CN207301240U - 用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，包括：圆环形的金属盒体，其内具有圆环形的腔体，所述金属盒体包括拼接在一起的第一半圆环盒体和第二半圆环盒体，所述第一半圆环盒体和第二半圆环盒体的一端可转动连接，所述第一半圆环盒体和第二半圆环盒体的另一端之间设有锁扣，所述锁扣设于金属盒体内部，且具有锁定工位和解锁工位，在所述解锁工位，第一半圆环盒体和第二半圆环盒体可相对打开；两个半圆环形的磁芯，其分别设于所述第一半圆环盒体和第二半圆环盒体内，以设于所述圆环形的腔体内；所述两个半圆环形的磁芯的其中之一上缠绕有金属线圈；绝缘垫圈，其设于金属盒体与磁芯之间；接头，其与所述金属线圈连接。

Description

用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，具体为用于变压器内部检测的传感器。

背景技术

变压器是电力系统中的重要组成部分，其可靠性直接影响电网的安全运行，变压器的可靠性则主要决定于其绝缘状况。造成变压器绝缘劣化的主要原因之一是局部放电，因此实现变压器局部放电的检测对提高电力系统可靠性有较高的意义。

当变压器内部局部放电发生时，放电脉冲的上升沿很陡，沿着局放路径的电流上升时间<1ns，脉冲宽度多为纳秒级，能激励起1GHz以上的特高频(UHF)电磁信号。电磁波在空间传播，通过特高频传感器就可以接收。UHF法由于检测的频率范围在500M以上，能有效的避开许多低频干扰信号，具有较高的灵敏度和搞干扰能力，可实现局放带电检测、定位、故障类型判断等优点。此外，随着放电的发生，伴随着爆裂状的声发射，产生超声波，且很快向四周介质传播，通过在变压器外壁上粘贴超声波传感器，将超声波信号转换为电信号，就能对设备内的局部放电水平进行测量。此外，变压器内部发生放电时，会有高频电流脉冲流经变压器的铁芯接地线，通过在接地线上套接高频电流传感器可以检测变压器内的局放情况。

上述检测局放的方法中，由于许多变压器体积庞大，而且几乎是全金属屏蔽的结构(除了高压套管)，内部的电磁波信号很难从设备内部泄漏出来，因而特高频法用于变压器时效果很有限，变压器由于部件很多，内部包含磁芯和绕组，实际运行时机械振动很严重，对超声信号的检测影响很大，且由于变压器体积庞大，超声传感器粘贴起来很困难，工作量很大，靠近高压的部位由于安全问题还不能粘贴超声传感器。变压器内部任何部位发生放电时，产生的高频电流都会流经变压器的接地线，通过高频电流传感器在接地线上可以测得，此外，高频电流传感器安装的部位是接地线，任何时候都不会对设备的运行产生影响，也不会对测试人员的人身安全产生威胁。

由于变压器箱体对其内部电磁波的屏蔽效应，国内外一般采用将UHF传感器通过放油阀、法兰盘和标准化介质窗伸进变压器内部来进行信号检测，该方式的优点是检测灵敏度高、抗干扰能力强。然而这种检测方法在实际使用过程中仍存在着不足，其中之一便是难以确定检测装置的检测灵敏度是否满足要求。对于灵敏度不足的检测装置，可能无法测得变压器中的放电量较小的局部放电，从而影响对变压器的状态监测效果。目前工程上只有对GIS特高频检测装置灵敏度的验证方法，无法直接在变压器中使用。此外，目前变压器局部放电检测主要采用的高频电流法。

现有技术中的高频电流传感器通常分为两个半圆盒体，两个半圆盒体之间通过外置的搭扣连接，通过搭扣闭合时容易导致传感器测量时的左右磁芯面不能够准确的对齐，从而导致传感器的性能不稳定，检测结果出现波动。

为了解决上述问题，期望获得一种新型的高频电流传感器，其采用一种新型的锁扣结构，同时能够起到磁芯对准和闭锁的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，传感器性能稳定，检测结果不易出现波动。

基于上述目的，本实用新型提供了一种用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，包括：

圆环形的金属盒体，其内具有圆环形的腔体，所述金属盒体包括拼接在一起的第一半圆环盒体和第二半圆环盒体，所述第一半圆环盒体和第二半圆环盒体的一端可转动连接，所述第一半圆环盒体和第二半圆环盒体的另一端之间设有锁扣，所述锁扣设于金属盒体内部，且具有锁定工位和解锁工位，在所述解锁工位，第一半圆环盒体和第二半圆环盒体可相对打开；

