CN102721855A - 集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器,包括电压采集单元(A)、泄漏电流采集单元(B)和脉冲电流采集单元(C),三部分均采用同轴圆柱形状,按照从上到下的方式依次通过螺纹旋转固定;本发明通过将泄漏电流、脉冲电流和过电压测量单元三者集成在一起,极大地扩展了传感器的应用范围,同时扩展方便、安装简单,能够实现多参量高精度、高灵敏度、高准确度、高稳定度的测量,以满足后续过电压监测系统及绝缘在线监测系统的需要。

Description

集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器
技术领域
[0001] 本发明涉及电力设备领域,特别涉及一种集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器。
背景技术
[0002] 由于过电压对电网的安全运行有着极大的影响,电力运行部门要求通过过电压在线监测系统对电网过电压进行实时监测。而实时获取过电压信号则是整个过电压在线监测系统中一个非常重要的环节。在IIOkV及以上电压等级电力系统中,由于高压分压器具有安全性、交流冲击、设备投入等方面的问题,人们开始利用电容分压的方法从电容式套管末屏处获得过电压信号。另一方面,在现有许多电气设备绝缘在线监测系统中,系统包含的介损监测及局部放电监测往往也需要从套管末屏处获得泄漏电流信号和脉冲电流信号。这就对套管末屏处的信号采集传感器提出了特殊的要求,但是现有传感器往往只能采集过电压 信号、或者泄漏电流信号、或者脉冲电流信号,性能比较单一。
发明内容
[0003] 有鉴于此,本发明的目的是提供一种集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器。能够实现多参量高精度、高灵敏度、高准确度、高稳定度的测量,以满足后续过电压监测系统及绝缘在线监测系统的需要。
[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
该种集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器,所述传感器包括电压采集单元、泄漏电流采集单元和脉冲电流传感器,三部分均采用同轴圆柱形状,按照从上到下的方式依次通过螺纹旋转固定;
所述电压采集单元包括过外壳I、电缆插头I、弹簧片接头I、绝缘垫片、分压电容、分压电阻和匹配电阻,所述弹簧片接头、分压电容、分压电阻和匹配电阻均设置于外壳内部,所述电缆插头固定于外壳I的外表面,所述外壳的内腔内依次水平设置有金属圆盘I和金属圆盘II,其中金属圆盘I位于金属圆盘II的上方,所述分压电容、分压电阻、匹配电阻设置在金属圆盘I和金属圆盘II之间,按轴对称均勻排列,金属圆盘1、11通过绝缘支架固定为一整体,弹簧片接头固定在金属圆盘I上,所述分压电容、分压电阻、匹配电阻的一端并联后接于金属圆盘I上,分压电容,分压电阻的另一端并联后接于金属圆盘II上,而匹配电阻的另一端则与电缆插头的芯线相连;所述绝缘垫片固定设置于外壳I的腔体内部且位于金属圆盘I的上方,所述金属圆盘I固定在绝缘垫片上;
所述泄漏电流采集单元包括外壳II、电缆插头II、铁芯II和绕组II,电缆插头II固定于外壳II的外表面,铁芯II及绕组II通过环氧树脂层固定于外壳的腔体内部;
所述脉冲电流采集单元包括外壳III、电缆插头III、磁芯III和绕组III,所述电缆插头III固定于外壳III上,磁芯III及绕组III通过环氧树脂层固定于外壳III中;
处于最下方的外壳的下端部通过可拆卸的底盘封口,所述底盘朝向其所在外壳内腔一侧设置有弹簧片接头II,一导电杆的一端接触金属圆盘II,所述导电杆的另一端插入弹簧片插头II中。
[0005] 进一步,所述外壳之间以及外壳与底盘之间采用螺纹连接;
