CN107578901B

CN107578901B - 一种变压器电磁干扰防护系统

Info

Publication number: CN107578901B
Application number: CN201710945970.2A
Authority: CN
Inventors: 屈世云
Original assignee: Shenzhen Chuangshida Electronics Co ltd
Current assignee: Shenzhen Chuangshida Electronics Co ltd
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2024-02-20
Anticipated expiration: 2037-10-12
Also published as: CN107578901A

Abstract

一种变压器电磁干扰防护系统，包括：设置在变压器高压侧的高压侧保护设备以及设置在变压器低压侧的低压侧保护设备；其中所述高压侧保护设备包括连接在高压电缆和地之间的高压侧避雷器以及连接在高压电缆和所述变压器高压侧的高压侧防护装置，所述低压侧保护设备包括连接在低压电缆和地之间的低压侧避雷器以及连接在低压电缆和所述变压器低压侧的低压侧防护装置。实施本发明的变压器电磁干扰防护系统，通过分别设置在变压器高压侧的高压侧保护设备以及变压器低压侧的低压侧保护设备，既能防护弱电磁干扰又能防护雷电等强电磁干扰，并且由于可以变大接地网的接地电阻的电阻值，因此接地网制造和维护成本较低。

Description

一种变压器电磁干扰防护系统

技术领域

本发明涉及变压器领域，更具体地说，涉及一种变压器电磁干扰防护系统。

背景技术

电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，而保证其正常运行是本领域中的一个非常重要的课题。变压器的损坏原因很多，而电磁干扰是其中很重要的一个损坏因素。电磁干扰通常包括强电磁干扰，比如直接雷击、感应雷击、操作过电压产生的脉冲电流，以及弱电磁干扰，比如高频谐波、开关操作产生的振荡电磁波、用户设备产生的高频电磁干扰。

现有的变压器电磁干扰防护系统通常仅仅是在变压器两侧安装避雷器和接地电网，从而将电磁能量泄放到大地，从而对变压器进行保护。然而这样的变压器电磁干扰防护系统主要存在以下缺陷。

1. 只对过电压有响应，也就是说干扰电压只要不超过避雷器的启动电压，其防护模式就不会动作，而对于电磁干扰的频率、脉宽等特性是无法响应和防护的，并且避雷器的启动电压都会选择在运行电压的1到2倍之间。比如380V运行电压的避雷器一般选择启动电压都在620V左右，因此可以说现有技术对弱电磁干扰是没有任何防护能力的。

2、对接地网的要求很高，一般要求接地网的接地电阻要小于10Ω，而这样的接地电阻的制造成本和维护成本都非常高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种既能防护弱电磁干扰又能防护雷电等强电磁干扰，并且接地网制造和维护成本低的变压器电磁干扰防护系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种变压器电磁干扰防护系统，包括：设置在变压器高压侧的高压侧保护设备以及设置在变压器低压侧的低压侧保护设备；其中所述高压侧保护设备包括连接在高压电缆和地之间的高压侧避雷器以及连接在高压电缆和所述变压器高压侧的高压侧防护装置，所述低压侧保护设备包括连接在低压电缆和地之间的低压侧避雷器以及连接在低压电缆和所述变压器低压侧的低压侧防护装置。

在本发明所述的变压器电磁干扰防护系统中，所述高压侧防护装置和/或所述低压侧防护装置包括差模电感器。

在本发明所述的变压器电磁干扰防护系统中，所述高压侧防护装置和/或所述低压侧防护装置进一步包括与所述差模电感器串联的共模电感器。

在本发明所述的变压器电磁干扰防护系统中，所述差模电感器包括高频磁芯和线圈；所述共模电感器包括至少两个共模线圈和设置在所述共模线圈之间的高频磁环。

在本发明所述的变压器电磁干扰防护系统中，所述高压侧防护装置和/或所述低压侧保护设备为电磁波行波滞缓器，所述电磁波行波滞缓器包括：中空导电管、设置在所述中空导电管内部的磁体，设置在所述中空导电管和所述磁体之间以绝缘所述磁体和所述中空导电管的第一绝缘套管，环绕所述中空导电管设置的磁性套管，以及设置在所述磁性套管和所述中空导电管之间以绝缘所述中空导电管和所述磁性套管的第二绝缘套管。

