專利名稱：局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及ー種采用環(huán)形天線原理設(shè)計(jì)的局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線。
背景技術(shù)：
變壓器是電カ系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，它的正常運(yùn)行是對(duì)電カ系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證，必須最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。但由于變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行，故障和事故總不可能完全避免，且引發(fā)故障和事故又出于眾多方面的原因。在變壓器故障中，絕緣故障占有很高的比重，而在發(fā)生絕緣故障前會(huì)產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，所以，通過(guò)變壓器局部放電的在線監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的潛伏性故障，避免發(fā)生突發(fā)性的絕緣故障，有利于電カ系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
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由于局部放電的檢測(cè)和評(píng)價(jià)是變壓器絕緣狀況監(jiān)測(cè)的重要手段。因此，無(wú)論是研究機(jī)構(gòu)、制造廠商，還是電力系統(tǒng)運(yùn)行部門(mén)，都非常關(guān)心局部放電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。目前，我國(guó)IlOkV及以上大型變壓器大多采用油浸式變壓器，對(duì)于此種變壓器，油中局部放電是造成變壓器絕緣故障的主要因素，油中局部放電會(huì)產(chǎn)生納秒級(jí)的電流脈沖，激發(fā)頻率可以達(dá)到上GHz的電磁波。鑒于此種特點(diǎn)，科技人員研究出超高頻法來(lái)進(jìn)行相關(guān)監(jiān)測(cè)，該法是通過(guò)檢測(cè)伴隨局部放電點(diǎn)產(chǎn)生的、頻率為200ΜΗζ 3000ΜΗζ的電磁波來(lái)判斷局部放電的方法，由于其具有抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高的特點(diǎn)，近年來(lái)已經(jīng)成為了變壓器局部放電檢測(cè)中的重要方法。變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)超高頻監(jiān)測(cè)法的關(guān)鍵技術(shù)之ー是超高頻天線，其性能的好壞直接影響局部放電信號(hào)的提取與后期處理。目前普遍用于變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)超高頻檢測(cè)的天線主要有阿基米德雙臂平面螺旋天線、圓錐天線和偶極子天線等，實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明現(xiàn)有天線的檢測(cè)頻帶較窄，損失了較多的局部放電信息；輸出阻抗較低，不利于與信號(hào)傳輸線路形成良好的阻抗匹配；方向角較窄，不利于接收微弱的局部放電信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供ー種局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線，針對(duì)現(xiàn)有天線檢測(cè)頻帶較窄、輸出阻抗較低、方向角較窄的缺點(diǎn)，公開(kāi)了ー種局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線，其方向性好、頻帶寬、駐波比小、便于阻抗匹配，能夠滿足變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)超高頻檢測(cè)的要求。本發(fā)明的目的是這些實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明提供的ー種局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線，包括導(dǎo)線層和電介質(zhì)層，所述導(dǎo)線層為設(shè)置于電介質(zhì)層表面的一段連續(xù)導(dǎo)線，所述導(dǎo)線沿電介質(zhì)層橫截面呈螺旋狀均勻纏繞。進(jìn)ー步,所述電介質(zhì)層橫截面為圓形面。進(jìn)ー步，還包括電纜BNC接頭和匹配電阻，所述導(dǎo)線層首末端分別連接于電纜BNC接頭的芯線和地線，所述導(dǎo)線層首末端之間并聯(lián)有匹配電阻。