CN204925278U - 一种多功能变压器套管在线监测传感器 - Google Patents

Abstract

一种多功能变压器套管在线监测传感器，由导电杆1、底座2、底部防水密封圈3、线圈4、线圈5、线圈6、外壳7、防水帽8、导电圆盘9、顶部防水密封圈10、BNC接头11、BNC接头12、BNC接头13组成；线圈4、线圈5和线圈6并排套在导电杆1上，共用外壳7。该传感器为同轴圆柱结构，可以同时监测45Hz-55Hz的工频泄露电流信号、20KHz-40MHz的局部放电信号、1K-1MHz的过电压入侵波信号。

Description

一种多功能变压器套管在线监测传感器

技术领域

本实用新型涉及一种多功能变压器套管在线监测传感器。

背景技术

变压器套管故障率偏高，因此变压器套管在线监测非常重要。通常，变压器套管监测量包括介质损耗角正切值tgδ、套管局部放电量。监测上述参数时，均需从变压器套管末屏引出线上获取电流信号。

1）变压器套管介质损耗角正切值tgδ的监测

套管的介质损耗角正切值tgδ值反映套管绝缘受潮状况，δ角为套管末屏引出线上的工频泄露电流和套管高压导杆上的工频电压信号之间的夹角，非常微小。变压器套管工频泄露电流的在线监测属于高电压、微电流、小角度的精密测量范畴，所用的电流传感器的相角差是影响tgδ测量精度和稳定性的一个主要影响因素。

2）变压器套管的局部放电监测

110kV电压等级以上的变压器套管以油纸电容式套管为主，在制造和长期运行过程中，套管会因为绝缘结构的缺陷发生局部放电现象，由此逐渐破坏套管的绝缘。为掌握变压器套管绝缘性能及绝缘内部放电严重程度，通过变压器套管末屏接地线进行局部放电监测是必不可少的手段之一。变压器套管局部放电信号频率主要集中在20KHz-40MHz，为掌握套管局部放电信息，需要电流传感器具有宽频带监测范围，以提取丰富的局部放电信号特征。同样，电流传感器需套在与套管末屏引出线相连的接地线上。

3）变压器过电压入侵波监测

当变压器遭受雷电波或者操作过电压袭击时，变压器内部绝缘薄弱环节可能会被破坏，变压器绕组可能发生变形。因此，掌握变压器遭受的过电压冲击的情况，是变压器状态诊断中必不可少的部分。当过电压入侵变压器时，套管末屏引出线会流过因过电压产生的容性电流。根据套管的容性效应可知，此电流信号为过电压信号的微分。准确测量、积分此电流信号，即可获得过电压信号。其中，雷电过电压信号频率范围主要集中在1K-1MHz，流过变压器套管末屏接地线的电流最大幅值可达1000A，监测雷电过电压信号的电流传感器需要能监测低频信号和承受大电流冲击。目前，由于缺乏实测技术，电网过电压的波形必须依靠仿真计算来获取，误差很大，不利于诊断变压器的状态。

4）现有变压器套管末屏引出线电流监测存在的问题

变压器正常运行中，套管末屏引出线必须可靠接地，因此套管末屏引出线往往由防雨帽保护并接地。在进行套管绝缘状态监测时，现场人员通常首先停运变压器，将套管末屏引出线的防雨帽打开，在末屏引出线上连接一条比较长的接地线，并且将接地线的另一端接在变压器外壳上，则末屏引出线经过这条接地线可靠接地；电流传感器则套在这条接地线上。当监测完毕后，再拆除传感器，复原防雨帽；或者采用复杂的外加密封装置确保接地线接头不锈蚀，结构复杂。

由于这条外加的接地线随意摆放，长短不一，因而接地线本身的电感随之变化，进而造成电流传感器对末屏引出线上的电流信号的测量误差。对于工频泄露电流信号，由于接地线不能总是处于电流传感器的正中心，并且随意弯曲，所造成的相位误差不能满足tgδ测量的精确度要求。对于局部放电脉冲电流信号，由于接地线与变压器外壳之间为非同轴圆柱结构，导致接地线的频带不够宽，对高频（1MHz以上）信号有畸变。

