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专利名称：自吸附式开关柜局放检测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能方便、可靠地固定于开关柜外壁上进行局部放电检测的传 感器，属检测技术领域。
背景技术：
开关柜是电力系统中常用的重要设备，由于局部电场分布不均勻或固体绝缘存在 缺陷等原因，开关柜内某些部位有可能出现局部放电现象。若局部放电长期存在，在一定条 件下可造成设备主绝缘电气强度的下降和损坏。为保证开关柜运行时有足够的可靠性，必 须对其内部的局部放电进行监测。为了减小设备尺寸，开关柜中使用了大量的绝缘材料，如环氧浇注的CT、PT、静触 头盒、穿墙套管、相间隔板等，当这些绝缘材料内部存在局部放电时，放电产生的电磁波大 部分被开关柜的金属外壳所屏蔽，小部分则通过金属壳体的接缝或气体绝缘开关的衬垫传 播出去，并在开关柜的金属壳体表面产生一个瞬时对地电压(TEV)，利用安装在开关柜壳体 上的TEV信号传感器测量此TEV信号，并对此信号进行分析就可以确定放电位置。

图1是采用TEV信号传感器对开关柜进行局放检测的原理图。由于目前开关柜壳 体的金属材质各异，现有的TEV信号传感器需要利用螺丝卡板或绑带才能固定在开关柜壳 体表面，安装极不方便，工作效率低，可靠性差，影响了测试灵敏度和局放定位的准确性。

实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种能方便、可靠地固定于开 关柜外壳上的自吸附式开关柜局放检测传感器。本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的—种自吸附式开关柜局放检测传感器，它由TEV信号传感器及其固定装置组成， 其中，TEV信号传感器由屏蔽壳及装于屏蔽壳内的电容耦合探测器和信号处理电路构成，所 述电容耦合探测器安装在屏蔽壳前部的开口处，所述信号处理电路的输入端接电容耦合探 测器的输出信号，输出信号与设置在密封腔体上的信号输出端子连接；所述信号处理电路由场效应管、电感、三个运算放大器、电阻和电容组成，所述场 效应管的漏极接电源正极，栅极接电容耦合探测器的输出信号，源极经第一电阻接电源负 极并经第一电容和第二电阻组成的高通滤波器接第一运算放大器的同相输入端；第一运算 放大器的反相输入端经第三电阻接电源正极并经第四电阻接其输出端，第一运算放大器的 输出端经第二电容接第二运算放大器的同相输入端；第二运算放大器的反相输入端经第五 电阻接电源负极并经第六电阻接其输出端，第二运算放大器的输出端经第七电阻和第三电 容组成的低通滤波器接第三运算放大器的同相输入端；第三运算放大器接成电压跟随器， 其输出端依次经第四电容和电感接电源正极，第四电容和电感串接点的输出信号接密封腔 体上的信号输出端子。上述自吸附式开关柜局放检测传感器，所述固定装置由波纹真空吸盘、支撑导管、复位弹簧、滑套和密封腔体组成；所述波纹真空吸盘下部和密封腔体固接在一起；所述滑 套为筒状，它穿过波纹真空吸盘和密封腔体并与它们固定成一体；所述支撑导管穿于滑套 内且与滑套滑动配合，其一端伸入密封腔体内，另一端连接TEV信号传感器的屏蔽壳；所述 复位弹簧套装在支撑导管上，其一端顶压在TEV信号传感器的屏蔽壳上，另一端顶压在滑 套上。本实用新型通过波纹真空吸盘、支撑导管、复位弹簧和滑套之间的相互配合，将 TEV信号传感器压在开关柜的外壁上，不仅安装方便、快捷，工作效率高，而且可使TEV信号 传感器与开关柜的外壁之间始终保持恒定的压力，确保二者紧密贴合，大大提高了测试灵 敏度和局放定位的准确性。另外，本实用新型中的电路简单实用，振子Y接收到的信号经过 场效应管Q阻抗变换后，被后面的放大滤波电路处理，也有效消除了低频信号的干扰，使检 测信号准确率更高；将信号和电源在一根同轴电缆上传输，也提高了抗干扰能力，使数据传 输更加稳定可靠。
以下结合附图对本实用新型进一步说明。图1是采用TEV信号传感器对开关柜进行局放检测的原理图；图2是本实用新型的结构示意图；图3是信号处理电路的电原理图。图中各标号为1、信号处理电路；2、支撑导管；3、复位弹簧；4、滑套；5、限位挡圈； 6、波纹真空吸盘；7、密封腔体；8、信号输出端子；9、屏蔽壳；10、TEV信号传感器；11、开关 柜；12、母线排；13、接缝或绝缘衬垫处；Y、电容耦合探测器；Q、场效应管；F1、第一运算放大 器；F2、第二运算放大器；F3、第三运算放大器；L、电感；Cl C4、电容；Rl R7、电阻。
具体实施方式
