[发明专利]一种基于聚偏二氟乙烯薄膜的磁吸式电容探头

说明书

本发明公开了一种基于聚偏二氟乙烯薄膜的磁吸式电容探头，旨在提供一种信号耦合效率高的电容探头。其包括贴合于设备外壳表面的聚偏二氟乙烯薄膜，依次叠置于聚偏二氟乙烯薄膜表面的导电橡胶垫片、金属电极片及背板；所述背板上设置容置导电橡胶垫片及金属电极片的槽体；所述背板背离设备外壳的一侧设置用于吸附固定设备外壳的汝铁硼磁扣；所述聚偏二氟乙烯薄膜作为被测设备外壳与传感器之间的电容介质，耦合由局部放电电磁波所引起的对地暂态电压；采用汝铁硼磁扣形式的磁吸式贴合结构连接聚偏二氟乙烯薄膜与设备外壳；采用电阻和电容构成检出回路，根据后级放大器带宽范围选择合理的电阻、电容参数；电压信号采用同轴传输由电阻上电压信号引出。

技术领域

本发明涉及电力设备状态监测和故障诊断设备技术领域，尤其是涉及一种基于聚偏二氟乙烯薄膜的磁吸式电容探头。

背景技术

开关柜、断路器、电缆等电力设备广泛应用于电网电能传输中，但其结构紧凑、内部单元较多、绝缘裕度较低，其绝缘损伤或老化概率较高。大多数绝缘缺陷可在高电场下表现为持续或间歇性的局部放电，从而加速设备绝缘系统的老化。因此，对局部放电的带电检测或在线监测是电力设备运行维护的重要技术手段，在供电部门和用电部门得到越来越广泛的应用，其中基于暂态地电压（或称地电波）原理的局部放电检测方法由于成本较低、配置灵活、对象广泛，尤其受到配电网系统运行维护人员的欢迎，是实用性高且较为常用的方法。但目前地电波检测所采用的电容型传感器的初始信号耦合效率较低，对设备内部放电量较小的微弱放电难以有效发现，并且当现场电磁干扰较强时，其灵敏度和信噪比时常难以满足测量要求。

此外，传统的局部放电地电波传感器的耦合电容是利用电极片与设备腔体外壳之间的漆面或空气隙，形成具有一定电容量的介质间隙，但通过耦合效率计算可知，这种方式所形成的自然电容在耦合对地电压时效率有限，其主要原因是漆面或空气隙的介电常数较低，在1~3之间，因此需要通过增加传感器电极平板的面积来提高电容值，但这种方式同时会增加背景噪声的耦合途径，增大噪声阈值水平，总体而言对提高传感器的信噪比作用有限。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种信号耦合效率高、结构紧凑、使用方便的基于聚偏二氟乙烯薄膜的磁吸式电容探头。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于聚偏二氟乙烯薄膜的磁吸式电容探头，包括贴合于设备外壳表面的聚偏二氟乙烯薄膜，依次叠置于聚偏二氟乙烯薄膜表面的导电橡胶垫片、金属电极片及背板；所述背板上设置容置导电橡胶垫片及金属电极片的槽体；所述背板背离设备外壳的一侧设置用于吸附固定设备外壳的汝铁硼磁扣；所述聚偏二氟乙烯薄膜作为被测设备外壳与传感器之间的电容介质，耦合由局部放电电磁波所引起的对地暂态电压；采用汝铁硼磁扣形式的磁吸式贴合结构连接聚偏二氟乙烯薄膜与设备外壳；采用电阻和电容构成检出回路，根据后级放大器带宽范围选择合理的电阻、电容参数；电压信号采用同轴传输由电阻上电压信号引出。

优选的是，所述聚偏二氟乙烯薄膜的相对介电参数为6~11，厚度为150μm至200μm，耦合区域选择面积为10~20 cm²的圆形。

优选的是，所述磁吸式贴合结构为设置在聚偏二氟乙烯薄膜背面盖板的钕铁硼槽扣。

优选的是，所述检出回路具体为：耦合电容C3和电阻R1构成串联支路，滤波电容C2构成另一个串联支路，上述两个支路并联后与聚偏二氟乙烯薄膜C1串联，R1上的电压信号作为信号输出。

优选的是，所述滤波电容C2、耦合电容C3和电阻R1的取值范围分别为：C2=1~10pF，C3=50~200 pF，R1=0.6 ~10 kΩ。

优选的是，所述同轴传输采用50Ω或100 阻抗的同轴屏蔽线作为信号传输介质，采用SMA或BNC接头与后级放大电路连接。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：