CN201594126U - 用于变压器超高频局部放电在线监测的微带天线传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电气工程技术领域，涉及电力设备超高频局部放电在线监测，公开了一种用于变压器超高频局部放电在线监测的微带天线传感装置。它包括具有单面敞口的不锈钢屏蔽盒，设置在屏蔽盒内的天线基板，以及设置在屏蔽盒内的与天线基板平行的绝缘底板；所述绝缘底板位于屏蔽盒的单面敞口处，并开设有天线接收缝隙；其特征在于，所述屏蔽盒内壁涂有聚四氟乙烯薄膜，所述天线基板为正面印刷有微带天线、背面覆铜的环氧树脂绝缘板，并且背面覆铜作为地线。

Description

用于变压器超高频局部放电在线监测的微带天线传感装置

技术领域

本实用新型属于电气工程技术领域，涉及电力设备超高频局部放电在线监测，特别涉及一种用于变压器超高频局部放电在线监测的微带天线传感装置。

背景技术

电力变压器中各种绝缘缺陷会引发各种形式的局部放电，如电晕、杂质的放电，以及绕组和油中气隙放电等。局部放电脉冲信号在变压器中是以TEM波的形式进行传输，该电磁波信号可以由安装在变压器内部或外部的局部放电监测传感器检测到，进而进行变压器局部放电状态的在线监测。局部放电脉冲以一定的频率使检测装置产生谐振，该谐振频率在电磁波谱上跨越的频段范围为100kHz～1000MHz。

目前，常见的变压器超高频局部放电在线监测通常采用天线传感器，现场安装包括两种基本方式：内置天线和外置天线。

内置天线测量是通过在变压器检修油阀的法兰上开孔将天线传感器放入变压器油中耦合局部放电产生的电磁波信号，然后通过接插件进行传输。该方法的优点是传感器离放电源距离近，电磁波的传播路径短，受外界电磁干扰影响较小，因而有利于提高测量的灵敏度。但缺点是安装传感器需要在检修油阀上开孔，由于检修油阀上的油压一般很大，如果接插件处密封处理不当，长期运行很容易造成变压器油的泄漏，影响设备的安全运行。另外，传感器位置比较固定，安装完成后不易根据放电源的位置调整传感器的位置和方向，对现场实际应用带来一定的困难。

外置天线测量是在变压器体外的绝缘缝隙处安装局部放电检测传感器。局部放电的电磁波信号经绝缘缝隙泄漏到变压器体外被天线传感器耦合。常见的安装位置包括变压器钟罩和底座的接缝处，或检修人孔法兰的绝缘缝隙处。考虑到现场测量的需要，天线传感器一般放置于由金属盒或环氧板制作的屏蔽盒内，然后由高频同轴电缆将信号引出。屏蔽盒的一面敞开或设计一条和天线等长等宽的缝隙，使用时该面朝向变压器金属壳体的缝隙处。这种局部放电监测方法的优点是传感器安装不改变变压器本体结构，不影响设备的安全运行，而且是非接触式测量，安装前可根据放电源选择最佳的安装位置。但是，目前在现场应用中存在的主要问题是天线传感器屏蔽盒的材质会严重影响局部放电在线监测的灵敏度和长期运行稳定性。当采用金属屏蔽盒结构时，容易使泄漏出的电磁波信号发生多次反射，从而改变局部放电的基本特征。如果采用环氧板制作屏蔽盒，环氧材料在大温差的环境下容易老化，不满足户外安装防雨、防尘以及机械强度的要求，而且变压器外的其他电磁信号也容易通过环氧盒被天线接收到，影响监测的准确性。此外，传感器的装配和安装方式简单，只能大致确定传感器的安装位置，传感器一旦在变压器上固定后，要想根据信号的变化进行位置和方向的微调显得十分困难，导致传感器现场应用的灵活性不够。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于提供一种用于变压器超高频局部放电在线监测的微带天线传感装置，既能够屏蔽外界干扰电磁波，又能防止接收到的局部放电信号的反射衰减，影响测量结果。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案于以实现。

一种用于变压器超高频局部放电在线监测的微带天线传感装置，包括具有单面敞口的屏蔽盒，设置在屏蔽盒内的天线基板，以及设置在屏蔽盒内的与天线基板平行的绝缘底板；所述绝缘底板位于屏蔽盒的单面敞口处，并开设有天线接收缝隙；其特征在于，所述屏蔽盒内壁设置有聚四氟乙烯薄膜，所述天线基板为正面印刷有微带天线、背面覆铜的环氧树脂绝缘板，并且背面覆铜作为地线。