在本发明所述的变压器电磁干扰防护系统中，所述中空导电管为外壁上开设连续螺旋槽的圆柱形金属管。

在本发明所述的变压器电磁干扰防护系统中，所述磁体为穿设在所述圆柱形金属管的中央的磁棒，所述圆柱形金属管的两端壁中央设置供所述磁棒通过的第一通孔。

在本发明所述的变压器电磁干扰防护系统中，所述圆柱形金属管的两端壁上围绕所述第一通孔等距设置多个第二通孔。

在本发明所述的变压器电磁干扰防护系统中，进一步包括设置在所述中空导电管两端的固定连接件；所述固定连接件包括套设在所述中空导电管两端以绝缘所述中空导电管与所述磁性套管的环形绝缘介片，以及固定在所述磁性套管上的导电固定盖；所述导电固定盖的外壁上设置多个第三通孔。

在本发明所述的变压器电磁干扰防护系统中，所述变压器为单相变压器或三相变压器，所述变压器的外壳接地。

实施本发明的变压器电磁干扰防护系统，通过分别设置在变压器高压侧的高压侧保护设备以及变压器低压侧的低压侧保护设备，既能防护弱电磁干扰又能防护雷电等强电磁干扰，并且由于可以变大接地网的接地电阻的电阻值，因此接地网制造和维护成本较低。进一步地，由于采用了共模电感器，因此可以避免共模电磁干扰，有更加高效的阻抗滤除效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的变压器电磁干扰防护系统的第一实施例的原理框图；

图2是本发明的变压器电磁干扰防护系统的第二实施例的电路原理图；

图3是本发明的变压器电磁干扰防护系统的第三实施例的电路原理图；

图4是本发明的变压器电磁干扰防护系统的第四实施例的电路原理图；

图5是本发明的变压器电磁干扰防护系统的第五实施例的电路原理图；

图6是图4或5所示的变压器电磁干扰防护系统的电磁波行波滞缓器的结构爆炸图；

图7是图6所示的电磁波行波滞缓器的圆柱形金属管的正视图；

图8是图6所示的电磁波行波滞缓器的圆柱形金属管的斜视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的变压器电磁干扰防护系统，包括设置在变压器200的变压器高压侧的高压侧保护设备100以及设置在变压器低压侧的低压侧保护设备300。所述高压侧保护设备100包括连接在高压电缆和地之间的高压侧避雷器110以及连接在高压电缆和所述变压器高压侧的高压侧防护装置120。所述低压侧保护设备300包括连接在低压电缆和地之间的低压侧避雷器310以及连接在低压电缆和所述变压器低压侧的低压侧防护装置320。

在本发明中，避雷器311、312、111、112可以压敏电阻、放电管间隙避雷器、氧化锌避雷器、陶瓷放电管、瞬态抑制二极管、半导体放电管等等器件或其各种组合。在本发明中，除单相变压器以外，所述变压器电磁干扰防护系统可以应用于各种变压器设备，例如三相变压器、50HZ变压器、60HZ变压器、400Hz变压器、高频变压器、隔离变压器、可调电压变压器等等。

在本发明的一个优选实施例中，所述高压侧防护装置120和所述低压侧防护装置320可以是各种类型电感器，电阻器，滤波器等等，其可以相同，也可以不同。由于所述高压侧防护装置120与高压侧避雷器110一起连接到变压器高压侧和地之间，而所述低压侧防护装置320和所述低压侧避雷器310一起连接到变压器低压侧和地之间，不管是从低压电缆传来的电磁干扰行波还是从高压电缆传来的电磁干扰行波，其中的强电磁干扰行波经避雷器释放到大地，而弱电磁干扰行波经过高压侧防护装置120和所述低压侧防护装置320降低或转换而减少对变压器的冲击。而此时强电磁干扰只能通过避雷器释放到大地，因此即使接地电阻较大也不会影响能量释放。

实施本发明的变压器电磁干扰防护系统，通过分别设置在变压器高压侧的高压侧保护设备以及变压器低压侧的低压侧保护设备，既能防护弱电磁干扰又能防护雷电等强电磁干扰，并且由于可以变大接地网的接地电阻的电阻值，因此接地网制造和维护成本较低。

