[发明专利]一种便于安装在变压器套管处的宽频带柔性特高频传感器

说明书

本发明公开了一种便于安装在变压器套管处的宽频带柔性特高频传感器，包括柔性基板、辐射贴片、指数渐变微带巴伦和同轴电缆；辐射贴片包括半圆贴片及与半圆贴片底边连接的矩形贴片两个辐射贴片对称设置在柔性基板的两侧，使半圆贴片的底边平行且半圆贴片的顶点相邻；辐射贴片通过微带巴伦与同轴电缆连接。通过采用指数渐变微带巴伦和柔性设计来优化改造传统特高频传感器，能进一步优化特高频传感器的性能，使柔性特高频传感器体积更小、频带更宽、具有无源特性、增益更高、并且具有可弯曲形变的能力，适用于多种复杂变压器结构；最大可能收集套管局部放电辐射的特高频信号，减少电磁波损耗，提高局部放电检测效能。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种便于安装在变压器套管处的宽频带柔性特高频传感器。

背景技术

电力变压器是电力系统的核心主设备，随着变压器的长期运行，其绝缘系统不可避免地将会发生劣化，导致局部放电的发生，如果未能及时发现和排除，局部放电将会导致变压器绝缘系统的进一步劣化，最终，局部放电将会演变成绝缘击穿或者火花放电甚至导致变压器发生起火事故，带来巨大的经济损失。

近二十年来，局部放电检测技术有很多种，而特高频法以其抗干扰能力强、灵敏度高、可精确进行绝缘缺陷局放源定位以及易于故障类型模式识别等优点，而被广泛应用。由于特高频信号范围为300MHz-3 GHz，频带宽且频率高，因此对于天线传感器的性能以及制作安装都有较高的要求。目前针对特高频传感器的基底材质均为FR-4环氧树脂等刚性基底，无法与变压器套管、变压器上下两端非绝缘缝隙进行共形，且FR-4环氧树脂由于不同厂家的制作工艺不同而导致其相对介电常数不同，从而导致设计的特高频传感器存在性能差异，难以做到精确的阻抗控制，并且FR-4的介电常数ε_r和介电损耗角正切tanδ较高，将会降低局部放电信号的传输效率，增加信号的延迟及损耗。

因此，亟需设计一种便于安装在变压器套管处的宽频带柔性特高频传感器，在满足变压器复杂结构的情况下，进一步扩展天线的性能，提高局部放电检测的带宽以及效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种便于安装在变压器套管处的宽频带柔性特高频传感器，以解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种便于安装在变压器套管处的宽频带柔性特高频传感器，包括柔性基板、辐射贴片、微带巴伦和同轴电缆；辐射贴片包括半圆贴片及矩形贴片，矩形贴片与半圆贴片的底边连接，两个辐射贴片分别设置在柔性基板的两侧，两个辐射贴片对称设置，使半圆贴片的底边平行且半圆贴片的顶点相邻；微带巴伦为指数渐变微带巴伦，微带巴伦分别设置在柔性基板的两侧，微带巴伦的不平衡端分别与两个辐射贴片的顶点连接，微带巴伦的平衡端通过SMA接头与同轴电缆连接，微带巴伦与所述SMA接头进行了50Ω的阻抗匹配。

进一步地，柔性特高频传感器的特性阻抗Z₀与半顶角θ、辐射贴片的臂长l，满足如下关系式：

Z₀＝120lncot(θ/2)

式中：λ为柔性特高频传感器输入阻抗带宽的低端频率所对应的波长。

进一步地，指数渐变微带巴伦的指数线为y＝a*exp(b*x)。

进一步地，柔性基板为聚酰亚胺材质，柔性基板的介电常数ε_r为3.5，柔性基板的损耗正切角tanδ为0.008。

进一步地，柔性基板的厚度为0.16～0.5mm，宽为135～145mm，长度为175～185mm。

进一步地，半圆贴片的半径为55～60mm，矩形贴片的长为110～120mm，宽为20～25mm。

进一步地，柔性特高频传感器安装在变压器油箱套管法兰附近的瓷套表面，柔性特高频传感器围绕所述瓷套表面弯曲设置。