进一步,所述外壳I的下端部为设置有内螺纹的开口,所述外壳II与外壳I连接的一端设置有与外壳I上的内螺纹相适配的外螺纹,所述外壳II的另一端设置有内螺纹,所述外壳III与外壳II相连接的上端部设置有与外壳II上的内螺纹相适配的外螺纹,所述外壳III的下端部设置有内螺纹,所述外壳I、外壳II和外壳III上的内螺纹规格相同,所述底盘上设置有与外壳I、II和III上的内螺纹相适配的外螺纹;
进一步,所述分压电容的数量为6个,分压电阻的数量为一个,匹配电阻的数量为一
个;
进一步,所述外壳I为金属或者钢化玻璃壳体,厚度为3mnTl0mm ;
进一步,所述外壳II和外壳III为金属或者钢化玻璃壳体;
进一步,所述绕组II匝数为IOOlOO匝,绕组III的匝数为1(T30匝。
[0006] 本发明的有益效果是:
本发明通过将泄漏电流、脉冲电流和过电压测量单元三者集成在一起,极大地扩展了传感器的应用范围,同时扩展方便、安装简单,能够实现多参量高精度、高灵敏度、高准确度、高稳定度的测量,以满足后续过电压监测系统及绝缘在线监测系统的需要。
[0007] 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
[0008] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述,其中:
图I为本发明结构示意图;
图2为本发明的原理示意图;
图3为本发明的安装示意图。
具体实施方式 [0009] 以下将参照附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解,优选实施例仅为了说明本发明,而不是为了限制本发明的保护范围。
[0010] 如图I所示,本发明的集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器,包括电压采集单元A、泄漏电流采集单元B和脉冲电流采集单元C,三部分均采用同轴圆柱形状,按照从上到下的方式依次通过可拆卸方式进行固定;
本实施例中,外壳之间以及外壳与底盘之间采用螺纹连接,更具体而言,是在外壳I I的下端部为设置有内螺纹的开口,夕卜壳II 16与外壳I连接的一端设置有与外壳I上的内螺纹相适配的外螺纹,外壳II 16的另一端设置有内螺纹,外壳III 22与外壳II相连接的上端部设置有与外壳II上的内螺纹相适配的外螺纹,外壳III的下端部设置有内螺纹,使用时,根据具体情况,处于最下方的外壳的下端部通过可拆卸的底盘封口,底盘朝向其所在外壳内腔一侧设置有弹簧片接头II 34,导电杆31的一端接触金属圆盘II,导电杆31的另一端插入弹簧片插头II 34中,本实施例中,外壳I I、外壳II 16和外壳III 22上的内螺纹规格相同,底盘35上设置有与外壳1、11和III上的内螺纹相适配的外螺纹。当然,夕卜壳之间还可以采用其他的可拆卸连接方式,如卡接、法兰连接等,只要能够实现本发明的发明目的,都应该属于本发明的保护范围之内。
[0011] 其中,电压采集单元包括过外壳II、电缆插头I 2、弹簧片接头I 4、分压电容7、分压电阻和匹配电阻,所述弹簧片接头4、分压电容7、分压电阻和匹配电阻均设置于外壳内部,电缆插头2固定于外壳I的外表面,夕卜壳I的内腔内依次水平设置有金属圆盘15和金属圆盘116,其中金属圆盘I位于金属圆盘II的上方,所述分压电容7、分压电阻、匹配电阻设置在金属圆盘I和金属圆盘II之间,按轴对称均匀排列,金属圆盘I、II通过绝缘支架10 固定为一整体,弹簧片接头4固定在金属圆盘I 5上,所述分压电容7、分压电阻、匹配电阻的一端并联后接于金属圆盘I 5上,分压电容7的另一端并联后接于金属圆盘116上,而匹配电阻的另一端则与电缆插头2的芯线相连;本实施例中,分压电容7的数量为6个聚丙烯无感电容,分压电阻的数量为一个,匹配电阻的数量为一个;电压采集单元还包括绝缘垫片3,绝缘垫片固定设置于外壳Il的腔体内部且位于金属圆盘15的上方,金属圆盘I通过螺母固定在绝缘垫片3上。
