CN104297617B - 避雷器漏电流测量传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避雷器漏电流测量传感器，旨在解决现有技术中对避雷器的漏电流难以进行准确测量的技术问题。它包括上部铝电极、下部铝电极、以及设置于上部铝电极和下部铝电极之间的电阻片，在上部铝电极中设有引出到伞套外部的检测正极P+，在下部铝电极底端引出有检测负极P‑；电阻片由一个采样电阻R和一个保护阀片Z2并联而成。本发明结构简单，安装方便，实现了避雷器漏电流的带电检测，将小电流测量变换为电压测量，并通过电极引出到测量仪器，进行后续测量，在不影响避雷器本体避雷效果的前提下，克服了现有技术中避雷器漏电流检测过程中易受到强电磁干扰、信号提取难度大的难题。

Description

避雷器漏电流测量传感器

技术领域

本发明涉及避雷器带电监测技术领域，具体涉及一种避雷器漏电流测量传感器。

背景技术

大气中的雷电现象会给人类的生存和社会活动带来危害，对雷电的防护一直是人们关心的问题。避雷器是电力线路上的重要保护元件，当电力线路遭受雷击后，避雷器两端出现过电压时，避雷器从高阻抗变化为低阻抗状态，迅速泄放雷击电流，从而达到对电力设备的保护作用。避雷器在工作状态时两端持续承受工作电压，在额定工作电压时避雷器呈现高阻抗，此时会有微弱漏电流流过避雷器进入大地，精确测量并分析避雷器在工作状态的漏电流可以判断避雷器的性能好坏，这对避雷器的带电性能监测具有重要意义。而目前，对现有的在线工作的避雷器工作性能进行检测时必须停运主设备，将避雷器断电后再进行测试，而无法实现避雷器在线状态的带电检测。而一旦进行停电检测，则会对用电户的生产、生活造成很大影响，造成无法挽回的损失；而如果长期不对在线避雷器的工作性能进行检测，则无法及早发现和排除其所存在的安全隐患。

长期以来，上述技术问题难以获得解决的原因在于，避雷器在工作电压下的漏电流较小，一只完好的10kV线路避雷器在工作电压下，漏电流大概在100μA以内，随着电压等级的不同漏电流值会有差异，但避雷器性能好坏的判断依据阻性电流往往才占所测漏电流的百分之十几，以10kV线路为例，也就十几个μA，阻性电流的细微差异会直接影响对避雷器好坏的判断结果。避雷器连接在电力线路上，往往工作在强电磁干扰环境下，信号提取难度大，所以对漏电流的准确测量也是研究避雷器在线监测技术的难点所在。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中对避雷器的漏电流难以进行准确测量的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种避雷器漏电流测量传感器，包括上部铝电极、下部铝电极、以及设置于所述上部铝电极和下部铝电极之间的电阻片，在所述上部铝电极和下部铝电极外密封封装有伞套，在所述伞套的上下两端分别设置有上端盖和下端盖；

在所述上部铝电极中设有引出到所述伞套外部的检测正极P+，在所述下部铝电极底端引出有检测负极P-；

所述电阻片由一个采样电阻R和一个保护阀片Z2并联而成，所述保护阀片Z2为金属氧化物阀片；

在所述上部铝电极中设置有延伸至所述上端盖外部的连接螺栓，在所述下部铝电极中设置有延伸至所述下端盖外部的安装螺栓。

在上述技术方案中，将该避雷器漏电流测量传感器的上部连接螺栓与待测的避雷器下端相连接，在该避雷器漏电流测量传感器内利用电阻将避雷器漏电流变换为电压信号并引出，测量该电压值，根据该电压值得到避雷器漏电流的变化情况，实现了避雷器漏电流的带电检测。保护阀片的设置，一方面用于保护采样电阻，另一方面在避雷器本体遭受雷击时能够旁路泄放电流，避免采样电阻对避雷效果的影响。

优选的，所述保护阀片Z2为氧化锌（ZnO）阀片。

优选的，所述保护阀片Z2在8/20us标称电流下的残压值大于被测避雷器的最大泄漏电流在采样电阻R上产生压降的2～50倍，且小于被测避雷器的系统额定电压的百分之十。