图2是本发明的变压器电磁干扰防护系统的第二实施例的电路原理图。图2以单相变压器的形式对本发明的变压器电磁干扰防护系统说明如下。如图2所示，本发明的变压器电磁干扰防护系统包括设置在单相变压器210的变压器高压侧的高压侧保护设备100以及设置在变压器低压侧的低压侧保护设备300。在本实施例中，所述高压侧保护设备100包括连接在所述单相变压器210的变压器高压侧的第一端与地之间的第一高压侧保护设备和连接在所述单相变压器的变压器高压侧的第二端与地之间的第二高压侧保护设备。而所述低压侧保护设备300连接在所述单相变压器的变压器低压侧的第一端、第二端和地之间。

在本实施例中，所述第一高压侧保护设备包括连接在高压电缆的第一端和变压器高压侧的第一端之间的差模电感器121和连接在高压电缆的第一端和地之间的避雷器111。所述第二高压侧保护设备包括连接在高压电缆的第二端和变压器高压侧的第二端之间的差模电感器122和连接在高压电缆的第二端和地之间的避雷器112。在本发明的优选实施例中，所述差模电感器121和差模电感器122可以由高频磁芯和线圈组成，其分别构成图1所示的高压侧防护装置120。

在本实施例中，所述低压侧保护设备300包括共模电感器321和差模电感器322、323构成的低压侧防护装置320，以及避雷器311、312。如图2所示，共模电感器321包括共模线圈3211、3213以及高频磁环3212。差模电感器322的第一端连接所述单相变压器210的变压器低压侧的第一端、第二端连接共模线圈3211的第一端，所述共模线圈3211的第二端连接低压电缆的第一端。差模电感器323的第一端连接所述单相变压器210的变压器低压侧的第二端、第二端连接共模线圈3213的第一端，所述共模线圈3213的第二端连接低压电缆的第二端。高频磁环3212设置在共模线圈3211和共模线圈3213之间。避雷器311连接在所述低压电缆的第一端和地之间而所述避雷器312连接在所述低压电缆的第二端和地之间。在本发明的优选实施例中，可以将所述变压器200的外壳接地。在本发明的进一步的优选实施例中，还可以将所述低压电缆的第二端接地。

下面基于图2对本实施例的原理说明如下：

不论是雷电之类的强电磁干扰还是弱电磁干扰都是在电缆导线上以电磁行波的方式进行传输，电磁行波会延变压器的高压线缆或低压线缆从远端传向变压器，甚至可以同时从高低压侧向变压器传输。

从某条高压线缆上传输过来的电磁干扰行波，会首先经过“高压侧保护设备”。如果电磁干扰行波为强电磁干扰，这时高压侧保护设备中串联的差模电感器会阻抗流过其内部电流的变化，带来的效果是迅速提升高压侧入口的电压。这时入口的避雷器会迅速达到它的启动电压并迅速导通，将干扰电磁波能量泄放到大地。如果电磁干扰行波为弱电磁干扰，达不到避雷器的启动电压，则差模电感器会起电感滤波器的作用，降低干扰波形的斜率并将一部分能量转化成热能耗散，从而降低电磁干扰对变压器的冲击。

从某条低压线缆上传输过来的电磁干扰行波，会首先经过低压侧保护设备。电磁干扰行波为强电磁干扰，这时低压侧保护设备中串联的所述低压侧防护装置会阻抗流过其内部电流的变化，带来的效果是迅速提升低压侧入口的电压。这时低压侧入口的避雷器会迅速达到它的启动电压并迅速导通，将干扰电磁波能量泄放到大地。如果电磁干扰行波为弱电磁干扰，达不到避雷器的启动电压，则差模电感器会起电感滤波器的作用，降低干扰波形的斜率并将一部分能量转化成热能耗散，从而降低电磁干扰对变压器的冲击。

现有防护技术之所以希望接地网的接地电阻越小越好，是因为避雷器导通时，电磁干扰能量会在避雷器前端分成2个并联分流支路，一路流向变压器内部，另一路流向接地电阻。所以接地电阻越小，流向大地的电流能量就越多，对变压器的保护就越好，接地电阻起到调节干扰能量电流泄放比例的作用。而应用本发明的变压器电磁干扰防护系统后，避雷器导通时电磁干扰的能量也分成了2个并联分流支路，但是流向变压器的一条支路被阻断了，雷电流只有一条支路向大地泄放，此时的接地电阻不再担当调节电流泄放比例的作用，即使接地电阻变大一些也可以保证干扰能量完全向大地泄放。因此，应用本发明的系统后可以适当放大变压器地网的接地电阻值，而不影响其防护能力。

