用于gis局部放電在線監測的內置式超高頻傳感器裝配結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及GIS內部局部放電在線監測領域，具體涉及一種用于GIS局部放電在線監測的內置式超高頻傳感器裝配結構。
【背景技術】
[0002]GIS以維護工作量少、結構緊湊、安裝方便等諸多優點，在近年來已逐步成為超特高壓電力系統項目建設中的主流設備，其運行的可靠性越來越受到人們的關注。因制造、運輸、現場裝配、運行和維護檢修等多種因素影響，GIS不可避免的存在一些對絕緣性能產生威脅的絕緣缺陷，這些缺陷在早期常產生局部放電現象。局部放電若長期存在會使GIS的電氣絕緣性能降低，最終導致絕緣故障。而采用適當的方法監測GIS內部的局部放電是判斷GIS絕緣長期可靠性的一種有效手段，可及時發現早期潛在危險從而預防事故的發生。因此，實現GIS內部局部放電的在線監測，對防患事故、提高設備利用率、實現傳統的“定期檢修”到“狀態檢修”的轉變具有重要的實際意義。
[0003]GIS中當很小的介質范圍內發生短暫局部擊穿時，會產生一個納秒級的脈沖電流。這種脈沖能激勵出具有超高頻(UH1帶范圍(300MHz-3GHz)甚至更高頻率成分的電磁波，并從放電源處逐漸傳播開來。而GIS的腔體結構可看作低損耗的同軸波導管，電磁波信號在其內部可有效地傳播。UHF法的原理就是利用一個超高頻天線傳感器接收這種由局部放電陡脈沖所激發并傳播的超高頻信號從而獲得局部放電的有關信息。
[0004]局放超高頻傳感器分為內置式和外置式兩種。其中外置式傳感器具有安裝方便、易于攜帶等特點，但易受外部電暈等干擾的影響，且接收信號較弱。另外，當前GIS制造商普遍使用有金屬法蘭包裹的絕緣子，這使得外置傳感器無法接收從絕緣子處泄漏的電磁波。應用內置超高頻傳感器時，于GIS制造初期要在管道內預留安裝位置，并將接收信號引到GIS體外構成監測系統，因此具有靈敏度高，不易受外部干擾和運行環境噪聲影響等優點。
[0005]然而GIS內部有限的空間對傳感器尺寸造成了一定限制，而且要嚴格保證氣密封性，這就要求在GIS設計之初必須考慮傳感器安裝、信號引出線氣密封以及傳感器對腔體原有電場分布的影響，采用適當的傳感器裝配方法來獲得更好的應用。同時，當前對傳感器與傳輸線的阻抗匹配問題考慮不足，導致傳感器輸出信號不能完整、真實的反映放電特征。采用阻抗變換器能夠解決超寬頻帶范圍內的阻抗匹配問題，但如何在有限空間內完成阻抗變換器的安裝和固定并滿足實際工程要求，也是亟待解決的問題之一。以往方法中，天線本體與阻抗變換器的連接采用的是在天線本體上扎孔穿銅導線焊接連接的方式，這種方法雖經過了實驗和性能測試，但連接不夠牢固，不符合實際應用的要求，且手工焊點尺寸不易掌控，對阻抗匹配效果影響較大。另外，傳感器的超寬頻帶特性是局部放電檢測診斷的前提和必要保證，而傳感器尺寸與帶寬有直接關系。受GIS腔體空間限制，現有的內置傳感器(例如目前最常用的圓盤型天線)帶寬十分有限，如何真正實現內置傳感器的超寬頻帶還有待解決。
[0006]基于以上的分析，當前在局部放電在線監測的內置式超高頻傳感器的安裝和應用方面存在著明顯不足，需要更加合理、科學和便捷的裝配方法解決實際應用中的問題。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是提供一種尺寸小、安裝操作簡單方便、固定牢固可靠、氣密性能好、阻抗匹配精度高、可實現傳感器位置調節并具有一定通用性和適用性的用于GIS局部放電在線監測的內置式超高頻傳感器裝配結構。
[0008]為解決上述問題，本發明所采取的技術方案是:
