没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
套球壳型非接触式交流验电装置研究.docx
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 174 浏览量
2023-02-23
20:13:42
上传
评论
收藏 602KB DOCX 举报
温馨提示
![preview](https://dl-preview.csdnimg.cn/87487668/0001-249ad674f544ed6f4ac1d00e4641ad9d_thumbnail-wide.jpeg)
![preview-icon](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/scale.ab9e0183.png)
试读
12页
套球壳型非接触式交流验电装置研究.docx
资源推荐
资源详情
资源评论
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![zip](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083736.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87487668/bg1.jpg)
1. 引言
高压验电器是检测架空线路、电缆线路、高压用电设备是否存在电压的专用电力安全
工具
[1]
。近年来,随着我国电力行业的迅速发展,高压验电器的需求量与日俱增。目前,
已商业化的 10 kV 及以上电压等级的验电器主要为电容式验电器,操作时需直接接触裸露
的金属导线,通过声光报警指示线路是否带电
[2-6]
。虽然电容式验电器操作简单、携带方
便,但是它必须与高压线路直接接触才能使用,因此仍然存在安全隐患。另外,电容式验
电器也无法用于配电网带有绝缘包覆的线路验电。
非接触式验电器是一类新型的验电器,无需与带电线路接触,理论上不存在安全隐
患,也可以用于带有绝缘包覆的线路验电。非接触式验电器主要分为电场感应型和电晕放
电型两种,通过检测高压输电线路附近的电场分布情况或者电晕放电的相关参量来实现输
电线路的验电操作
[7-11]
。电晕放电型验电器基于紫外线检测原理,仅适用于发生明显电晕
放电的场景,对于电晕放电弱、不存在局部放电或电晕放电的情况,验电器则无法有效工
作
[7]
。电场感应型验电器通过其内部的电场探头检测高压输电线路附近电场,当电场值超
过阈值时,触发产生声光报警信号。目前已报道的电场感应型交流验电器的电场探头大多
采用平行板电容结构
[12-15]
,部分采用 MEMS 电场敏感器件
[16,17]
,由于平行板电容结构和
MEMS 电场敏感器件主要用于测量 1 维电场,验电器在实际操作过程中如果其电场探头的
探测方向与被测电场方向存在一定的夹角,那么测试得到的电场值则小于被测电场值,可
能导致验电器出现漏报问题,引起事故发生。
为此,本文提出了一种新型非接触式交流验电装置,采用套球壳型电场探头结构,因
而在小角度范围内转动时电场测量结果仍然较为准确,降低了由于转动引起电场测量误差
而产生的误报问题。
2. 套球壳型电场探头设计
球形探头常用于工频电场测量,采用不同的球形分割方式,可以分别得到 1 维、2 维
和 3 维球形探头
[18,19]
。1 维球形探头由两个空心半球壳与测量电容组成,两空心半球壳为
球形探头的两个电极,通过绝缘物连接在一起。1 维球形电场探头类似于平行板电容结构
探头,只能测量电场的 1 个分量,因此并不适合应用于验电装置。2 维和 3 维球形探头指
将球体分别对称分割成 4 个电极和 6 个电极,彼此之间互相绝缘并且两两相对,且每对电
极之间的方向又互相垂直。2 维探头尤其 3 维探头可进一步提高电场测量的准确性,然而
也增加了信号处理电路的复杂性、成本、体积和功耗。针对小体积、低功耗、低成本、小
角度范围内转动不影响电场测量准确性的非接触式交流验电装置的应用需求,在球形探头
基础上,本文提出了新颖的套球壳型电场探头结构。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87487668/bg2.jpg)
套球壳型电场探头主要由内球壳 A、外球壳 B 和介电常数为$\varepsilon $的填充电介
质 C,3 部分组成,结构示意图如图 1 所示。内球壳 A 和外球壳 B 相当于两个电极,材质
为不锈钢,内球壳的外径为$a$,外球壳的内径为$b$。外球壳 B 有开孔,既可以在电场环
境下使其内部存在电场,又能引出与内球壳 A 电连接的导线。
图 1 套球壳型电场探头结构示意图
下载: 全尺寸图片 幻灯片
当套球壳型电场探头置于被测电场${E_0}$中时,由于存在开孔,外球壳 B 无法完全
屏蔽电场${E_0}$,所以外球壳 B 内部存在电场$E'$,则内球壳 A 与外球壳 B 之间产生电
势差${V_{ba}}$为
$${V_{ba}} = {V_b} - {V_a} = \int\limits_a^b {E'} {\rm{d}} r$$
(1)
通过测量${V_{ba}}$可得到被测电场大小。下面对套球壳型电场探头的测量原理进行
详细分析。
3. 套球壳型电场探头测量原理
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87487668/bg3.jpg)