局部放电是指电气设备绝缘结构中某个区域内出现的放电现象，这种放电只是绝 缘结构在该区域内被破坏，主绝缘并未发生贯穿性击穿，但若局部放电长期存在，在一定条 件下可造成设备主绝缘电气强度的下降和损坏。绝缘结构中若存在局部电场较高(场强分布不均勻)，或因制造工艺不完善、运行 中绝缘有机物分解、固体绝缘受机械力作用发生开裂等原因形成缺陷，这些部位在运行中 就容易出现绝缘击穿，发生局部放电。此外，金属导体(或半导体)电极的尖锐边缘处，或 具有不同特性的绝缘层间，也是局部放电容易发生的部位。局部放电虽然只是绝缘局部发生击穿，但每次放电对绝缘都会有轻微损伤。造成 损伤的原因有①介质局部温度上升，氧化加速，使介质的电器、机械性能下降；②带电粒 子撞击介质，切断分子结构；③放电作用下产生的活性气体与介质发生化学反应，使介质性 能变坏。为保证电气设备在运行中有足够的可靠性，不允许在其绝缘中有局部放电，或只允 许有轻微的局部放电。我们可以通过特制的电容耦合探测器捕捉局放时产生的TEV信号，TEV信号经过 放大处理后，由后台数据处理单元对其幅度、相位、频域图谱、时域图谱进行分析，确定放电 位置。[0020]参看图1，TEV信号传感器固定到支撑导管2端部；支撑导管2、复位弹簧3与滑套 4相配合，构成可动部分；限位挡圈5对支撑导管2进行限位，防止支撑导管2在复位弹簧3 的作用下从滑套4内抽出；波纹真空吸盘6通过滑套4固定到密封腔体7上。信号传输线 穿过支撑导管2引到信号输出端子8。使用时将波纹真空吸盘6对准开关柜11的外壁并按压，通过波纹真空吸盘6的伸 缩和密封腔体7的配合，将其内部的部分空气挤出，使波纹真空吸盘6内部产生负压，从而 牢固地吸附在开关柜的外壁上，复位弹簧3的反作用力使TEV信号传感器与开关柜的外壁 保持恒定压力，进而使TEV信号传感器检测信号更加稳定。密封腔体7除用于安装信号输 出端子8外还给支撑导管2提供了迂回空间，便于波纹真空吸盘6的压缩。参看图2，压电晶片(即振子Y)接收到信号后，先经场效应管Q进行阻抗变换，再由 第一运算放大器及周围元件组成的二阶高通滤波器对信号进行滤波和预防大处理，然后信 号经由第二运算放大器放大，最后由第三运算放大器组成的电压跟随器进行阻抗变换后， 经过C8耦合到电源线上，Ll把超声信号和电源分离，电源和信号由一个射频头(BNC)引出。在后台数据处理单元把TEV信号分离，经过AD转换，软件分析处理，可得到放电信 息，为我们分析故障位置提供可靠的数据来源。
权利要求1.一种自吸附式开关柜局放检测传感器，其特征是，它由TEV信号传感器及其固定装 置组成，其中，TEV信号传感器由屏蔽壳(9)及装于屏蔽壳(9)内部的电容耦合探测器(Y) 和信号处理电路(1)构成，所述电容耦合探测器(Y)安装在屏蔽壳(9)前部的开口处，所述 信号处理电路(1)的输入端接电容耦合探测器(Y)的输出信号，输出信号与设置在密封腔 体(7)上的信号输出端子(8)连接；所述信号处理电路(1)由场效应管(Q)、电感(L)及三个运算放大器组成，所述场效应 管(Q)的漏极接电源正极，栅极接电容耦合探测器(Y)的输出信号，源极经第一电阻(Rl) 接电源负极并经第一电容(Cl)和第二电阻(R2)组成的高通滤波器接第一运算放大器(Fl) 的同相输入端；第一运算放大器(Fl)的反相输入端经第三电阻(R3)接电源正极并经第四 电阻(R4)接其输出端，第一运算放大器(Fl)的输出端经第二电容(C2)接第二运算放大 器(F2)的同相输入端；第二运算放大器(F2)的反相输入端经第五电阻(R5)接电源负极并 经第六电阻(R6)接其输出端，第二运算放大器(F2)的输出端经第七电阻(R7)和第三电容 (C3)组成的低通滤波器接第三运算放大器(F3)的同相输入端；第三运算放大器(F3)接成 电压跟随器，其输出端依次经第四电容(C4)和电感(L)接电源正极，第四电容(C4)和电感 (L)串接点的输出信号接信号输出端子(8)。
2.根据权利要求1所述的自吸附式开关柜局放检测传感器，其特征是，所述固定装置 由波纹真空吸盘(6)、支撑导管(2)、复位弹簧(3)、滑套(4)和密封腔体(7)组成；所述波纹 真空吸盘(6)下部和密封腔体(7)固接在一起；所述滑套(4)为筒状，它穿过波纹真空吸盘 和密封腔体并与它们固定成一体；所述支撑导管(2)穿于滑套(4)内且与滑套(4)滑动配 合，其一端伸入密封腔体(7)内，另一端连接TEV信号传感器的屏蔽壳(9);所述复位弹簧 (3)套装在支撑导管(2)上，其一端顶压在TEV信号传感器的屏蔽壳(9)上，另一端顶压在 滑套(4)上。
专利摘要一种自吸附式开关柜局放检测传感器，它由TEV信号传感器及其固定装置组成，其中，TEV信号传感器由屏蔽壳及装于屏蔽壳内的电容耦合探测器和信号处理电路构成，所述电容耦合探测器安装在屏蔽壳前部的开口处，所述信号处理电路的输入端接电容耦合探测器的输出信号，输出信号与设置在密封腔体上的信号输出端子连接；所述信号处理电路由场效应管、电感、三个运算放大器、电阻和电容组成。本实用新型不仅安装方便、快捷，可靠性高，大大提高了测试灵敏度和局放定位的准确性。
文档编号G01R31/14GK201903614SQ201020666520
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月18日 优先权日2010年12月18日
发明者何平, 刘大永, 张宝金, 徐丽媛 申请人:保定天威新域科技发展有限公司