[0012] 使用时,外壳Il通过上端内螺纹旋转固定于套管末屏处,套管末屏抽头即穿过外壳Il上部通孔与弹簧片接头4相连,过电压信号则通过双层屏蔽同轴电缆从电缆插头12处获得。
[0013] 泄漏电流采集单元采用无源穿芯式电流传感器的方式,包括外壳II 16、电缆插头
II 17、铁芯II和绕组II,电缆插头II 17固定于外壳II 16的外表面,铁芯II及绕组II通过环氧树脂层固定于外壳II 16的腔体内部;
脉冲电流采集单元也采用无源穿芯式电流传感器的方式,包括外壳III 22、电缆插头
III 23、磁芯III和绕组III,电缆插头III 23固定于外壳III 22上,磁芯III及绕组III通过环氧树脂层固定于外壳III 22中;
对于泄漏电流采集单元和脉冲电流采集单元的区别:铁芯II要求具有高导磁率且工作线性范围要宽,绕组II匝数较多约为10(T300匝;磁芯III要求高频性能优良,绕组III匝数较少约为1(T30匝。
[0014] 需要选用泄漏电流采集单元及脉冲电流采集单元时,通过螺母将底部带铜片的导电杆31固定于金属圆盘II 6上,导电杆31有三种型号,分别用于不加电流采集单元、加一个电流采集单元(泄露电流或脉冲电流)及加两个电流采集单元(泄露电流和脉冲电流)三种情况。带通孔薄垫片32放于金属圆盘II 6上,泄漏电流采集单元B通过外壳II 16上端内螺纹旋转固定于外壳Il上,再放置带通孔薄垫片33,脉冲电流采集单元C通过外壳III22上端内螺纹旋转固定于外壳II 16上,放置带通孔薄垫片37,接头34通过螺母固定于后盖35上,连接件III 35通过上部内螺纹旋转固定于外壳III 22上。使用时,双层屏蔽同轴电缆分别从电缆插头II 17、电缆插头III 23处获得泄漏电流信号及局部放电脉冲电流信号。(带通孔薄垫片32和带通孔薄垫片37可以根据实际情况进行选择)
作为进一步的改进,外壳I I采用金属或者钢化玻璃壳体,厚度为3mnTl0mm ;外壳II和外壳III为金属或者钢化玻璃壳体。
[0015] 原理说明
(1)过电压采集单元
如图2所示,Cl为套管主电容,C2为过电压采集单元分压电容,Rl为套管导杆对末屏绝缘电阻,R2为分压电阻,Cl、C2、RU R2共同构成一个电容分压电路,由于套管绝缘电阻Rl和分压电阻R2通常很大,且测量单元电路的输入阻抗为兆欧级,故Rl、R2可忽略,于是Cl、C2共同组成一个电容分压回路。同轴电缆的匹配采用首末两端匹配,Ul为系统电压,U2为传感器的测量电压,当首末端达到完全匹配时,此分压系统分压比k为:
Figure CN102721855AD00071
(2)泄漏电流采集单元
泄漏电流采集单元采用无源穿芯式电流传感器的方式,末屏接地线作为原边从传感器中心传过。分析可知,在工频下传感器幅频特正比于负载电阻和线圈匝数,传输的信号几乎不产生相移。因此,可以采用适当增大负载电阻和增加副边线圈匝数来提高输出信号的幅值,增大传感器的灵敏度。
[0016] (3)脉冲电流采集单元
脉冲电流采集单元也采用无源穿芯式电流传感器的方式,末屏接地线作为原边从传感器中心传过。分析可知,线圈匝数、负载电阻、磁芯尺寸和导磁率,同时影响传感器的特性。选用导磁率和工作频率高的材料,可提高传感器的灵敏度,同时,还将使它在更宽的频率范围内,保持平坦的幅频和相频特性;为同时得到较高的响应及良好的相频特性,还需对线圈匝数和负载电阻进行综合考虑。
[0017] 本发明的安装方式如下:
如图3所示,打开原有套管末屏后盖,将传感器旋转固定于末屏上。套管末屏接头将穿过传感器与过电压采集单元的弹簧片接头相连,经过电压采集单元的分压电容后由导电杆穿过泄漏电流采集单元、脉冲电流采集单元,并最终连接于传感器后盖上。由于整个传感器外壳为金属材质,其与接地的末屏外壳紧密相连,确保了套管末屏接头的可靠接地。所需过电压信号、泄漏电流信号、脉冲电流信号由双层屏蔽同轴电缆从各自电缆接头引出。