优选的，所述保护阀片Z2在8/20us标称电流下的残压值为20V～800V。

优选的，所述保护阀片Z2的方波通流容量、4/10us冲击电流容量大于等于被测避雷器的方波通流容量、4/10us冲击电流容量。

优选的，所述采样电阻R的电阻值为50mΩ～100Ω。

优选的，所述伞套为硅橡胶密封体。

优选的，所述检测正极和检测负极为不锈钢材质。

本发明的有益效果在于：

1.将本发明避雷器漏电流测量传感器加装在常规避雷器的下面，使避雷器原来直接接地的下端通过一个电阻片再接地，流过避雷器的漏电流在电阻片上产生压降，通过测量两个引出端子P+和P-上的电压便可以获取避雷器漏电流的变化，从而实现对避雷器漏电流的准确测量。

2.在采样电阻R两端并联一片低残压金属氧化物保护阀片Z2，该阀片的残压远远大于在工作电压下采样电阻两端的电压值（5μV～10mV），又远远小于所配套的避雷器持续运行电压值，以10kV线路用传感器为例，Z2阀片的残压值选200V左右。这样就可以在避雷器遭到雷击时，避免因流过避雷器的瞬时电流增大而在采样电阻R上产生很高的压降，影响避雷器的防护效果，同时保护采样电阻R不被烧毁，确保了传感器的正常使用，并克服了采样电阻的存在对避雷器本体避雷效果的影响。

3.本发明避雷器漏电流测量传感器结构简单，实现了避雷器漏电流的带电检测，将小电流测量变换为电压测量，并通过电极引出到测量仪器，进行后续测量，在不影响避雷器本体避雷效果的前提下，克服了现有技术中避雷器漏电流检测过程中易受到强电磁干扰、信号提取难度大的难题。

附图说明

图1为本发明避雷器漏电流测量传感器的结构示意图。

图2为本发明避雷器漏电流测量传感器与避雷器配合安装后的结构示意图。

图3为为本发明避雷器漏电流测量传感器与避雷器配合安装后的电路连接示意图。

其中，1为伞套；2为上部铝电极；3为下部铝电极；4为上端盖；5为检测正极；6为电阻片；7为下端盖；8为检测负极；9为连接螺栓；10为安装螺栓；11为待测避雷器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但下列实施例只是用来详细说明本发明的实施方式，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：一种避雷器漏电流测量传感器，如图1、图3所示，用于10kV线路避雷器漏电流测量，包括上部铝电极2、下部铝电极3、以及设置于上部铝电极2和下部铝电极3之间的电阻片6，在上部铝电极2和下部铝电极3外密封封装有伞套1，伞套1为硅橡胶密封体，在伞套1的上下两端分别设置有上端盖4和下端盖7；在上部铝电极2中设有引出到伞套1外部的检测正极5（P+），在下部铝电极3底端引出有检测负极8（P-），检测正极5和检测负极8为不锈钢材质；电阻片6由一个采样电阻R和一个保护阀片Z2并联而成，保护阀片Z2选用在8/20us标称电流下残压值为200V金属氧化物阀片，该保护阀片Z2优选为氧化锌（ZnO）阀片。采样电阻R的电阻值为100mΩ；在上部铝电极2中设置有延伸至上端盖外部的连接螺栓9，在下部铝电极3中设置有延伸至下端盖外部的安装螺栓10。

其中，对保护阀片Z2的选择，应使该保护阀片Z2在8/20us标称电流下的残压值大于被测避雷器工作状态泄漏电流在采样电阻R上产生压降的2～50倍，且小于被测避雷器的系统额定电压的百分之十，并要求保护阀片Z2的各项通流容量指标大于等于被测避雷器的通流容量指标，如保护阀片Z2的方波通流容量、4/10us冲击电流容量大于等于被测避雷器的方波通流容量、4/10us冲击电流容量。

实施例2：一种避雷器漏电流测量传感器，与实施例1的不同之处在于，保护阀片Z2在8/20us标称电流下的残压值为100V，采样电阻R的电阻值为50Ω。

实施例3：一种避雷器漏电流测量传感器，用于110kV线路避雷器漏电流测量，其结构与实施例1相同，不同之处在于，保护阀片Z2在8/20us标称电流下的残压值为350V，采样电阻R的电阻值为5Ω。