同时，现有的电流传感器类型单一，不具有多功能性，若要同时监测多个电流信号，必须同时将多个电流传感器并排套在接地线上，一方面使得接地线必须很长，加重信号畸变；另一方面增大了电流监测装置的整体体积。对110kV及其以上电压等级的变压器，考虑到对变压器套管的沿面闪络电压的影响，大尺寸电流传感器需要远离套管安装监测，甚至不能被现场人员所接受，进而无法实用。此外，在末屏引出线加装接地线的方式存在两个需要密封的部位，即，接地线的两头，因而对密封结构的要求较高。

发明内容

本实用新型设计了一种在变压器套管在线监测传感器，传感器及末屏引出线为同轴圆柱结构，引线的频带高，引线两端具有良好的密封性，能同时监测工频泄露电流、局部放电以及雷电过电压信号，同时功能多样使得传感器体积小，不会影响套管沿面闪络电压，能够安装在套管末屏处；传感器器结构便于调整，安装简单方便，适用于目前存在的多种结构尺寸的变压器套管末屏引出线接口。

本实用新型的具体内容如下：

一种多功能变压器套管在线监测传感器，由导电杆1、底座2、底部防水密封圈3、线圈4、线圈5、线圈6、外壳7、防水帽8、导电圆盘9、顶部防水密封圈10、BNC接头11、BNC接头12、BNC接头13组成；底座2通过内螺纹与变压器套管末屏接口金属法兰连接；外壳7在中间位置，通过螺丝固定在底座2的顶部位置，其底部有底部防水密封圈3，其顶部有顶部防水密封圈10；导电杆1从传感器中心穿入，与变压器套管末屏抽头连接；导电圆盘9从导电杆1顶部旋入，与外壳7接触并通过螺丝固定；线圈4、线圈5和线圈6并排套在导电杆1上，共用外壳7；线圈4与BNC接头13连接；线圈5与BNC接头12连接；线圈6与BNC接头11连接；BNC接头11、BNC接头12、BNC接头13用螺丝固定在外壳7。

导电杆1为圆柱形，外壳7为圆筒形，两者同轴；并且导电杆1通过导电圆盘9与外壳7形成电流回路。底座2、外壳7、防水帽8、导电圆盘9均采用电导率为9.71x10^-8Ω·m的铁质材料制成，并镀锌处理。导电杆1采用电导率为1.678x10^-8Ω·m的铜制成。线圈4的测量频带是1KHz-2MHz；线圈5的测量频带是20KHz-40MHz；线圈6的测量频带是45Hz-55Hz。底部防水密封圈3和顶部防水密封圈10的材料为氟橡胶材料。

与现有技术相比，本实用新型所提供的上述技术方案具有如下优点：

1）导电杆1直接与变压器套管末屏抽头连接并通过导电圆盘9和外壳7可靠接地，不用单独附加接地线；并且导电杆1与外壳7形成了同轴圆柱结构，极大提高了导电杆的频带，适用于局部放电信号的准确监测。

2）导电杆1与传感器固定底座2可以拆卸，更换为不同尺寸，适用于不同尺寸的套管末屏引出线接口，并且使传感器安装方便，使末屏引出线接地可靠。

3）将三个线圈放置在同一个外壳中，不但可以同时监测45Hz-55Hz的工频泄露电流信号、20KHz-40MHz的局部放电信号、1K-2MHz的过电压信号，而且体积小，满足现场对传感器体积的限制条件，便于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构剖面示意图。

具体实施方式

结合图1对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，多功能变压器套管在线监测传感器，整体上显同轴圆柱结构。电流从套管末屏引出线进入导电杆1，通过导电圆盘9流入外壳7以及传感器固定底座2，最后沿底座2流入变压器套管末屏引出线接口的接地部分，使得导电杆与导电圆盘9、外壳7和底座2形成的回路具有高达100MHz的频带，便于在20KHz-40MHz的宽频带范围内测量局部放电信号。线圈4、线圈5和线圈6均为圆环状，并排套在导电杆1上，并且处于外壳7内部，则导电杆1处于传感器正中心轴线上，保障了工频泄露电流测量的相位角的准确度；线圈4、线圈5和线圈6共用一个外壳7，共用一个导电杆1，使得传感器整体尺寸小，而且能够同时监测入侵波冲击电流信号、局部放电信号和工频泄露电流信号，具有多功能。

