CN107589356A - 变压器绝缘性检测装置 - Google Patents

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何红雨
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Abstract

本发明公开变压器绝缘性检测装置,在不同结构尺寸的变压器套管末屏引出线接口、变压器套管根部或不便安装固定尺寸传感器的位置、超高频天线处安装相应的电流检测电路,采集变压器的局部放电电流、过电压电流、工频泄漏电流、无套管末屛接地线处的局部放电电流以及超高频天线电流,对变压器的绝缘性进行全面检查,提高绝缘性判断的准确度;在中性点接地线处、铁芯接地线接口处安装宽频带电流检测电路,在铁芯接地线处检测变压器的局部放电,为绝缘性判断提供数据基础,有助于进一步提高绝缘性判断的准确度。

Description

变压器绝缘性检测装置
技术领域
[0001] 本发明涉及变压器性能检测技术,具体涉及变压器绝缘性检测装置。
背景技术
[0002] 变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次 级线圈和铁芯,主要用于电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压等。随着我国国家电网 系统的不断完善以及电力系统的不断扩建,变压器数量大幅度增加,变压器的绝缘性的可 靠性对电网的安全有直接的制约和影响。
[0003] 因此,在使用过程中,需对变压器绝缘性进行在线监测,以实时、连续地反映变压 器内部绝缘劣化情况。变压器产生绝缘性缺陷时产生局部放电,现有的检测变压器绝缘性 的装置,通常是对局部放电电流进行监测,局部放电是慢慢积累的过程,一旦发生严重的放 电故障,会造成不可挽回的损失,而一些常规的保护并不能发现这种局部放电的细微变化, 对变压器的局部放电进行有效监测,对于变压器的绝缘保护以及整个电路系统安全运行具 有重大意义。现有技术对变压器进行局部放电检测时,通常是只对高压套管末屏引出线进 行电流检测,实际应用中,有的高压套管末屛并不能打开,而且全面的绝缘性检测,应当还 包括对不能打开的高压套管末屛接地线、没有套管末屛的中压或低压套管等处进行电流检 测,全面的电流检测,能保证绝缘性判断的准确性。
发明内容
[0004] 本发明提供变压器绝缘性检测装置,解决现有技术存在的绝缘性判断的准确性低 的问题。
[0005] 本发明通过以下技术方案解决上述问题:
[0006] 变压器绝缘性检测装置,包括放电电流检测电路、过电压检测电路、工频泄露电流 检测电路、可伸缩绕制电流检测电路、至少1个超高频电流检测电路、信号调理电路、数据采 集器以及无线通信电路;所述放电电流检测电路安装在套管末屏引出线的接口处,所述放 电电流检测电路经信号调理电路输入至数据采集器;所述过电压检测电路安装在套管末屏 引出线的接口处,所述过电压检测电路经信号调理电路输入至数据采集器;所述工频泄露 电流检测电路安装在套管末屏引出线的接口处,所述工频泄露电流检测电路经信号调理电 路输入至数据采集器;所述可伸缩绕制电流检测电路安装在变压器套管根部,所述可伸缩 绕制电流检测电路经信号调理电路输入至数据采集器;所述超高频电流检测电路安装在变 压器内部和/或外部的超高频天线上,所述各超高频电流检测电路经信号调理电路输入至 数据采集器;所述数据采集卡的输出数据经无线通信电路传输至外部终端。
[0007] 进一步还包括宽频带电流检测电路;所述宽频带电流检测电路安装在中性点接地 线和/或铁芯接地线处,所述宽频带电流检测电路经信号调理电路输入至数据采集器。
[0008] 进一步地,所述放电电流检测电路为电流传感器,主要由磁芯、线圈、积分电阻组 成;所述磁芯为闭合型圆环骨架;所述线圈为30匝的〇.5mm铜漆包线;所述积分电阻为50欧 姆。
[0009] 进一步地,所述过电压检测电路为过电压检测传感器,主要由过电压磁芯、过电压 线圈、过电压积分电阻组成;所述过电压磁芯为闭合型圆环骨架;所述过电压线圈为80匝的 0.5mm铜漆包线;所述过电压积分电阻为3欧姆。