进一步地，由于在低压侧保护设备中串联共模电感器，因此其对于低压侧各线缆上，同时传播过来的方向相同大小相近的共模电磁干扰，有更加高效的阻抗滤除效果。

在本发明的其他优选实施例中，所述高压侧防护装置也可以包括与差模电感器串联的共模电感器，其设置方式可以参考低压侧防护装置。而在本发明的一个简化实施例中，所述高压侧防护装置和所述低压侧防护装置均可以只包括差模电感器。基于本发明的教导，本领域技术人员知晓如何进行上述设置。

在本发明中，避雷器311、312、111、112可以压敏电阻、放电管间隙避雷器、氧化锌避雷器、陶瓷放电管、瞬态抑制二极管、半导体放电管等等器件或其各种组合。

在本发明中，除单相变压器以外，所述变压器电磁干扰防护系统可以应用于各种变压器设备，例如三相变压器、50HZ变压器、60HZ变压器、400Hz变压器、高频变压器、隔离变压器、可调电压变压器等等。

图3是本发明的变压器电磁干扰防护系统的第三实施例的电路原理图。图3以三相变压器为例对本发明的变压器电磁干扰防护系统进行说明。如图3所示，本发明的变压器电磁干扰防护系统包括设置在三相变压器220的变压器高压侧的高压侧保护设备100以及设置在变压器低压侧的低压侧保护设备300。在本实施例中，所述高压侧保护设备100包括连接在所述三相变压器220的变压器高压侧的第一相与地之间的第一高压侧保护设备、连接在所述三相变压器220的变压器高压侧的第二相与地之间的第二高压侧保护设备以及连接在所述三相变压器220的变压器高压侧的第三相与地之间的第三高压侧保护设备。

而所述低压侧保护设备300连接在所述三相变压器220的变压器低压侧的第一相、第二相、第三相和地之间。

在本实施例中，所述第一高压侧保护设备包括连接在高压电缆的第一端和变压器高压侧的第一相之间的差模电感器121和连接在高压电缆的第一端和地之间的避雷器111。所述第二高压侧保护设备包括连接在高压电缆的第二端和变压器高压侧的第二相之间的差模电感器122和连接在高压电缆的第二端和地之间的避雷器112。所述第三高压侧保护设备包括连接在高压电缆的第三端和变压器高压侧的第二相之间的差模电感器123和连接在高压电缆的第二端和地之间的避雷器113。在本发明的优选实施例中，所述差模电感器121、122和123可以由高频磁芯和线圈组成，其分别构成图1所示的高压侧防护装置120。

在本实施例中，所述低压侧保护设备300包括共模电感器326和差模电感器322、323、324和325构成的低压侧防护装置320，以及三组避雷器。如图3所示，共模电感器326包括四个共模线圈3262以及三个高频磁环3261。差模电感器322的第一端连接所述三相变压器220的变压器低压侧的第一相、第二端连接第一共模线圈3262的第一端，所述共模线圈3262的第二端连接低压电缆的第一端。差模电感器323的第一端连接所述三相变压器220的变压器低压侧的第二相、第二端连接第二共模线圈3262的第一端，所述共模线圈3262的第二端连接低压电缆的第二端。差模电感器324的第一端连接所述三相变压器220的变压器低压侧的第三相、第二端连接第三共模线圈3262的第一端，所述共模线圈3262的第二端连接低压电缆的第三端。差模电感器325的第一端连接所述三相变压器220的变压器低压侧的零线相、第二端连接第四共模线圈3262的第一端，所述共模线圈3262的第二端连接低压电缆的第四端。如图3所示，三相变压器220的外壳与低压电缆的第四端一起接地。

进一步如图3所示，在本实施例中，三组避雷器分别由压敏电阻3121和放电管3122组成。一组压敏电阻3121和放电管3122串联后连接到低压电缆的第一端和地之间。一组压敏电阻3121和放电管3122串联后连接到低压电缆的第二端和地之间。一组压敏电阻3121和放电管3122串联后连接到低压电缆的第三端和地之间。当然在本发明的其他优选实施例中，还可以采用其他类型的避雷器设置。