3.1 电场分布理论模型
为了便于分析,假设套球壳型电场探头的外球壳是一个完整封闭的球体。设球形坐标
系的原点在内外球壳的球心,z 轴的正向与$ {{{{E}}_0}} $的方向一致,即${{{{E}}_0}} =
{E_0}{{{e}} _z}$,如图 2 所示。探头外球壳在电场作用下,其上下表面产生等量异号的
感应电荷。球壳外任何一点产生的电场强度等于$ {{{{E}}_0}} $加上所有感应电荷产生的
电场。由于感应电荷的分布以 z 轴对称,所以球壳外的总电场分布也以 z 轴对称,或者说
与方向角$\varphi $无关。这样可以利用式(2)计算球壳外的电位函数
[20]
。
图 2 套球壳型电场探头电荷分布示意图
下载: 全尺寸图片 幻灯片
$$\phi \left( {r,\theta } \right) = \sum\limits_{n = 0}^\infty {{A_n}{r^n}{P_n}\left( {\cos \theta } \right)} +
\sum\limits_{n = 0}^\infty {{B_n}{r^{ - \left( {n + 1} \right)}}{P_n}\left( {\cos \theta } \right)} $$
(2)
式中,${A_n}$, ${B_n}$为待定数;$r$为原点到$P$点的距离;${P_n}\left( {\cos
\theta } \right)$为勒让德多项式,$\theta $为原点到$P$点的连线与正 z 轴之间的夹角。
边界条件:
(1) 假设外球壳表面的电位为$\phi {}_0$,则
$$\left. \begin{array}{l} r = b \\ \phi = \phi {}_0 \end{array} \right\}$$
(3)
(2) 外球壳感应电荷所产生的电场随着$r$的增加而减弱,在$r \to \infty $处减弱至
零,那里的电场等于${E_0}$,用电位函数表示为
$$\left. \begin{array}{l} r \to \infty \\ \phi = \phi {}_0 - {E_0}z = \phi {}_0 - {E_0}r\cos \theta \end{array} \right\}$$
(4)
将上述的边界条件式(3)和式(4)代入式(2)可得电场探头球壳外的电位函数为
$$ \phi \left( {r,\theta } \right) = \phi {}_0 - {E_0}\left( {1 - \frac{{{b^3}}}{{{r^3}}}} \right)r\cos \theta , \;\;r \ge b $$
(5)
球壳外的每一点电场强度可通过${{E}} = - \nabla \phi$计算,得
剩余11页未读,继续阅读
资源评论
![avatar-default](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/lazyLogo2.1882d7f4.png)
![avatar](https://profile-avatar.csdnimg.cn/3f07197aad004e4fa57ac5a008eb6aaf_weixin_57147647.jpg!1)
罗伯特之技术屋
- 粉丝: 3907
- 资源: 1万+
![benefits](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-1.c8e153b4.png)
下载权益
![privilege](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-2.ec46750a.png)
C知道特权
![article](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-3.fc5e5fb6.png)
VIP文章
![course-privilege](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-4.320a6894.png)
课程特权
![rights](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-icon.fe0226a8.png)
开通VIP
上传资源 快速赚钱
我的内容管理 展开
我的资源 快来上传第一个资源
我的收益
登录查看自己的收益我的积分 登录查看自己的积分
我的C币 登录后查看C币余额
我的收藏
我的下载
下载帮助
![voice](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/voice.245cc511.png)
![center-task](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/center-task.c2eda91a.png)
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
![dialog-icon](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/green-success.6a4acb44.png)