[0010] 进一步地,所述工频泄露电流检测电路为并联电容线圈补偿零磁通电流传感器。
[0011] 进一步地,所述可伸缩绕制电流检测电路为可伸缩绕制电流传感器,主要包括塑 料软管、线圈、永磁铁和终端电阻;所述塑料软管中填充有磁性铁粉,在所述塑料软管上均 匀绕制线圈,在线圈两端接入终端电阻,塑料软管两端通过永磁体连接在一起,使得塑料软 管内部形成闭合通路;所述可伸缩绕制电流传感器缠绕在变压器套管根部。
[0012] 进一步还包括过电压保护电路;所述放电电流检测电路经过压保护电路安装在套 管末屛引出线的接口处;所述过电压检测电路经过电压保护电路安装在套管末屏引出线的 接口处;所述工频泄露电流检测电路经过电压保护电路安装在套管末屏引出线的接口处。
[0013] 进一步还包括多路切换开关电路;所述各超高频电流检测电路经多路切换开关电 路、信号调理电路输入至数据采集器。
[0014] 与现有技术相比,具有如下特点:
[0015] 1、根据变压器的结构和工作原理对变压器的绝缘性进行全面检测,在不同结构尺 寸的变压器套管末屏引出线接口、变压器套管根部或不便安装固定尺寸传感器的位置、超 高频天线处安装相应的电流检测电路,采集变压器的局部放电电流、过电压电流、工频泄漏 电流、无套管末屛接地线处的局部放电电流以及超高频天线电流,对变压器的绝缘性进行 全面检查,提高绝缘性判断的准确度;
[0016] 2、在中性点接地线处、铁芯接地线接口处安装宽频带电流检测电路,在铁芯接地 线处检测变压器的局部放电,为绝缘性判断提供数据基础,有助于进一步提高绝缘性判断 的准确度;
[0017] 3、放电电流检测电路、过电压检测电路、工频泄露电流检测电路经过电压保护电 路安装在套管末屏引出线的接口处,过电压保护电路在出现雷电过电压、变压器操作过电 压、变压器外部短路过电压时保护上述三个电路的正常运行,维持本发明的稳定性;
[0018] 数据采集器接口有限,在多个超高频电流检测电路的输出端设置多路切换开 关,数据采集器可通过切换通道获取各个超高频电力检测电路的电流,实现资源优化配置。
附图说明
[0019]图1为本发明结构原理框图。
具体实施方式
[0020]以下结合实施例对本发明作进一步说明,但本发明并不局限于这些实施例。
[0021]现有的变压器套管分高压、中压、低压套管,主要作用是将变压器高、中、低压绕组 的引线引出至变压器油箱外部,以便与电力系统的电网连接。变压器套管为电容式套管,主 要包括有瓷套、电容芯子、导电铜管、储油柜、法兰、均压球等,在法兰附近有一个接地套管 结构,电容式芯子最外层通过接地线从小套管引出并接地,即电容芯子末屛接地,通过末屛 接地线可以测试变压器套管的介质损耗、套管末屛绝缘电阻、套管电容等参数。在变压器运 行过程中,末屛需保证可靠接地,当变压器内部绝缘层混入空气或发生绝缘性破坏,会产生 局部放电信号,当雷电入侵波沿着高压导线入侵变压器时,套管电容上会产生电流,经末屛 接地线流入大地。因此,监测套管末屛接地线上的电流信号,能掌握变压器的绝缘状态。 [0022]高压套管末屛通常可以打开,可直接连接引出线进行电流监测,但有的高压套管 末屛没有引出线,或者高压套管末屛不允许打开,而且中压、低压套管甚至没有套管末屛结 构,有必要根据套管的具体情况设置电流检测电路,实现对绝缘性的全面检测。
[0023] 本发明提供变压器绝缘性检测装置,包括放电电流检测电路、过电压检测电路、工 频泄露电流检测电路、可伸缩绕制电流检测电路、至少1个超高频电流检测电路、信号调理 电路、数据采集器以及无线通信电路;所述放电电流检测电路安装在套管末屏引出线的接 口处,所述放电电流检测电路经信号调理电路输入至数据采集器;所述过电压检测电路安 装在套管末屏引出线的接口处,所述过电压检测电路经信号调理电路输入至数据采集器; 所述工频泄露电流检测电路安装在套管末屏引出线的接口处,所述工频泄露电流检测电路 经信号调理电路输入至数据采集器;所述可伸缩绕制电流检测电路安装在变压器套管根 部,所述可伸缩绕制电流检测电路经信号调理电路输入至数据采集器;所述超高频电流检 测电路安装在变压器内部和/或外部的超高频天线上,所述各超高频电流检测电路经信号 调理电路输入至数据采集器;所述数据采集卡的输出数据经无线通信电路传输至外部终 端。