导电杆1与底座2的直径视变压器套管末屏引出线接口的直径而定，可拆卸更换，进而便于与不同直径的套管末屏引出线接口配合，而传感器的其他部分（例如，线圈4、线圈5、线圈6、外壳7、导电圆盘9、防水帽8）可以保持不变。

底座2通过内螺纹与变压器套管末屏引出线接口配合安装固定；外壳7底部和顶部加入防水密封圈3、10；外壳7通过底部螺丝固定底座2上；导电杆1从传感器中心穿入，并与变压器套管末屏抽头连接；再将导电圆盘9从导电杆1顶部旋入，并与传感器外壳接触，通过螺丝将导电圆盘9与外壳7连接固定，完成安装。

本实施例中：

导电杆1是一个圆柱形杆，高度为97mm，最大直径为12mm；底座2高度为28mm，最大直径为68mm；外壳7是一个圆筒，高度为72mm，最大直径为72mm；导电圆盘9是一个圆盘，高度为5mm，直径为36mm。

线圈4匝数为80匝，积分电阻为0.5Ω，监测频带为1KHz-2MHz，用于监测冲击电流信号，信号从BNC接头13输出；线圈5匝数为30匝，积分电阻为50Ω，监测频带为20KHz-40MHz，用于监测局部放电信号，信号从BNC接头12输出；线圈6匝数为150匝，积分电阻为20Ω，监测频带为45Hz-55Hz，用于监测工频泄露电流，信号从BNC接头11输出。

底座2、外壳7、防水帽8、导电圆盘9采用电导率为9.71x10^-8Ω·m的铁制材料并镀锌处理。导电杆1采用电导率为1.678x10^-8Ω·m的铜制材料。线圈4、线圈5和线圈6的磁芯材料采用相对磁导率大于10000的非晶材料。底部防水密封圈3和顶部防水密封圈10的材料为氟橡胶材料。

Claims (6)

1.一种多功能变压器套管在线监测传感器，其特征是：该传感器由导电杆(1)、底座(2)、底部防水密封圈(3)、线圈(4)、线圈(5)、线圈(6)、外壳(7)、防水帽(8)、导电圆盘(9)、顶部防水密封圈(10)、BNC接头(11)、BNC接头(12)、BNC接头(13)组成；底座(2)通过内螺纹与变压器套管末屏接口金属法兰连接；外壳(7)在中间位置，通过螺丝固定在底座(2)的顶部位置，其底部有底部防水密封圈(3)，其顶部有顶部防水密封圈(10)；导电杆(1)从传感器中心穿入，与变压器套管末屏抽头连接；导电圆盘(9)从导电杆(1)顶部旋入，与外壳(7)接触并通过螺丝固定；线圈(4)、线圈(5)和线圈(6)并排套在导电杆(1)上，共用外壳(7)；线圈(4)与BNC接头(13)连接；线圈(5)与BNC接头(12)连接；线圈(6)与BNC接头(11)连接；BNC接头(11)、BNC接头(12)、BNC接头(13)用螺丝固定在外壳(7)。

2.根据权利要求1所述的多功能变压器套管在线监测传感器，其特征是：导电杆(1)为圆柱形，外壳(7)为圆筒形，两者同轴；并且导电杆(1)通过导电圆盘(9)与外壳(7)形成电流回路。

3.根据权利要求2所述的多功能变压器套管在线监测传感器，其特征是：底座(2)、外壳(7)、防水帽(8)、导电圆盘(9)采用电导率为9.71x10^-8Ω·m的铁质材料制成，并镀锌处理。

4.根据权利要求3所述的多功能变压器套管在线监测传感器，其特征是：导电杆(1)采用电导率为1.678x10^-8Ω·m的铜制成。

5.根据权利要求4所述的多功能变压器套管在线监测传感器，其特征是：线圈(4)的测量频带是1KHz-2MHz；线圈(5)的测量频带是20KHz-40MHz；线圈(6)的测量频带是45Hz-55Hz。

6.根据权利要求5所述的多功能变压器套管在线监测传感器，其特征是：底部防水密封圈(3)和顶部防水密封圈(10)的材料为氟橡胶材料。