CN108008264A - 用于高压电气设备局部放电监测的传感器 - Google Patents

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CN108008264A CN201711262315.3A CN201711262315A CN108008264A CN 108008264 A CN108008264 A CN 108008264A CN 201711262315 A CN201711262315 A CN 201711262315A CN 108008264 A CN108008264 A CN 108008264A
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Abstract

本发明公开了用于高压电气设备局部放电监测的传感器，包括BNC接头、磁芯、线圈绕组、匹配电阻、匹配电容，磁芯采用超微晶合金的铁芯材料制成，磁芯包括第一磁芯、第二磁芯，第一磁芯和第二磁芯为半圆环，第一磁芯与第二磁芯连接成圆环，线圈绕组缠绕在第二磁芯上，线圈绕组的一端与BNC接头的输入端连接，线圈绕组的另一端与匹配电阻的一端连接，匹配电阻的另一端与BNC接头的输入端连接，匹配电阻的一端与所述匹配电容的一端连接，匹配电容的另一端与匹配电阻的另一端连接。达到了稳定高频电流传感器的谐振频率的输出范围的目的，扩大带宽的范围，增大高频电流传感器的传输阻抗，有利于提高高频电流传感器的测量准确度。

Description

用于高压电气设备局部放电监测的传感器
技术领域
本发明涉及高频电流传感器，具体涉及用于高压电气设备局部放电监测的传感器。
背景技术
据统计，高压电气设备发生最多的故障系绝缘故障，而绝大部分绝缘故障都伴随着局部放电的产生，因此局部放电监测对于掌握高压电气设备的运行状况非常有意义。
伴随着局部放电的产生，高压设备的接地线上往往会有频率高达Mhz的高频电流流过，因此监测高压设备的高频接地电流是监测局部放电的有效手段，是变电站里应用最为广泛的带电检测手段，广泛应用于GIS、主变、电缆、及其他设备的检测。高频电流传感器的关键技术是铁芯材料的选择，其次是绕组的绕制(匝数、间距)，铜线的粗细，二段铁芯之间的空气间隙距离等影响传感器自感及互感的参数。
现有技术中，存在着目前常用的带电检测用高频电流传感器谐振频率点低，带宽不够，传感器传输阻抗较小的问题。
发明内容
本发明解决了现有技术存在的目前常用的带电检测用高频电流传感器谐振频率点低，带宽不够，传感器传输阻抗较小的问题，提供基于罗氏线圈原理的高频电流传感，其应用时高频电流传感器的谐振频率范围稳定，带宽范围较大，传输阻抗得到增大，灵敏度高，稳定性好。
本发明通过下述技术方案实现：
用于高压电气设备局部放电监测的传感器，包括BNC接头、磁芯、线圈绕组、匹配电阻、匹配电容，所述磁芯采用超微晶合金材料制成，所述磁芯包括第一磁芯、第二磁芯，所述第一磁芯和第二磁芯为半圆环，所述第一磁芯与第二磁芯连接成圆环，所述线圈绕组缠绕在第二磁芯上，所述线圈绕组的一端与BNC接头的输入端连接，所述线圈绕组的另一端与匹配电阻的一端连接，所述匹配电阻的另一端与BNC接头的输入端连接，所述匹配电阻的一端与所述匹配电容的一端连接，所述匹配电容的另一端与匹配电阻的另一端连接。本使用新型通过第一磁芯和第二磁芯组成磁芯，通过线圈绕组缠绕在第二磁芯上组成罗氏线圈。磁芯采用超微晶合金的铁芯材料制成，具有超强的性能稳定性和尺寸稳定性、极好的减摩性和良好的耐磨性。在匹配电容两端加装匹配电阻，保证高频电流传感器的输出与信号处理网络阻抗匹配，将高频电流传感器耦合的电流信号转换为电压信号。匹配电阻的一端与BNC接头的输入端连接，便于通过BNC接头现场连接。达到了调节高频电流传感器的谐振频率输出范围的目的，扩大带宽的范围，增大高频电流传感器的传输阻抗，有利于提高高频电流传感器的测量准确度。
进一步的，用于高压电气设备局部放电监测的传感器，所述线圈绕组采用0.5mm直径的铜线制成。采用0.5mm直径的铜线有利于获取最佳的线圈绕组内阻值，便于获取高频电流传感器的最佳下限截止频率，提高线圈绕组的测量带宽。
进一步的，用于高压电气设备局部放电监测的传感器，所述铜线采用间距0.5mm绕制线圈绕组。铜线采用间距0.5mm绕制线圈绕组是为了避免因分布不均匀干扰测量信号，减小高频电流传感器的测量误差。
进一步的，用于高压电气设备局部放电监测的传感器，所述线圈绕组的匝数为5匝。采用5匝的圈数是为了改变线圈绕组的电感值，提高传感器的谐振频率点。
进一步的，用于高压电气设备局部放电监测的传感器，所述匹配电阻的电阻值为50欧姆。匹配电阻电阻值采用50欧姆是为了不影响线圈绕组的灵敏度前提下，获取最佳的上限谐振频率，使的高频电流传感器输出与信号处理网络阻抗匹配，将高频电流传感器耦合的电流信号转换为电压信号，避免带来测量误差。
进一步的，用于高压电气设备局部放电监测的传感器，还包括外壳，所述磁芯设置在外壳的内部。把线圈绕组放在外壳内屏蔽起来，以减小外界磁场的干扰，抑制杂散磁场进入线圈绕组。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明用于高压电气设备局部放电监测的传感器，达到了调节高频电流传感器的谐振频率输出范围的目的，扩大带宽的范围，增大高频电流传感器的传输阻抗，有利于提高高频电流传感器的测量准确度。