[0024] 放电电流检测电路直接检测有引出线的高压套管末屛的放电电流,对于放电脉冲 信号进行检测。现有技术中,接地线的频带不够宽,对高频(1MHz以上)信号有畸变,本发明 提供放电电流检测电路,主要包括放电电流传感器,所述放电电流传感器主要由磁芯、线 圈、积分电阻组成;所述磁芯为闭合型圆环骨架;所述线圈为30匝的0.5mm铜漆包线;所述积 分电阻为50欧姆,使用时将放电电流传感器套在引出线上即可,上述参数的设置,解决接地 线频带不够宽的问题。所述放电电流传感器采用金属外壳进行屏蔽。
[0025]套管受到雷电冲击后会产生过压,变压器内部绝缘薄弱缓解可能会被破坏,变压 器绕组可能产生形变,过电压频率在lKHz-lMHz之间,流过变压器套管末屛接地线的电流最 大幅值可到1000A;线路故障、隔离开关操作空载母线、操作空载变压器时会产生操作过电 压,操作过电压严重时可达到变压器额定电压的2-3倍,因此,有必要通过检测套管的电流 来判断变压器的绝缘性。过电压检测电路为过电压检测传感器,主要由过电压磁芯、过电压 线圈、过电压积分电阻组成;所述过电压磁芯为闭合型圆环骨架;所述过电压线圈为80匝的 0.5mm铜漆包线;所述过电压积分电阻为3欧姆。所述电压检测传感器采用金属外壳进行屏 蔽。
[0026]套管末屛的泄漏电流通常很小,为毫安级,现场干扰严重,对测量对角差提出高要 求,工频泄漏电流检测电路的原理、性能和形式直接影响到电流获取的精度和可靠性,必须 选择合适的电流传感器来监测该微弱的电流信号。本发明的工频泄露电流检测电路在主磁 芯上附加一个并联电容线圈,构成并联电容线圈补偿零磁通电流传感器,并采用金属外壳 屏蔽。在主磁芯上附加一个并联电容的线圈,能减小比差和角差。
[0027]在没有引出线或套管末屛不允许打开的高压套管上,以及没有套管末屛结构的中 压、低压套管上,需使用可伸缩绕制电流检测电路进行电流检测。所述可伸缩绕制电流检测 电路为可伸缩绕制电流传感器,为开合式结构,主要包括塑料软管、线圈、永磁铁和终端电 阻;所述塑料软管中填充有磁性铁粉,在所述塑料软管上均匀绕制线圈,在线圈两端接入终 端电阻,塑料软管两端通过永磁体连接在一起,使得塑料软管内部形成闭合通路;所述可伸 缩绕制电流传感器缠绕在变压器套管根部。
[0028] 局部放电超高频检测的频带较宽,获取的局部放电信息也比较多,获取变压器的 超高频电磁波信号,能展现更多局部放电具备的特性。本发明设有至少一个超高频电流检 测电路,安装在变压器内部和/或外部的超高频天线,为内置超高频电流检测电路和外置超 高频电流检测电路,二者电路结构相同,对变压器内外的超高频信号进行检测,具有范围 大、灵敏度高、噪音低的特点。超高频的频带范围是350MHz-1.5GHZ之间。
[0029] 信号调理电路主要为带通滤波器、前置放大器和包络检波器。带通滤波器允许一 定频率范围内的信号通过,另一部分则受到抑制;前置放大器将接收到的信号进行低噪音 放大,使其进入包络检波器时能符合其输入范围;包络检波器从调幅信号还原出与包络变 化规律一致的原调制信号。
[0030] 数据采集器采用单缓冲采集方式采集各检测电路的数据,采集的数据通过无线通 信电路发送至外部终端。
[0031] 应当对中性点接地线和铁芯接地线也进行电流检测,本发明设置宽频带电流检测 电路对其进行电流检测,所述宽频带电流检测电路安装在中性点接地线和/或铁芯接地线 处,所述宽频带电流检测电路经信号调理电路输入至数据采集器。宽频带电流检测电路的 频带为 lKHz-40MHz。
[0032] 本发明进一步还包括过电压保护电路;所述放电电流检测电路经过压保护电路安 装在套管末屛引出线的接口处;所述过电压检测电路经过电压保护电路安装在套管末屏引 出线的接口处;所述工频泄露电流检测电路经过电压保护电路安装在套管末屏引出线的接 口处。设置过电压保护电路,保护放电电流检测电路、过电压检测电路、工频泄露电流检测 电路。
