[发明专利]一种适用于GIS设备缺陷检测用多功能单体传感器

说明书

本发明公开了一种适用于GIS设备缺陷检测用多功能单体传感器，属于电力设备绝缘检测技术领域；本发明可以利用单体传感器同时监测GIS放电缺陷和机械缺陷，本发明包括有传感器本体和法兰盘，传感器本体安装在法兰盘内表面上，传感器本体与法兰盘内表面之间敷设有绝缘胶布层，法兰盘通过连接螺栓固定连接在GIS设备壳体上；设置为四层式结构，自下而上依次为匹配层、压电陶瓷材料层、质量背衬层和金属电极材料层，金属电极材料层上还固定连接有信号线。本发明解决了传统单一传感器只检测一种信号，检测精度不高，检测范围较小的问题，解决了多设备联合检测结构复杂，操作繁琐的问题。

技术领域

本发明涉及电力设备缺陷检测技术领域，尤其涉及一种适用于GIS设备缺陷检测用多功能单体传感器。

背景技术

随着电网技术的飞速发展，电网规模的不断扩大，供电可靠性的要求也不断提高，长期运行的GIS电力设备无法避免的产生放电型缺陷和机械型缺陷，放电型缺陷导致电力设备绝缘介质劣化，长期的放电会导致绝缘介质不断受损，绝缘性能降低，并可能诱发设备绝缘击穿，对绝缘介质造成不可逆转的破坏，严重影响GIS设备的安全稳定运行，机械型型缺陷主要是GIS内部开关触头接触异常，母线卡簧松动，长期振动甚至可能会导致导电杆和绝缘件松动，引发局部放电，给电网造成巨大的损失。

GIS在发生放电时会产生多种特征信号，对于其特征信号的检测有多种方法，其中包括特高频法、超声波法、脉冲电流法、光测法，以及联合检测法等。其中特高频信号和超声波信号的检测是局部放电现场检测中最常见的检测方法，但是目前常用于检测的传感器功能单一，即超声传感器只能检测超声波信号，特高频传感器只能检测特高频信号，单一的检测方法对GIS局部放电中产生的多种信号检测灵敏度不足，可靠性低，而对于联合检测方法，由于现场信号干扰较多，判断单一传感器输出的单一信号是否为放电特征信号需要经过复杂的计算和分析，增加了实际操作的繁琐性和复杂程度。GIS在发生机械缺陷时会产生特征信号，其检测方法有多种，包括红外检测法、光纤光栅测温法以及振动检测法，其中振动检测法与设备主回路无电气连接，具有抗干扰能力强，灵敏度高等优点。并且用于GIS故障检测的传感器元件与GIS设备外壳声阻抗严重失配造成超声波能量大量损失。

基于上述问题，本发明提出了一种适用于GIS设备放电型缺陷和机械型缺陷同时感知多功能单体传感器。

发明内容

本发明的目的在于针对GIS放电和机械缺陷简单、高可靠检测的现实需求提出了一种适用于GIS设备缺陷检测用的多功能单体传感器，通过单体传感器对超声、特高频信号的检测实现GIS放电型缺陷的检测，对振动特征信号的检测实现GIS机械型缺陷的检测，并通过其同时所输出的超声信号、特高频信号和振动信号之间的时间差，有效提高目前局部放电在线检测和机械振动监测的可靠性，通过阻抗匹配层的设计，有效降低局部放电在线检测产生的阻抗损失，使声能高效地在压电材料和GIS之间的传输，同时可以大幅度降低GIS设备缺陷检测的复杂程度。通过质量背衬层的设计，可以有效增大机械振动信号，提高机电转换效率，具有阻尼效应，同时可以有效吸收穿过压电材料的剩余超声波，减少回波干扰。

为了实现上述目的，本发明具体采用了如下技术方案：

一种适用于GIS设备缺陷检测的多功能单体传感器，包括有传感器本体和法兰盘，所述传感器本体安装在法兰盘内表面上，所述传感器本体与法兰盘内表面之间敷设有绝缘胶布层，作为绝缘层；所述法兰盘通过连接螺栓固定连接在GIS设备壳体上；所述设置为四层式结构，自下而上依次为匹配层、压电陶瓷材料层、质量背衬层和金属电极材料层，所述金属电极材料层上还固定连接有信号线。

优选地，所述传感器本体安装于GIS设备的法兰盘的内表面，相较于市面上外置式一体化传感器，内置传感器可以接收到无法泄露到GIS设备外部的特高频信号。