2、本发明用于高压电气设备局部放电监测的传感器，采用0.5mm直径的铜线有利于获取最佳的线圈绕组内阻值，便于获取高频电流传感器的最佳下限截止频率，提高线圈绕组的测量带宽。
3、本发明用于高压电气设备局部放电监测的传感器，匹配电阻电阻值采用50欧姆是为了不影响线圈绕组的灵敏度前提下，获取最佳的上限谐振频率，使的高频电流传感器输出与信号处理网络阻抗匹配，将高频电流传感器耦合的电流信号转换为电压信号，避免带来测量误差。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明高频电流传感器测试接线图；
图3为本发明高频电流传感器测试数据图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-第一磁芯、2-第二磁芯、3-线圈绕组、4-匹配电容、5-匹配电阻、6-BNC接头、7-磁芯。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-3所示，用于高压电气设备局部放电监测的传感器，包括BNC接头6、磁芯7、线圈绕组3、匹配电阻5、匹配电容4，所述磁芯7采用超微晶合金材料制成，所述磁芯7包括第一磁芯1、第二磁芯2，所述第一磁芯1和第二磁芯2为半圆环，所述第一磁芯1与第二磁芯2连接成圆环，所述线圈绕组3采用0.5mm直径的铜线制成，所述铜线采用间距0.5mm绕制线圈绕组3，所述线圈绕组3的匝数为5匝，所述线圈绕组3缠绕在第二磁芯2上，所述线圈绕组3的一端与BNC接头6的输入端连接，所述线圈绕组3的另一端与匹配电阻5的一端连接，所述匹配电阻5的另一端与BNC接头6的输入端连接，所述匹配电阻5的一端与所述匹配电容4的一端连接，所述匹配电容4的另一端与匹配电阻5的另一端连接，所述匹配电阻5的电阻值为50欧姆，还包括外壳，所述磁芯7设置在外壳的内部。
本发明谐振频率及频段测试的测试方法：如图2所示，M1为示波器，FHCT为高频电流互感器，信号发生器Us输出频率可调的电压，通过R0(50欧姆无感电阻)在试验回路产生相应频率的、峰峰值介于5MA-10MA的正弦电流信号。在0.5-50Mhz范围内调整频率，通过示波器测量电阻R0二段的电压监测电流，在调整电压时保持电流不变，传感器输出所对应的频段。如图3所示，横轴为测试频段(Mhz)，纵轴为传感器输出(mv)，测试的到传感器的谐振点位于7Mhz，+/-3Db点分别位于4.5Mhz-9.5Mhz之间，频段宽约为5Mhz。
本发明阻抗传输试验的测试方法：如图2所示，信号发生器Us输出频率可调的电压，在实验回路中产生相应频率的、蜂峰值介于10MA-30MA的正弦电流信号。在3-30M范围内调整频率，用示波器同时测量不同频率f下被测传感器的输出电压V2(f)及电阻R0二端的电压V1(f)按照下列公式计算传感器的传输阻抗Z(f):
Z(f)＝R0(V2(f)/V1(f))。
在测试中，始终保持回路输出电流峰峰值在20ma，在频段范围内传感器的传输阻抗均大于20mv/ma。
实施例2
在实施例1的基础之上，还设置有外壳，外壳采用金属材料制成，外壳为内部中空的两个金属半圆环构成，两个金属半圆环通过螺栓连接。将磁芯内置在外壳内部，是为了把线圈绕组放在外壳内屏蔽起来，以减小外界磁场的干扰，抑制杂散磁场进入线圈绕组。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于高压电气设备局部放电监测的传感器，其特征在于，包括BNC接头(6)、磁芯(7)、线圈绕组(3)、匹配电阻(5)、匹配电容(4)，所述磁芯(7)采用超微晶合金材料制成，所述磁芯(7)包括第一磁芯(1)、第二磁芯(2)，所述第一磁芯(1)和第二磁芯(2)为半圆环，所述第一磁芯(1)与第二磁芯(2)连接成圆环，所述线圈绕组(3)缠绕在第二磁芯(2)上，所述线圈绕组(3)的一端与BNC接头(6)的输入端连接，所述线圈绕组(3)的另一端与匹配电阻(5)的一端连接，所述匹配电阻(5)的另一端与BNC接头(6)的输入端连接，所述匹配电阻(5)的一端与所述匹配电容(4)的一端连接，所述匹配电容(4)的另一端与匹配电阻(5)的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的用于高压电气设备局部放电监测的传感器，其特征在于，所述线圈绕组(3)采用0.5mm直径的铜线制成。
3.根据权利要求2所述的用于高压电气设备局部放电监测的传感器，其特征在于，所述铜线采用间距0.5mm绕制线圈绕组(3)。
4.根据权利要求1所述的用于高压电气设备局部放电监测的传感器，其特征在于，所述线圈绕组(3)的匝数为5匝。
5.根据权利要求1所述的用于高压电气设备局部放电监测的传感器，其特征在于，所述匹配电阻(5)的电阻值为50欧姆。
6.根据权利要求1所述的用于高压电气设备局部放电监测的传感器，其特征在于，还包括外壳，所述磁芯(7)设置在外壳的内部。
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