[0033] 进一步还包括多路切换开关电路;所述各超高频电流检测电路经多路切换开关电 路、信号调理电路输入至数据采集器。本发明的多路切换开关为8选1开关,至多对8路内置 超高频电流检测电路和外置超高频电流检测电路进行通道切换。
[0034] 本发明的工作过程为:
[0035] 放电电流检测电路、过电压检测电路、工频泄露电流检测电路分别检测有高压套 管末屛引出线的放电电流、过电压电流和工频泄露电流,检测信号经信号调理后输入至数 据采集器,并通过无线通信电路传输至外部终端;可伸缩绕制电流检测电路安装在没有引 出线或套管末屛不允许打开的高压套管上,以及没有套管末屛结构的中压、低压套管上,检 测放电电流,检测到的信号经信号调理后输入至数据采集器,并通过无线通信电路传输至 外部终端;宽频带电流检测电路检测中性点接地线和/或铁芯接地线处的电流,检测到的信 号经信号调理后输入至数据采集器,并通过无线通信电路传输至外部终端;各超高频电流 检测电路检测到的信号经多路切换开关电路和信号调理电路后输入至数据采集器,并通过 无线通信电路传输至外部终端。

Claims (8)

1. 变压器绝缘性检测装置,其特征在于: 包括放电电流检测电路、过电压检测电路、工频泄露电流检测电路、可伸缩绕制电流检 测电路、至少1个超高频电流检测电路、信号调理电路、数据采集器以及无线通信电路; 所述放电电流检测电路安装在套管末屏引出线的接口处,所述放电电流检测电路经信 号调理电路输入至数据采集器;所述过电压检测电路安装在套管末屏引出线的接口处,所 述过电压检测电路经信号调理电路输入至数据采集器;所述工频泄露电流检测电路安装在 套管末屏引出线的接口处,所述工频泄露电流检测电路经信号调理电路输入至数据采集 器;所述可伸缩绕制电流检测电路安装在变压器套管根部,所述可伸缩绕制电流检测电路 经信号调理电路输入至数据采集器;所述超高频电流检测电路安装在变压器内部和/或外 部的超高频天线上,所述各超高频电流检测电路经信号调理电路输入至数据采集器;所述 数据采集卡的输出数据经无线通信电路传输至外部终端。
2. 根据权利要求1所述的变压器绝缘性检测装置,其特征在于: 进一步还包括宽频带电流检测电路;所述宽频带电流检测电路安装在中性点接地线 和/或铁芯接地线处,所述宽频带电流检测电路经信号调理电路输入至数据采集器。
3. 根据权利要求1所述的变压器绝缘性检测装置,其特征在于: 所述放电电流检测电路为电流传感器,主要由磁芯、线圈、积分电阻组成;所述磁芯为 闭合型圆环骨架;所述线圈为30匝的0.5mm铜漆包线;所述积分电阻为50欧姆。
4. 根据权利要求1所述的变压器绝缘性检测装置,其特征在于: 所述过电压检测电路为过电压检测传感器,主要由过电压磁芯、过电压线圈、过电压积 分电阻组成;所述过电压磁芯为闭合型圆环骨架;所述过电压线圈为80匝的0.5mm铜漆包 线;所述过电压积分电阻为3欧姆。
5.根据权利要求1所述的变压器绝缘性检测装置,其特征在于:所述工频泄露电流检测 电路为并联电容线圈补偿零磁通电流传感器。
6.根据权利要求1所述的变压器绝缘性检测装置,其特征在于: 所述可伸缩绕制电流检测电路为可伸缩绕制电流传感器,主要包括塑料软管、线圈、永 磁铁和终端电阻;所述塑料软管中填充有磁性铁粉,在所述塑料软管上均匀绕制线圈,在线 圈两端接入终端电阻,塑料软管两端通过永磁体连接在一起,使得塑料软管内部形成闭合 通路;所述可伸缩绕制电流传感器缠绕在变压器套管根部。
7.根据权利要求1所述的变压器绝缘性检测装置,其特征在于: 进一步还包括过电压保护电路;所述放电电流检测电路经过压保护电路安装在套管末 屛引出线的接口处;所述过电压检测电路经过电压保护电路安装在套管末屏引出线的接口 处;所述工频泄露电流检测电路经过电压保护电路安装在套管末屏引出线的接口处。
8.根据权利要求1所述的变压器绝缘性检测装置,其特征在于: 进一步还包括多路切换开关电路;所述各超高频电流检测电路经多路切换开关电路、 信号调理电路输入至数据采集器。
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