進(jìn)ー步，所述導(dǎo)線層的半徑取值范圍為O. 5 2mm，所述導(dǎo)線纏繞匝數(shù)取值范圍為Γ20匝；所述電介質(zhì)層的直徑取值范圍為2(T50mm，長(zhǎng)度取值范圍為5 20cm。進(jìn)ー步，所述導(dǎo)線層為銅導(dǎo)線；所述電介質(zhì)層為錳鋅磁芯，其磁導(dǎo)率為2000。進(jìn)ー步，所述匹配電阻為51歐姆。進(jìn)ー步，所述導(dǎo)線層的半徑為O. 5mm，所述導(dǎo)線段的纏繞匝數(shù)為10 ;所述電介質(zhì)層的直徑為38mm,長(zhǎng)度為10cm。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線，其周長(zhǎng)小于所發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)的1/10。理論和試驗(yàn)表明，輻射場(chǎng)與環(huán)的面積、匝數(shù)和環(huán)上的電流成正比， 與工作波長(zhǎng)的平方和距離成反比，與環(huán)的形狀關(guān)系不大。但小環(huán)天線的輻射效率很低，通常用作接收天線。因此，小環(huán)天線作為接收天線可以到達(dá)變壓器局部放電的監(jiān)測(cè)小尺寸等要求。本發(fā)明的局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線還具有以下有點(diǎn)
1.IOOMHf700MHz之間具有平坦的頻率特性，檢測(cè)頻帶較寬，檢測(cè)頻帶內(nèi)駐波比小于5，能夠記錄局部放電的大部分信息，不會(huì)造成遺漏情形；
2.具有50歐姆的輸出阻抗，易干與信號(hào)傳輸線路形成阻抗匹配；
3.具有較高的増益，有利于接收在變壓器油箱發(fā)生復(fù)雜折反射的局部放電信號(hào)，尤其對(duì)微弱信號(hào)具有高靈敏性。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)，和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中
圖I為本發(fā)明的小環(huán)天線的結(jié)構(gòu)示意 圖2為導(dǎo)線半徑為O. 5mm,纏繞匝數(shù)為10 ;磁芯直徑為38mm,長(zhǎng)度為IOcm時(shí)小環(huán)天線實(shí)測(cè)駐波 圖3為實(shí)驗(yàn)室局部放電超高頻檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)示意 圖4為實(shí)驗(yàn)室3種典型的絕緣缺陷ホ吳型；
圖5為本發(fā)明的小環(huán)天線檢測(cè)到的三種不同缺陷局部放電放電信號(hào)及其頻譜。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖I為本發(fā)明的小環(huán)天線的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示本發(fā)明實(shí)施例提供的ー種局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線，包括導(dǎo)線層I、電介質(zhì)層2、電纜BNC接頭4和匹配電阻3，所述導(dǎo)線層I為設(shè)置于電介質(zhì)層2表面的一段連續(xù)導(dǎo)線，所述導(dǎo)線沿電介質(zhì)層橫截面呈螺旋狀均勻纏繞。所述電介質(zhì)層2橫截面為圓形面，所述導(dǎo)線層I首末端分別連接于電纜BNC接頭4的芯線和地線，所述導(dǎo)線層I首末端之間并聯(lián)有匹配電阻3。所述小環(huán)天線采用同軸饋電方式饋電。所述導(dǎo)線層I的半徑取值范圍為O. 5 2mm，所述導(dǎo)線纏繞匝數(shù)取值范圍為f 20匝；所述電介質(zhì)層2的直徑取值范圍為2(T50mm，長(zhǎng)度取值范圍為5 20cm。所述導(dǎo)線層I為銅導(dǎo)線；所述電介質(zhì)層2為錳鋅磁芯，其磁導(dǎo)率為2000。所述匹配電阻3為51歐姆。所述導(dǎo)線層I的半徑為O. 5mm，所述導(dǎo)線段I的纏繞匝數(shù)為10 ;所述電介質(zhì)層2的直徑為38mm，長(zhǎng)度為10cm。本實(shí)施例中，導(dǎo)線層I為銅線；電介質(zhì)層2采用錳鋅磁芯，其磁導(dǎo)率為2000 ;匹配電阻為51歐姆。 本實(shí)施例中，導(dǎo)線半徑為O. 5mm,纏繞阻數(shù)為10 ;磁芯直徑為38mm,長(zhǎng)度為10cm。圖2為導(dǎo)線半徑為O. 5mm,纏繞阻數(shù)為10 ;磁芯直徑為38mm,長(zhǎng)度為IOcm時(shí)小環(huán)天線實(shí)測(cè)駐波圖。通過(guò)圖2可以看出，小環(huán)天線諧振頻率為200MHz，在大約IOOMHz 700MHz之間具有平坦的頻率特性?？梢?jiàn)小環(huán)天線具有良好的頻率特性，滿足變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)超高頻天線小型化設(shè)計(jì)的要求。