本实用新型的进一步特点和改进在于：

所述绝缘底板为聚四氟乙烯绝缘板。

所述绝缘底板开设的天线接收缝隙与微带天线等宽等长，并平行对准。

所述屏蔽盒采用不锈钢材料制成。

所述屏蔽盒固定在支架上，支架为三维导轨。

本实用新型中，微带天线印刷在环氧树脂绝缘板的正面，氧树脂绝缘板背面覆铜作为地线；用聚四氟乙烯板制作安装用绝缘底板，并在绝缘底板上开一条跟微带天线尺寸相同的缝隙，微带天线和缝隙平行对准；屏蔽盒采用不锈钢制作，其内部涂上一层聚四氟乙烯薄膜。聚四氟乙烯薄膜能够有效防止局部放电电磁波信号在屏蔽盒内的多次反射，同时，不锈钢屏蔽盒既可以起到降低被测设备外部电磁干扰的作用，又能够满足户外使用时防雨、防尘和机械强度的基本要求，以及保证长期使用的可靠性。屏蔽盒固定在支架上，支架采用了三维导轨式设计，可在三个方向上做局部调整，便于现场确定最佳的安装位置。

本实用新型具有结构紧凑、现场安装方便、满足户外长期可靠使用的优点，良好的结构设计保证了局部放电在线监测的准确性和稳定性。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型的天线基板的结构示意图，(a)为主视图，b)为俯视图；

图2是本实用新型的聚四氟乙烯绝缘底板的结构示意图；

图3是本实用新型的屏蔽盒的结构示意图；

图4是本实用新型的安装结构示意图。

具体实施方式

参照图1(a)、图1(b)，天线基板是在环氧树脂绝缘板1正面印刷有微带天线2，环氧树脂绝缘板1背面覆铜作为地线。环氧树脂绝缘板1的介电常数为2.6，厚度1.5mm，长度410mm，宽度50mm；微带天线2的宽度4mm，长度400mm；微带天线2厚度t与环氧树脂绝缘板1厚度h相比满足t/h≤0.005，微带天线2频带范围为10MHz～3000MHz，微带天线2的一端有一个SMA接口的50欧匹配阻抗3，另外一端有一个SMA高频同轴连接器4接高频传输电缆。

参照图2，绝缘底板5采用聚四氟乙烯绝缘材料，长510mm，宽75mm，厚5mm，在绝缘底板5上开设有一个和微带天线2尺寸相同的天线接收缝隙6，用来接收局部放电产生的电磁波信号。绝缘底板5两侧开有10个安装孔，中间六个安装孔用于固定天线基板，并使微带天线2平行对准绝缘底板上的天线接收缝隙6；两边四个安装孔用于将绝缘底板5固定在屏蔽盒上。绝缘底板5右侧比天线基板长100mm，可供安装高频放大器等信号调理器件。

参照图3，屏蔽盒7由304#不锈钢钢板制作而成，具有良好的耐腐蚀性能，其内部涂有一层聚四氟乙烯薄膜。屏蔽盒7长510mm，宽75mm，高35mm，屏蔽盒7一面敞开(即单面敞口)，内部焊有4个安装绝缘底板5的连接耳8。屏蔽盒7的右侧开孔安装内含密封垫的蛇形管接头9。高频信号传输电缆穿过此蛇形管接头9后和微带天线2的SMA高频端子连接。屏蔽盒7的背面焊接有三个用于固定传感器的连接板10。

参照图4，屏蔽盒通过三个带U形导槽连接件12安装在导轨组件11上，连接件12两头分别用螺栓将导轨组件11和屏蔽盒外的连接板固定。因此，通过调节螺栓的相对位置可以时屏蔽盒在导轨上沿前后和左右两个方向移动。此外，导轨组件11通过两个L型固定件13连接变压器本体固定，L型固定件13上面开有长10mm的U型导槽，一头用螺栓和导轨组建11连接，可通过调节螺栓在U形槽中的相对位置对屏蔽盒进行上下调节。

本实用新型的用于变压器超高频局部放电在线监测的微带天线传感装置，能对运行过程中的变压器中的超高频局部放电信号进行长期准确监测，从而真实反映变压器中各种绝缘缺陷类型引起的局部放电。该传感器制作成本低，安装和维护方便，安装过程中不改变变压器的结构，不影响设备的正常运行。

Claims (5)

1.一种用于变压器超高频局部放电在线监测的微带天线传感装置，包括具有单面敞口的屏蔽盒，设置在屏蔽盒内的天线基板，以及设置在屏蔽盒内的与天线基板平行的绝缘底板；所述绝缘底板位于屏蔽盒的单面敞口处，并开设有天线接收缝隙；其特征在于，所述屏蔽盒内壁设置有聚四氟乙烯薄膜，所述天线基板为正面印刷有微带天线、背面覆铜的环氧树脂绝缘板，并且背面覆铜作为地线。

2.根据权利要求1所述的一种用于变压器超高频局部放电在线监测的微带天线传感装置，其特征在于，所述绝缘底板为聚四氟乙烯绝缘板。

3.根据权利要求1所述的一种用于变压器超高频局部放电在线监测的微带天线传感装置，所述绝缘底板开设的天线接收缝隙与微带天线等宽等长，并平行对准。

4.根据权利要求1所述的一种用于变压器超高频局部放电在线监测的微带天线传感装置，所述屏蔽盒采用不锈钢材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种用于变压器超高频局部放电在线监测的微带天线传感装置，所述屏蔽盒固定在支架上，支架为三维导轨。

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