用于GIS局部放電在線監測的內置式超高頻傳感器裝配結構，其關鍵技術在于包括了扣合在GIS設備腔體上的金屬蓋板、通過金屬螺栓固定在金屬蓋板內側的天線本體和貼合固定在所述天線本體下表面的阻抗變換器;所述金屬蓋板上安裝有天線本體和阻抗變換器的一側朝向GIS設備腔體內安裝;所述阻抗變換器位于天線本體和金屬蓋板之間;所述內置式超高頻傳感器包括天線本體、阻抗變換器和SMA接頭；
所述金屬螺栓一端固定在天線本體的非導電區域，其另一端與所述金屬蓋板連接；所述天線本體正面上的饋線連接處設有導電通孔，所述導電通孔內側壁上覆有與所述天線導電臂電連通的導電帶；
所述阻抗變換器一端設有長度略高于天線本體厚度的凸起，所述凸起的大小與導電通孔相匹配且設置在導電通孔內，組裝時從天線本體的背面插入，所述凸起在天線本體正面露出的兩側導電部分通過焊錫分別與天線本體正面饋線連接處的天線導電臂直接焊接連通，是保證電連接的基礎，而插入后導電通孔內的導電帶與所述凸起上的金屬導電部分緊密接觸是針對電連通性和安裝穩固性的進一步保障;所述阻抗變換器通過用熱熔膠與天線本體的背面進行粘接，進一步提高了兩者連接的穩固性;所述阻抗變換器的另一端設有SMA接頭，所述SMA接頭經雙層屏蔽同軸線連接具有氣密封工藝的BNC接頭；
所述金屬蓋板上設有與BNC接頭形狀匹配的信號導出孔，所述BNC接頭密封固定在所述金屬蓋板的信號導出孔中。
[0009]進一步的，本發明其還包括線卡，所述雙層屏蔽同軸線通過線卡固定在相鄰的金屬螺栓上。
[0010]進一步的，所述阻抗變換器與天線本體下表面之間通過熱熔膠連接固定。
[0011]進一步的，所述天線本體與金屬蓋板經金屬螺栓連接固定，所述金屬螺栓長度可根據內置式超高頻傳感器在GIS設備腔體內安裝深度要求而確定，能夠滿足天線本體與GIS設備腔體內表面平行的設置關系。
[0012]進一步的，所述金屬蓋板上還設有環形槽，所述環形槽內設有法蘭密封墊圈，并涂抹有密封硅脂，實現金屬蓋板與GIS設備腔體的密封。
[0013]進一步的，在所述天線本體的非導電區域上對稱設有螺栓孔，所述金屬螺栓的一端通過螺栓孔與所述天線本體固定連接，每個金屬螺栓上在緊鄰天線兩側加塑料墊片。
[0014]所述金屬蓋板上設有與螺栓孔位置相對應的安裝沉孔，所述金屬螺栓的另一端加彈簧墊片、平墊片后固定在金屬蓋板的安裝沉孔中，實現內置式超高頻傳感器與金屬蓋板的組裝與固定。
[0015]進一步的，所述金屬蓋板上的信號導出孔為帶上、下凹臺的缺邊圓形通孔，其上凹臺內側的表面粗糙度不大于Ral.6，其下凹臺內側的表面粗糙度不大于Ra3.2。
[0016]進一步的，具有密封工藝的所述BNC接頭的接頭密封墊圈裝在位于金屬蓋板內側的上凹臺處，具有密封工藝的所述BNC接頭的緊固墊片和螺母裝在位于金屬蓋板外側的下凹臺處，緊固好所述螺母后，在接頭密封墊圈以及金屬蓋板外側的緊固墊片周圍涂抹密封膠。
[0017]進一步的，所述金屬蓋板上還設有安裝通孔，所述安裝通孔與GIS設備腔體上的法蘭通過螺栓緊固。
[0018]進一步的，根據內置式超高頻傳感器擴展寬帶低頻下限的需要，當需要擴展時，將所述天線本體的天線導電臂分別通過導線與其緊鄰的所述金屬螺栓電連接。本發明設計將天線本體的天線導電臂分別通過導線與其緊鄰的所述金屬螺栓電連接，延長了天線導電臂的電尺寸，在有限的GIS內部空間中不加大天線本體和阻抗變換器尺寸的前提下，有效的降低了內置式超高頻傳感器的低頻下限。
[0019]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:
(I)本發明有效解決了在GIS現場條件復雜情況下，天線本體穩定安裝的問題，且可通過調節金屬螺栓的高度適應現場空間的大小;通過在阻抗變換器上設置凸起與天線本體插入式組裝，使