本發(fā)明的小環(huán)天線檢測(cè)頻帶較寬，檢測(cè)頻帶內(nèi)駐波比小于5，具有高靈敏度的特性，非常適合局部放電超高頻的檢測(cè)，能夠記錄大部分的局部放電信息，即使信號(hào)微弱，也能完整記錄。圖3為實(shí)驗(yàn)室局部放電超高頻檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)示意圖，如圖3所示，實(shí)驗(yàn)室用于變壓器局部放電超高頻檢測(cè)的試驗(yàn)平臺(tái)，檢測(cè)裝置包括了本發(fā)明的小環(huán)天線5、示波器6和局部放電發(fā)生裝置，其中，小環(huán)天線5的饋電端通過(guò)同軸射頻電纜與示波器6的信號(hào)輸入端相聯(lián)。圖4為實(shí)驗(yàn)室用于模擬局部放電的3種典型的絕緣缺陷模型，圖4a為氣隙模型，其中，銅棒41通過(guò)球電極42設(shè)置于紙板43上，該紙板43另一端面設(shè)置于圓板電極45上，圖4b為沿面模型，其中的電極為柱電極44，圖4c為電暈?zāi)Ｐ?。圖中的電極為針電極46。圖5為本發(fā)明的小環(huán)天線檢測(cè)到的3種不同缺陷模型的放電信號(hào)及其頻譜，圖5a-K b-1為氣隙放電時(shí)域信號(hào)及其頻譜，圖5a-2、b~2為沿面放電時(shí)域信號(hào)及其頻譜，圖5a-3、b_3為電暈放電時(shí)域信號(hào)及其頻譜。從圖中可以看出小環(huán)天線實(shí)測(cè)三種放電模型的頻率分布都集中在250MHz 400MHz以及400MHz 750MHz這兩個(gè)頻段，其中第一個(gè)頻段內(nèi)的能量要大于第二個(gè)頻段。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗g范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線，包括導(dǎo)線層(I)和電介質(zhì)層(2)，其特征在于所述導(dǎo)線層(I)為設(shè)置于電介質(zhì)層(2)表面的一段連續(xù)導(dǎo)線，所述導(dǎo)線沿電介質(zhì)層橫截面呈螺旋狀均勻纏繞。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線，其特征在于所述電介質(zhì)層(2)橫截面為圓形面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線，其特征在于還包括電纜BNC接頭(4)和匹配電阻(3)，所述導(dǎo)線層(I)首末端分別連接于電纜BNC接頭(4)的芯線和地線，所述導(dǎo)線層(I)首末端之間并聯(lián)有匹配電阻(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線，其特征在于所述導(dǎo)線層(O的半徑取值范圍為O. 5 2mm，所述導(dǎo)線纏繞匝數(shù)取值范圍為廣20匝；所述電介質(zhì)層(2)的直徑取值范圍為2(T50mm，長(zhǎng)度取值范圍為5 20cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線，其特征在于所述導(dǎo)線層Cl)為銅導(dǎo)線；所述電介質(zhì)層(2)為錳鋅磁芯，其磁導(dǎo)率為2000。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線，其特征在于所述匹配電阻(3)為51歐姆。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的局部放電超高頻檢測(cè)小環(huán)天線，其特征在于所述導(dǎo)線層(O的半徑為O. 5mm，所述導(dǎo)線段(I)的纏繞匝數(shù)為10 ;所述電介質(zhì)層(2)的直徑為38mm，長(zhǎng)度為10cm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于局部放電超高頻檢測(cè)的小環(huán)天線，局部放電檢測(cè)小環(huán)天線，包括電介質(zhì)層、導(dǎo)線層、匹配電阻和饋電端，所述導(dǎo)線均勻纏繞于磁芯表面，所述饋電端并聯(lián)有匹配電阻，并采用同軸饋電方式饋電。本發(fā)明的小環(huán)天線方向性好、頻帶寬、駐波比小、便于阻抗匹配，能夠滿足變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)超高頻檢測(cè)的要求。
文檔編號(hào)H01Q7/06GK102749563SQ201210250630
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者呂金壯, 孫夏青, 廖瑞金, 李劍, 杜林 , 楊麗君, 王有元, 羅兵, 趙宇明, 趙林杰, 陳偉根, 黎小林 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 重慶大學(xué)