氣體微水含量在線檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體微水含量在線檢測(cè)裝置，具體涉及一種變壓器套管3匕氣體微水含量在線檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]變壓器套管是變壓器外部的主要絕緣裝置，用于把引線引至油箱外部，以保證引線對(duì)地的絕緣，同時(shí)起固定引線的作用。目前，特高壓直流輸電工程換流站所用±400kV及以上電壓等級(jí)閥側(cè)直流套管多采用SF6氣體絕緣套管，在實(shí)際使用中，由于存在套管密封不嚴(yán)、套管抽真空工藝不佳、充氣工藝不良以及SF6新氣質(zhì)量較差等原因，套管內(nèi)SF6氣體中會(huì)存有部分水汽。在套管帶電運(yùn)行中，水分可與3匕氣體的分解產(chǎn)物發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生有害物質(zhì)，嚴(yán)重腐蝕內(nèi)部絕緣，影響滅弧；同時(shí)，水汽在設(shè)備內(nèi)部結(jié)露，也會(huì)導(dǎo)致沿面放電(閃絡(luò))，破壞絕緣，引發(fā)事故。
[0003]目前常用的微水檢測(cè)儀只能離線檢測(cè)，而且操作繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無法實(shí)時(shí)檢測(cè)套管帶電過程中的水汽含量。相應(yīng)地，對(duì)套管的絕緣性能也無法實(shí)時(shí)了解，不利于變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種安裝方便、可靠性強(qiáng)、靈敏度高、基于電容式傳感器的可實(shí)時(shí)檢測(cè)變壓器套管SF6氣體微水含量的在線檢測(cè)裝置。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種變壓器套管3匕氣體微水含量在線檢測(cè)裝置，包括電容式傳感器及與其連接的數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路，所述的電容式傳感器包括通過絕緣支柱進(jìn)行隔離支撐的正對(duì)設(shè)置的上電極板和下電極板，上電極板和下電極板相對(duì)側(cè)表面渡有金膜，上、下電極板的金膜分別壓接有上、下電極板引出線；所述的數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路包括依次連接的檢測(cè)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)及顯示器。
[0006]所述的絕緣支柱由高純度單晶硅制成，對(duì)稱分布于上、下電極板之間且絕緣支柱的邊緣與上、下電極板的邊緣對(duì)齊。
[0007]所述的上電極、下電極板由高純度單晶硅制成。
[0008]所述的上、下電極板引出線采用金線。
[0009]SF6氣體在電弧放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生SF 2、S2F2^S2F10, SFjP HF和等低氟化物，部分氣體遇水會(huì)形成煙霧，對(duì)普通金屬電極具有強(qiáng)腐蝕性。為此，本發(fā)明特采用抗腐蝕能力較強(qiáng)的單晶硅作為電極載體，并在硅片內(nèi)側(cè)表面鍍有一層厚度均勻、化學(xué)性能穩(wěn)定的金膜作為電極，利用特殊工藝將金線壓接于金膜上作為電極板引出線，進(jìn)一步提高傳感器的可靠性。高純度單晶硅構(gòu)成的絕緣支柱對(duì)電極板起支撐作用，絕緣支柱邊緣要盡可能跟電極邊緣重合，以增大傳感器上、下電極板的正對(duì)面積，提高電容式傳感器的靈敏度。
[0010]本發(fā)明采用基于單片機(jī)開發(fā)的數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路，實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)輸出及遠(yuǎn)傳?；趩纹瑱C(jī)開發(fā)的數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路可以檢測(cè)uF-nF級(jí)電容的變化，靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)。
[0011 ] 所述的檢測(cè)放大電路采用脈沖寬度調(diào)制電路，包括第一比較器、第二比較器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，電容充放電回路及低通濾波器。
[0012]該電路利用傳感器電容的充放電原理使電路輸出脈沖的占空比隨電容傳感器的電容量變化而變化，通過低通濾波器得到對(duì)應(yīng)于被測(cè)量變化的直流信號(hào)。該電路具有線性輸出、無需解調(diào)器即能獲得直流輸出等優(yōu)點(diǎn)。
[0013]本發(fā)明基于電容傳感器的原理，利用高純度單晶硅上所鍍的金膜為電極，根據(jù)水汽與SF6氣體相對(duì)介電常數(shù)的差異，構(gòu)成了可用于檢測(cè)SF6氣體微水含量的高靈敏度新型電容式傳感器。同時(shí)，基于單片機(jī)開發(fā)了可用于檢測(cè)電容式傳感器輸出的數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路，使實(shí)時(shí)在線檢測(cè)套管SF6氣體微水含量成為可能。
[0014]本發(fā)明的SF6氣體微水含量在線檢測(cè)裝置，采用微機(jī)械加工工藝實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，成本較低，靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，適用于推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0015]圖1為電容式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為電容式傳感器主視圖；
[0017]圖3為數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路原理圖；
[0018]圖4為檢測(cè)放大電路原理圖；HF
[0019]其中，1、上電極板，2、下電極板，3、金膜，4、絕緣支柱，5、上電極板引出線，6、下電極板引出線，第一比較器A1，第二比較器A2，電容式傳感器Cx。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1、圖2所示，一種變壓器套管3匕氣體微水含量在線檢測(cè)裝置，包括電容式傳感器及與其連接的數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路，所述的電容式傳感器包括通過絕緣支柱4進(jìn)行隔離支撐的正對(duì)設(shè)置的上電極板I和下電極板2，所述的上、下電極板均由高純度單晶硅制成且兩者相對(duì)側(cè)表面渡有金膜3，上、下電極板的金膜3分別壓接有金線作為上電極板引出線5和下電極板引出線6 ;所述的絕緣支柱4由高純度單晶硅制成，對(duì)稱分布于上、下電極板之間且絕緣支柱4的邊緣與上、下電極板的邊緣對(duì)齊。