图4是本发明的变压器电磁干扰防护系统的第四实施例的电路原理图。图4是以单相变压器为例进行说明。如图4所示，本发明的变压器电磁干扰防护系统，包括设置在单相变压器210的变压器高压侧的高压侧保护设备100以及设置在变压器低压侧的低压侧保护设备300。所述高压侧保护设备100包括连接在高压电缆和地之间的高压侧避雷器110以及连接在高压电缆和所述变压器高压侧的高压侧防护装置120。所述低压侧保护设备300包括连接在低压电缆和地之间的低压侧避雷器310以及连接在低压电缆和所述变压器低压侧的低压侧防护装置320。

在本实施例中，所述第一高压侧保护设备包括连接在高压电缆的第一端和变压器高压侧的第一端之间的电磁波行波滞缓器124和连接在高压电缆的第一端和地之间的避雷器111。所述第二高压侧保护设备包括连接在高压电缆的第二端和变压器高压侧的第二端之间的电磁波行波滞缓器125和连接在高压电缆的第二端和地之间的避雷器112。所述电磁波行波滞缓器124构成图1所示的高压侧防护装置120。

在本实施例中，所述低压侧保护设备300包括电磁波行波滞缓器328、329以及避雷器。所述电磁波行波滞缓器328、329构成图1所示的低压侧防护装置320，而压敏电阻3131和放电管3132构成图1所示的低压侧避雷器310。如图4所示，电磁波行波滞缓器328的输入端连接所述单相变压器210的变压器低压侧的第一端、输出端连接压敏电阻3131的第一端。压敏电阻3131的第二端经放电管3132接地。所述单相变压器210的外壳接地。电磁波行波滞缓器329的输入端连接所述单相变压器210的变压器低压侧的第二端、输出端接地。

在本发明的一个优选实施例中，所述电磁波行波滞缓器124、125、328、329可以是各种类型的电磁波行波滞缓器，其可以相同，也可以不同。由于所述高压侧防护装置120与高压侧避雷器110一起连接到变压器高压侧和地之间，而所述低压侧防护装置320和所述低压侧避雷器310一起连接到变压器低压侧和地之间，不管是从低压电缆传来的电磁干扰行波还是从高压电缆传来的电磁干扰行波，其中的强电磁干扰行波经避雷器释放到大地，而弱电磁干扰行波经过高压侧防护装置120和所述低压侧防护装置320降低或转换而减少对变压器的冲击。而此时强电磁干扰只能通过避雷器释放到大地，因此即使接地电阻较大也不会影响能量释放。

图5是本发明的变压器电磁干扰防护系统的第五实施例的电路原理图。图5是以三相变压器为例进行说明。如图5所示，本发明的变压器电磁干扰防护系统包括设置在三相变压器220的变压器高压侧的高压侧保护设备100以及设置在变压器低压侧的低压侧保护设备300。在本实施例中，所述高压侧保护设备100包括连接在所述三相变压器220的变压器高压侧的第一相与地之间的第一高压侧保护设备、连接在所述三相变压器220的变压器高压侧的第二相与地之间的第二高压侧保护设备以及连接在所述三相变压器220的变压器高压侧的第三相与地之间的第三高压侧保护设备。而所述低压侧保护设备300连接在所述三相变压器220的变压器低压侧的第一相、第二相、第三相和地之间。

在本实施例中，所述第一高压侧保护设备包括连接在高压电缆的第一端和变压器高压侧的第一相之间的电磁波行波滞缓器124和连接在高压电缆的第一端和地之间的避雷器111。所述第二高压侧保护设备包括连接在高压电缆的第二端和变压器高压侧的第二相之间的电磁波行波滞缓器125和连接在高压电缆的第二端和地之间的避雷器112。所述第三高压侧保护设备包括连接在高压电缆的第三端和变压器高压侧的第二相之间的电磁波行波滞缓器126和连接在高压电缆的第二端和地之间的避雷器113。在本发明的优选实施例中，所述电磁波行波滞缓器124、125和126，其分别构成图1所示的高压侧防护装置120。

在本实施例中，所述低压侧保护设备300包括电磁波行波滞缓器328、329、330和331构成的低压侧防护装置320，以及三组避雷器332、333、334。电磁波行波滞缓器328的第一端连接所述三相变压器220的变压器低压侧的第一相、第二端连接低压电缆的第一端。电磁波行波滞缓器329的第一端连接所述三相变压器220的变压器低压侧的第二相、第二端连接低压电缆的第二端。电磁波行波滞缓器330的第一端连接所述三相变压器220的变压器低压侧的第三相、第二端连接低压电缆的第三端。电磁波行波滞缓器331的第一端连接所述三相变压器220的变压器低压侧的零线相、第二端连接低压电缆的第四端。如图5所示，三相变压器220的外壳与低压电缆的第四端一起接地。避雷器332连接到低压电缆的第一端与地之间。避雷器333连接到低压电缆的第二端与地之间。避雷器334连接到低压电缆的第三端与地之间。