[0018] 最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器,其特征在于:所述传感器包括电压采集单元(A)、泄漏电流采集单元(B)和脉冲电流采集单元(C),三部分均采用同轴圆柱形状,按照从上到下的方式依次通过可拆卸方式进行固定; 所述电压采集单元包括过外壳1(1)、电缆插头I (2)、弹簧片接头I (4)、绝缘垫片(3)、分压电容(7)、分压电阻和匹配电阻,所述弹簧片接头(4)、分压电容(7)、分压电阻和匹配电阻均设置于外壳内部,所述电缆插头(2)固定于外壳I的外表面,所述外壳(I)的内腔内依次水平设置有金属圆盘I (5)和金属圆盘II (6),其中金属圆盘I位于金属圆盘II的上方,所述分压电容(7)、分压电阻、匹配电阻设置在金属圆盘I和金属圆盘II之间,按轴对称均匀排列,金属圆盘1、11通过绝缘支架(10)固定为一整体,弹簧片接头(4)固定在金属圆盘I (5)上,所述分压电容(7)、分压电阻、匹配电阻的一端并联后接于金属圆盘I (5)上,分压电容(7)和分压电阻的另一端并联后接于金属圆盘II (6)上,而匹配电阻的另一端则与电缆插头(2)的芯线相连,所述绝缘垫片固定设置于外壳I (I)的腔体内部且位于金属圆盘I (5)的上方,所述金属圆盘I固定在绝缘垫片(3)上; 所述泄漏电流采集单元包括外壳II (16)、电缆插头II (17)、铁芯II和绕组II,电缆插头II (17)固定于外壳II (16)的外表面,铁芯II及绕组II通过环氧树脂层固定于外壳(16)的腔体内部; 所述脉冲电流采集单元包括外壳III (22)、电缆插头III (23)、磁芯III和绕组III,所述电缆插头III (23)固定于外壳III (22)上,磁芯III及绕组III通过环氧树脂层固定于外壳III (22)中; 处于最下方的外壳的下端部通过可拆卸的底盘封口,所述底盘朝向其所在外壳内腔一侧设置有弹簧片接头II (34),一导电杆(31)的一端接触金属圆盘II,所述导电杆(31)的另一端插入弹黃片插头II (34)中。
2.根据权利要求I所述的集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器,其特征在于:所述外壳之间以及外壳与底盘之间采用螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器,其特征在于:所述外壳I (I)的下端部为设置有内螺纹的开口,所述外壳II (16)与外壳I连接的一端设置有与外壳I上的内螺纹相适配的外螺纹,所述外壳II (16)的另一端设置有内螺纹,所述外壳III (22)与外壳II相连接的上端部设置有与外壳II上的内螺纹相适配的外螺纹,所述外壳III的下端部设置有内螺纹,所述外壳I (I)、外壳II (16)和外壳III(22)上的内螺纹规格相同,所述底盘上设置有与外壳I、II和III上的内螺纹相适配的外螺纹。
4.根据权利要求I或2或3所述的集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器,其特征在于:所述分压电容(7)的数量为6个,分压电阻(8)的数量为一个,匹配电阻(9)的数量为一个。
5.根据权利要求I所述的集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器,其特征在于:所述外壳I(I)为金属或者钢化玻璃壳体,厚度为3mnTl0mm。
6.根据权利要求I所述的集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器,其特征在于:所述外壳II和外壳III为金属或者钢化玻璃壳体。
7.根据权利要求I所述的集成泄漏电流、脉冲电流测量功能的电网过电压传感器,其特征在于:所述绕组II匝数为IOOlOO匝,绕组III的匝数为1(T30匝。 ·
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