[0021]如圖3、圖4所示，所述的數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路包括依次連接的檢測(cè)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)及顯示器。其中，檢測(cè)放大電路采用脈沖寬度調(diào)制電路，包括第一比較器A1、第二比較器A2、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，電容充放電回路及低通濾波器。該電路利用傳感器電容的充放電原理使電路輸出脈沖的占空比隨電容傳感器的電容量變化而變化，通過低通濾波器得到對(duì)應(yīng)于被測(cè)量變化的直流信號(hào)。其中，Cx為電容式傳感器。該電路具有線性輸出、無需解調(diào)器即能獲得直流輸出的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路已廣泛使用，在此不再贅述。
[0022]根據(jù)電容式傳感器的原理，當(dāng)套管內(nèi)為純SF6氣體時(shí)(在101.325kPa、25°C條件下，eSF6= 1.002049)，所測(cè)電容值為ε SF6S/D(S:上、下極板正對(duì)面積，D:上下極板的垂直距離)；相應(yīng)地，當(dāng)套管內(nèi)全為水汽時(shí)(在101.325kPa、25°C條件下，ε H2Q= 1.00785)，所測(cè)電容值為ε H20S/Do當(dāng)S = 0.0lm2, D = 0.1m時(shí)，純3?6氣體與純水汽的電容值分別為100204.9uF、100785uF，電容差達(dá)到 580.1uF0 若實(shí)際所測(cè)電容值在[100204.9，100785]uF區(qū)間時(shí)，可判定3匕氣體中存有一定數(shù)量的水汽。將所測(cè)電容值經(jīng)過數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路后的輸出信號(hào)與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比換算，即可得出SF6氣體中的微水含量。
[0023]相對(duì)于傳統(tǒng)微水含量測(cè)試方法，本發(fā)明變壓器套管SF6氣體微水含量在線檢測(cè)裝置可直接安裝于套管取氣閥處，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便快捷、靈敏度高，可用于實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，特別適用于目前特高壓直流輸電工程所用SF6直流套管微水檢測(cè)試驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變壓器套管SF6氣體微水含量在線檢測(cè)裝置，其特征在于:包括電容式傳感器及與其連接的數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路，所述的電容式傳感器包括通過絕緣支柱進(jìn)行隔離支撐的正對(duì)設(shè)置的上電極板和下電極板，上電極板和下電極板相對(duì)側(cè)表面渡有金膜，上、下電極板的金膜分別壓接有上、下電極板引出線；所述的數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路包括依次連接的檢測(cè)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)及顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器套管SF6氣體微水含量在線檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的絕緣支柱由高純度單晶硅制成，對(duì)稱分布于上、下電極板之間且絕緣支柱的邊緣與上、下電極板的邊緣對(duì)齊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器套管SF6氣體微水含量在線檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的上電極板、下電極板由高純度單晶硅制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器套管SF6氣體微水含量在線檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的上、下電極板引出線采用金線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器套管SF6氣體微水含量在線檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的檢測(cè)放大電路采用脈沖寬度調(diào)制電路，包括第一比較器、第二比較器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，電容充放電回路及低通濾波器。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變壓器套管SF6氣體微水含量在線檢測(cè)裝置，包括電容式傳感器及與其連接的數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路，所述的電容式傳感器包括通過絕緣支柱進(jìn)行隔離支撐的正對(duì)設(shè)置的上電極板和下電極板，上電極板和下電極板相對(duì)側(cè)表面渡有金膜，上、下電極板的金膜分別壓接有上、下電極板引出線；所述的數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路包括依次連接的檢測(cè)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)及顯示器。本發(fā)明基于單片機(jī)開發(fā)的數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路，可檢測(cè)uF-nF級(jí)電容變化，該檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、靈敏度高，可實(shí)時(shí)在線檢測(cè)套管SF6氣體微水含量，具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】G01N27-22
【公開號(hào)】CN104713919
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510095667
【發(fā)明人】王進(jìn), 王明勝, 楊仁毅, 郭鵬鴻, 劉光輝
【申請(qǐng)人】山東電力設(shè)備有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年3月4日