下面结合图5对本实施例的原理说明如下。

从某条高压线缆上传输过来的电磁干扰行波，会首先经过高压侧保护设备。如果电磁干扰行波为强电磁干扰，这时高压侧保护设备中串联的电磁波行波滞缓器会阻抗流过其内部电流的变化，带来的效果是迅速提升变压器高压侧入口的电压。这时变压器高压侧入口的避雷器会迅速达到它的启动电压并迅速导通，将干扰电磁波能量泄放到大地。如果电磁干扰行波为弱电磁干扰，达不到避雷器的启动电压，则电磁波行波滞缓器会起电感滤波器的作用，降低干扰波形的斜率并将一部分能量转化成热能耗散，从而降低电磁干扰对变压器的冲击。

从某条低压线缆上传输过来的电磁干扰行波，会首先经过低压侧保护设备。如果电磁干扰行波为强电磁干扰，这时低压侧保护设备中串联的电磁波行波滞缓器会阻抗流过其内部电流的变化，带来的效果是迅速提升变压器高压侧入口的电压。这时变压器高压侧入口的避雷器会迅速达到它的启动电压并迅速导通，将干扰电磁波能量泄放到大地。如果电磁干扰行波为弱电磁干扰，达不到避雷器的启动电压，则电磁波行波滞缓器会降低干扰波形的斜率，并将一部分能量转化成热能耗散，从而降低电磁干扰对变压器的冲击。

现有防护技术之所以希望接地网的接地电阻越小越好，是因为避雷器导通时，电磁干扰能量会在避雷器前端分成2个并联分流支路，一路流向电压器内部，另一路流向接地电阻。所以接地电阻越小，流向大地的电流能量就越多，对变压器的保护就越好，接地电阻起到调节干扰能量电流泄放比例的作用。

而应用本发明的变压器电磁干扰防护系统后，避雷器导通时电磁干扰的能量也分成了2个并联分流支路，但是流向变压器的一条支路被阻断了，雷电流只有一条支路向大地泄放，此时的接地电阻不再担当调节电流泄放比例的作用，即使接地电阻变大一些也可以保证干扰能量完全向大地泄放。因此，应用本发明的系统后可以适当放大变压器地网的接地电阻值，而不影响其防护能力。

图6-8示出了优选的电磁波行波滞缓器。如图6所示，本发明的电磁波行波滞缓器包括：中空导电管1、设置在所述中空导电管1内部的磁体4，设置在所述中空导电管1和所述磁体4上之间以绝缘所述磁体4和所述中空导电管1的第一绝缘套管5，环绕所述中空导电管1设置的磁性套管3，以及设置在所述磁性套管3和所述中空导电管1之间以绝缘所述中空导电管1和所述磁性套管3的第二绝缘套管2。

图7-8进一步示出了中空导电管1的优选设置方式。如图6-8所示，所述中空导电管1可以由一段中空的圆柱状金属管铣削而成，其外壁上等距开设连续螺旋槽13，从而形成螺旋管状导体结构。形成这种结构特征可以更有利于增加中空导电管1的本征电感量，从而提高对电磁行波的阻抗。并且将这种结构的中空导电管1作为导电体，其截面积很容易做大，非常适用于大电流的应用场合。当然在本发明的其他优选实施例中，该螺旋槽13也可以不等距设置。另外，本领域技术人员知悉，可以采用其他任何的导电材料构造所述中空导电管1。此外，在本发明的其他优选实施例中，该中空导电管1的外壁可以是光滑的，也可以在其上设置等距或者不等距设置螺旋状凸起以形成中空蜗杆。

如图6所示，所述磁体4优选是穿设在所述中空导电管1中的磁棒。所述中空导电管1的两端壁11中央设置中央通孔14以供所述磁棒通过。所述中空导电管1的两端壁11上还围绕中央通孔14等距设置多个周边通孔12。当然，在本发明的简化实施例中，可以省略这些周边通孔12，并且磁体4可以是以任何其他方式设置在所述中空导电管1内部，其可以是任何形状的。在本发明中，优选采用强磁棒作为磁体4。

