监测系统内部空间不变的情况下，内置超高频传感器在带宽扩展方面仍有困难，需要更加合理、科学和便捷的装配方法解决实际应用中的问题。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种安装操作简单方便、固定牢固可靠且具有一定通用性和适用性的用于GIS局部放电检测的内置超高频传感器扩频结构。
[0009]为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是: 一种用于GIS局部放电检测的内置超高频传感器扩频结构，其关键技术在于:其包括扣合在GIS设备腔体上的金属盖板和通过高度可调的金属螺栓固定在金属盖板内侧的内置超高频传感器;所述内置超高频传感器包括天线本体和与之连接阻抗变换器;所述金属螺栓一端固定在天线本体的非导电区域内，其另一端与所述金属盖板连接;所述金属盖板和GIS设备腔体之间导电接触;所述天线本体的天线导电臂分别与其紧邻的金属螺栓电连接。
[0010]进一步的，所述天线本体的天线导电臂分别通过导线与其紧邻的金属螺栓电连接，所述导线一端焊接在一个天线导电臂的末梢，其另一端绕在紧邻的金属螺栓上并旋紧其上的螺母固定。
[0011 ]进一步的，所述天线本体与GIS设备腔体内表面平行设置。
[0012]所述天线本体与金属盖板经金属螺栓连接固定，所述金属螺栓长度可根据内置超高频传感器在GIS设备腔体内安装深度要求而确定，能够满足天线本体与GIS设备腔体内表面平行的设置关系。
[0013]进一步的，所述内置超高频传感器中的阻抗变换器贴合固定在天线本体下表面，且所述天线本体正面上的馈线连接处设有导电通孔；
所述阻抗变换器一端设有凸起，所述凸起的大小与导电通孔相匹配且穿过导电通孔露出所述天线本体正面，所述凸起在天线本体正面露出的两侧导电部分与天线本体正面的天线导电臂电连通。
[0014]所述阻抗变换器一端设有长度略高于天线本体厚度的凸起，所述凸起的大小与导电通孔相匹配且设置在导电通孔内，组装时从天线本体的背面插入，插入后导电带和所述凸起上的金属导电部分紧密接触，所述凸起在天线本体正面露出的两侧导电部分通过焊锡分别与天线本体正面的天线导电臂直接焊接连通，是保证电连接的关键，而导电通孔内的导电带与所述凸起电接触是针对电连通的多一层保障;所述阻抗变换器通过用热熔胶与天线本体的背面进行粘接，进一步提高了两者连接的稳固性。
[0015]进一步的，所述导电通孔内侧壁上覆有与所述天线导电臂电连通的导电带，所述导电带与插入所述导电通孔的凸起上的导电部分紧密接触。
[0016]进一步的，所述内置超高频传感器还包括SMA接头，所述SMA接头一端设置在阻抗变换器的相应接口上，其另一端经双层屏蔽同轴线连接具有气密封工艺的BNC接头，所述BNC接头密封嵌入安装在金属盖板中。所述金属盖板上设有与BNC接头形状匹配的信号导出孔，所述BNC接头密封固定在所述金属盖板的信号导出孔中。
[0017]进一步的，所述阻抗变换器与天线本体下表面之间通过热熔胶连接固定。
[0018]进一步的，为保证双层屏蔽同轴线的稳定，还设置了线卡，所述双层屏蔽同轴线通过线卡固定在相邻的金属螺栓上。
[0019]进一步的，所述金属盖板上还设有环形槽，所述环形槽内设有法兰密封垫圈，并涂抹有密封硅脂，实现金属盖板与GIS设备腔体的密封。
[0020]在所述天线本体的非导电区域上对称设有螺栓孔，所述金属螺栓的一端通过螺栓孔与所述天线本体固定连接，每个金属螺栓上在紧邻天线两侧加塑料垫片。
[0021]所述金属盖板上设有与螺栓孔位置相对应的安装沉孔，所述金属螺栓的另一端加弹簧垫片、平垫片后固定在金属盖板的安装沉孔中，实现内置超高频传感器与金属盖板的组装与固定。
[0022]进一步的，所述金属盖板上的信号导出孔为带上、下凹台的缺边圆形通孔，其上凹台-内侧的表面粗糙度不大于Ral.6，其下凹台-内侧的表面粗糙度不大于Ra3.2。
[0023]进一步的，具有密封工艺的所述BNC接头的接头密封垫圈装于金属盖板内侧，具有密封工艺的所述BNC接头的紧固垫片和螺母装于外侧，紧固好螺母后，在接头密封垫圈以及金属盖板外侧的紧固垫片周围涂抹密封胶。
[0024]进一步的，所述金属盖板上还设有安装通孔，所述安装通孔与GIS设备腔体通过螺栓紧固。
[0025]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
本发明设计将天线本体的天线导电臂分别通过导线与其紧邻的所述金属螺栓电连接，延长了天线导电臂的电尺寸，有效解决了在GIS现场复杂条件下，在有限的GIS内部空间中不加大天线本体和阻抗变换器尺寸的前提下，对内置超高频传感器低频下限拓展的问题。内置超高频传感器经实际测试，这种结构能使-1OdB附近的Sll曲线出现明显下降，对传感器低频下限的拓展效果显著。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0027]图1是本发明的结构示意图。
[0028]图2是本发明侧面局部剖视的结构示意图。
[0029]图3是本发明中阻抗变换器的侧视图。
[0030]图4是用于GIS局部放电在线监测的内置超高频传感器在导线连接并无胶粘和通孔连接并胶粘两种情况下的SI I实测曲线。
[0031]图5是应用本发明扩频结构前后的Sll实测曲线对比结果图。
[0032]其中，图1?图3中的网格阴影表示导电部分，斜线阴影表示剖视图中的剖面。
[0033]其中，I天线本体、2阻抗变换器、3凸起、4导电通孔、5螺栓孔、6金属螺栓、7 BNC接头、8双层屏蔽同轴线、9 SMA接头、10线卡、11信号导出孔、12安装沉孔、13-1上凹台、13-2下凹台、14金属盖板、15环形槽、16法兰密封垫圈、17弹簧垫片、18平垫片、19塑料垫片、20 GIS设备腔体、21安装通孔、22接头密封垫圈、23导线。
【具体实施方式】
[0034]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图1-4和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。
[0035]如图1?图3所示，本实施例包括了扣合在GIS设备腔体20上的金属盖板14、通过金属螺栓6固定在金属盖板14内侧的天线本体I和贴合固定在所述天线本体I下表面的阻抗变换器2;将所述天线本体I的两条天线导电臂分别通过导线23与其紧邻的所述金属螺栓6电连接。