实施例4：一种避雷器漏电流测量传感器，与实施例3的不同之处在于，保护阀片Z2在8/20us标称电流下的残压值为100V，采样电阻R的电阻值为200mΩ。

在以上实施例中，均要求保护阀片Z2在8/20us标称电流下的残压值大于被测避雷器工作状态泄漏电流在采样电阻R上产生压降的2～50倍，且小于被测避雷器的系统额定电压的百分之十，并要求保护阀片Z2的各项通流容量指标大于等于被测避雷器的通流容量指标，如保护阀片Z2的方波通流容量、4/10us冲击电流容量大于等于被测避雷器的方波通流容量、4/10us冲击电流容量，具体的阻值的选择依据测量仪器的要求可再行调整。其他所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备。

本发明避雷器漏电流测量传感器的具体工作方式为：

将采样电阻和保护阀片并联，采用将避雷器本体漏电流通过电阻变换为测量电压的方法，以及采用金属氧化物阀片保护采样电阻的方法，用于避雷器漏电流的检测，同时克服了采样电阻的串入对避雷器本体避雷效果的影响。

以用于10kV线路的避雷器为例，为了精确测量避雷器在工作电压的漏电流值，在待测避雷器11的下面加装本发明漏电流测量传感器，如图2、图3所示。图3中Z1是常规10kV避雷器，其上端连接在10kV母线上，原来直接接地的下端通过采样电阻R再接地，流过避雷器的漏电流在采样电阻R上产生压降，通过测量两个引出端子P+和P-上的电压值便可以获取避雷器漏电流的变化值。

避雷器两端承受工作电压时，避雷器流过的漏电流很小，同样在采样电阻R上产生的压降也很小，对避雷器的正常工作没有影响；但当避雷器遭受雷击电压时，流过避雷器的瞬间电流会增大到几千到上万安培，这个电流将在采样电阻R上产生很高的压降，这个压降的存在一方面影响到避雷器的防护效果，另一方面在瞬间产生很大热量，容易导致采样电阻R烧毁。为此，在采样电阻R两端并联一个保护阀片Z2，如图3所示，该阀片的残压远远大于在工作电压下采样电阻两端的电压值（5μV～10mV），又远远小于所配套的避雷器的保护电压值，例如：10kV线路选用200V左右的阀片，在避雷器工作状态，呈现50mΩ～100Ω的电阻特性，当避雷器遭受雷击进入保护状态时，保护阀片Z2击穿，呈现低阻抗状态，可旁路泄放电流。这样就达到了保护采样电阻R的效果，又避免了对避雷器防护效果的影响。图3中虚线框所示即为漏电流测量传感器的电路原理图。

上面结合附图和实施例对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下进行变更或改变。

Claims (3)

1.一种避雷器漏电流测量传感器，其特征在于，包括上部铝电极、下部铝电极、以及设置于所述上部铝电极和下部铝电极之间的电阻片，在所述上部铝电极和下部铝电极外密封封装有伞套，在所述伞套的上下两端分别设置有上端盖和下端盖；

在所述上部铝电极中设有引出到所述伞套外部的检测正极P+，在所述下部铝电极底端引出有检测负极P-；

所述电阻片由一个采样电阻R和一个保护阀片Z2并联而成，所述保护阀片Z2为金属氧化物阀片；所述采样电阻R的电阻值为50mΩ～5Ω；

在所述上部铝电极中设置有延伸至所述上端盖外部的连接螺栓，在所述下部铝电极中设置有延伸至所述下端盖外部的安装螺栓；

所述保护阀片Z2为氧化锌（ZnO）阀片；所述保护阀片Z2在8/20us标称电流下的残压值大于被测避雷器的最大泄漏电流在采样电阻R上产生压降的2～50倍，且小于被测避雷器的系统额定电压的百分之十；所述保护阀片Z2在8/20us标称电流下的残压值为20V～800V；所述保护阀片Z2的方波通流容量、4/10us冲击电流容量大于等于被测避雷器的方波通流容量、4/10us冲击电流容量。

2.根据权利要求1所述的避雷器漏电流测量传感器，其特征在于，所述伞套为硅橡胶密封体。

3.根据权利要求1所述的避雷器漏电流测量传感器，其特征在于，所述检测正极和检测负极为不锈钢材质。