如图6所示，所述第一绝缘套管5可以套设在所述磁体4上以绝缘所述磁体4和所述中空导电管1。在本发明的其他优选实施例中，可以采用其他方式，比如包裹，环绕，密封等其他任何方式将磁体4和中空导电管1隔离开来。优选采用高介电常数的绝缘材料，例如介电常数在2～4左右的普通塑料，介电常数在6～8左右的陶瓷材料来制作该第一绝缘套管5。当然，还可以采用具有其他介电常数的材料，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。

进一步如图6所示，第二绝缘套管2同样可以套设在所述中空导电管1上以绝缘所述中空导电管1和所述磁性套管3。在本发明的其他优选实施例中，可以采用其他方式，比如包裹，环绕，密封等其他任何方式将所述中空导电管1和所述磁性套管3。优选采用高介电常数的绝缘材料，例如介电常数在2～4左右的普通塑料，介电常数在6～8左右的陶瓷材料来制作该第二绝缘套管2。当然，还可以采用具有其他介电常数的材料，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。

进一步如图6所示，磁性套管3优选是罩设在第二绝缘套管2之外的圆柱状套管。当然，在本发明的其他优选实施例中，所述磁性套管3还可以采用其他任何形状。优选采用高磁导率的材料，例如非晶、纳米晶、铁氧体、铁粉芯材料制作该磁性套管3，本领域技术人员可以根据实际情况具体进行选择。

进一步如图6所示，在本实施例中，还包括设置在所述中空导电管1两端从而固定整个设备并将其与外部接口连接的固定连接件6。当然，在本发明的简化实施例中，可以省略该固定连接件6。如图6所示，该固定连接件包括环形绝缘介片62和导电固定盖61。该环形绝缘介片62用于绝缘所述中空导电管1与所述磁性套管3以防止两者电连接。该环形绝缘介片62可以是任何绝缘材料制成。当然，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他形状的绝缘介片，只要其形状能够与所述中空导电管1和所述磁性套管3适配，因此能够绝缘所述中空导电管1与所述磁性套管3以防止两者电连接即可。所述导电固定盖61固定在所述磁性套管3以紧固整个设备，并便于中空导电管1与外部接口电连接。导电固定盖61优选可以采用设置多个通孔的金属连接片。所述多个通孔可与中空导电管1上的各个通孔适配。

本发明上述的电磁波行波滞缓器，通过磁体+绝缘套管+导体+绝缘套管+磁性套管的复合结构，同时提高电磁波行波的导体周围介质的介电常数和相对磁导率，可以降低电磁波行波波速和波形陡度。

下面将结合图6-7所示的优选实施例，对本发明的电磁波行波滞缓器的原理说明如下：

电磁波行波在导线中的传播速度v为：

上式中：

c为光速，c=3×10⁸米/秒。

ε_r为导线周围介质的相对介电常数。

μ_r为导线周围介质的相对磁导率。

由上式可以知道，电磁波行波在导线中的传播速度，与导线的材质、长度、截面积、电感、分布电容等等均无关系，只与导线周围的绝缘介质的特性有关，更明确的说只与绝缘介质的相对介电常数ε_r和相对磁导率μ_r有关。

如果行波是在架空的导线上传播的，导线周围绝缘介质是空气，空气的相对介电常数ε_r≈1，相对磁导率μ_r≈1，因此v ≈ c，即行波的传播速度基本上就是光速。如果想要降低行波在某段导体中的传播速度，可以通过更换高介电常数εr的绝缘介质的方式达到，也可以提高导体周围相对磁导率μr的方式达到。

如果我们除了想降低行波的传播速度，也想降低行波波形的陡度。这时就要设法增大传输路径中的阻抗。

那么，电磁波行波在导线中的波阻抗Z为：

上式中——真空介电常数；

——相对介电常数；

——真空磁导率；

——相对磁导率；

——导线对地平均高度；

——导线半径。

由上式可知，波阻抗Z不仅与绝缘介质的相对介电常数εr和相对磁导率μr有关，还与导体的分布特性有关，导体的半径r (圆形截面导体)、截面积甚至导体对地的位置也会产生影响。

这看起来似乎变量过多，但是从工程角度来看，行波既然可以通过导体作为传播路径，那么导线必然已经确定性的存在，那么它的参数不论是截面积、半径、和地面的距离等等都是确定的，也不会产生太大的变化，这是由物体的自然属性决定的。

那么，我们实际工程应用中可以把导线半径r、导线对地平均高度h_d等参数看成一个常数来处理。这时ε₀、μ₀、h_d、r 都是常数，我们可以用一个常数系数K来替换。

令；

那么波阻抗公式可以简化成：

由此可以得出：在导体已经确定的情况下，影响行波传输时波阻抗的特性也只和绝缘介质的相对介电常数ε_r和相对磁导率μ_r有关。

由以上分析可知，可以构造一种电磁波行波滞缓器，其中通过一段导体提供电磁波行波通路，导体周围的介质可以通过调整相对介电常数εr和相对磁导率μr来进行行波波速和波阻抗的调整。

由可知，只要选择ε_r=4 的绝缘介质，即使当μ_r=1时，也可得到v =0.5c 也就是可以把电磁行波的速度降低到光速的一半。而通过增大μ_r的数值可以起到更大的作用，尤其是现在新型材料如非晶等可以把μ_r做到80000～100000以上。但实际上很难找到既绝缘性能良好又有高磁导率绝缘材料，因为有磁导率的材料一般都是金属或包含金属成分。

由可知，而通过增大μ_r的数值可以大幅提高波阻抗效应，虽然我们为了降低波速而同时提高了ε_r的数值，但是ε_r通常很小，一般固体的介电常数都是个位数，而磁导率μ_r可以很大，由此可以忽略ε_r增大的影响。

因此，本发明构造了这样一种电磁波行波滞缓器，包括：中空导电管1、设置在所述中空导电管1内部的磁体4，设置在所述中空导电管1和所述磁体4上之间以绝缘所述磁体4和所述中空导电管1的第一绝缘套管5，环绕所述中空导电管1设置的磁性套管3，以及设置在所述磁性套管3和所述中空导电管1之间以绝缘所述中空导电管1和所述磁性套管3的第二绝缘套管2。

通过采用这样的复合介质的模式进行构造设计，通过一层绝缘套管进行绝缘，再附加一个磁性套管提供高μr，两种介质配合使用，即大幅降低了波速，又大幅增加了波阻抗。大大提高了效率。

本发明通过磁体+绝缘套管+导体+绝缘套管+磁性套管的复合结构，同时提高电磁波行波的导体周围介质的介电常数和相对磁导率，可以使电磁行波的波速在本发明的电磁波行波滞缓器中降低到光速的几分之一到几十分之一，并且大幅平缓了电磁行波的波形陡度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种变压器电磁干扰防护系统，其特征在于，包括：设置在变压器高压侧的高压侧保护设备以及设置在变压器低压侧的低压侧保护设备；其中所述高压侧保护设备包括连接在高压电缆和地之间的高压侧避雷器以及连接在高压电缆和所述变压器高压侧的高压侧防护装置，所述低压侧保护设备包括连接在低压电缆和地之间的低压侧避雷器以及连接在低压电缆和所述变压器低压侧的低压侧防护装置；所述高压侧防护装置和/或所述低压侧保护装置为电磁波行波滞缓器，所述电磁波行波滞缓器包括：中空导电管、设置在所述中空导电管内部的磁体，设置在所述中空导电管和所述磁体之间以绝缘所述磁体和所述中空导电管的第一绝缘套管，环绕所述中空导电管设置的磁性套管，以及设置在所述磁性套管和所述中空导电管之间以绝缘所述中空导电管和所述磁性套管的第二绝缘套管，所述中空导电管为外壁上开设连续螺旋槽的圆柱形金属管；

所述变压器电磁干扰防护系统进一步包括设置在所述中空导电管两端的固定连接件；所述固定连接件包括套设在所述中空导电管两端以绝缘所述中空导电管与所述磁性套管的环形绝缘介片，以及固定在所述磁性套管上的导电固定盖；所述导电固定盖的外壁上设置多个第三通孔。

2.根据权利要求1所述的变压器电磁干扰防护系统，其特征在于，所述磁体为穿设在所述圆柱形金属管的中央的磁棒，所述圆柱形金属管的两端壁中央设置供所述磁棒通过的第一通孔。

3.根据权利要求2所述的变压器电磁干扰防护系统，其特征在于，所述圆柱形金属管的两端壁上围绕所述第一通孔等距设置多个第二通孔。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的变压器电磁干扰防护系统，其特征在于，所述变压器为单相变压器或三相变压器，所述变压器的外壳接地。