两个半圆环形的磁芯，其分别设于所述第一半圆环盒体和第二半圆环盒体内，以设于所述圆环形的腔体内；所述两个半圆环形的磁芯的其中之一上缠绕有金属线圈；

绝缘垫圈，其设于金属盒体与磁芯之间；

接头，其与所述金属线圈连接。

在本实用新型所述的技术方案中，不同于现有技术的搭扣闭合方式拼接传感器的第一半圆环盒体和第二半圆环盒体，而是采用锁扣方式进行拼接，使得本实用新型所述的传感器相较于现有技术的传感器性能稳定，检测结果不易出现波动。此外，由于所述锁扣设于金属盒体内部，因而减小了锁扣体积，增加了传感器的便携性，并且所述锁扣锁紧后具有加固作用，从而完美的解决了现有技术中连接后传感器的晃动问题，提高了传感器的性能，从结构设计本身解决了传感器性能不稳定、不一致的问题。

此外，本实用新型所述的绝缘垫圈用于隔离磁芯与金属盒体，避免磁芯与金属盒体直接接触。

工作时，打开锁扣，使得所述锁扣处于解锁工位，打开本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器中的第一半圆环盒体与第二半圆环盒体，将所需测量的物体置于第一半圆环盒体与第二半圆环盒体的圆环位置，导通电流，使被测物体的电流从传感器的中心通过，利用具有特征阻抗的同轴电缆(例如特征阻抗为50欧姆的同轴电缆)通过接头(例如BNC接头)的输出信号连接到输入阻抗(例如输入阻抗为50欧姆)的测量装置上，通过测量到的电压信号即可换算得到相应的被测电流信号，检测变压器内部是否存在绝缘缺陷。

不工作时，将锁扣锁紧，使得所述锁扣处于锁定位置，从而起到保护本实用新型的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，稳定传感器性能的作用。

进一步地，在本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器中，所述锁扣包括：

锁芯，其设于第一半圆环盒体上，所述锁芯具有止挡端面；

锁片，其设于第二半圆环盒体上，所述锁片上开设有供锁芯通过的锁孔，所述锁片上还具有与所述锁孔接合的且在锁孔的径向方向上进一步向外扩展的凹陷处；

其中，在所述解锁工位，所述锁芯对中地位于锁片的锁孔处；在所述锁定工位，所述锁芯至少部分地偏置地设于凹陷处内，以使锁芯的止挡端面卡设于锁片的外端面上，以在锁芯的轴向方向上阻止锁芯与锁片的相对运动。

进一步地，在本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器中，所述锁扣还包括：

按钮，其设于锁片的上方，且部分凸出于所述金属盒体；

弹簧，其设于锁片的下方，并向锁片施加一向上的预紧力，以使锁扣处于所述锁定工位；

其中，当所述按钮按下时，其对锁片施加向下的力以向下按压弹簧，以使锁扣从锁定工位切换至解锁工位。

在一些实施方式中，按钮包括第一圆柱体与第二圆柱体，第二圆柱体与锁片接触，第一圆柱体的部分凸出于所述金属盒体，其中，第一圆柱体的底面直径小于第二圆柱体的底面直径，使用时，按下第一圆柱体凸出于所述金属盒体的部分，从而第二圆柱体压向锁片，使得锁片沿压力方向向下位移，与此同时锁芯相对沿压力方向向上位移，锁芯移动到对中地位于锁片的锁孔处位置，从而使得锁扣处于解锁工位。

进一步地，在本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器中，所述锁芯的尾端与第一半圆环盒体螺纹连接，所述锁芯的首端具有圆锥体，所述圆锥体与台阶状的圆柱体衔接，所述止挡端面为圆锥体的底面。

上述方案中，所述圆锥体在锁芯插入锁片时，起到导向作用。

进一步地，在本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器中，所述金属盒体的外围表面设有U型凹槽，所述接头设于该U型凹槽内。该U型凹槽有效保护接头，避免碰撞或掉落时对接头有所损害。

进一步地，在本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器中，所述金属盒体包括盒体本体和与盒体本体可拆卸连接的盖体。

进一步地，在本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器中，所述磁芯的横截面形状为矩形。

进一步地，在本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器中，所述两个半圆环形的磁芯的拼接面之间设有与磁芯的横截面形状相同的绝缘树脂片。所述绝缘树脂片在闭合时在磁芯中形成气隙。

进一步地，在本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器中，所述圆环形的腔体内浇注有环氧树脂。浇注环氧树脂一方面起到固定及保护作用，另一方面避免磁芯与金属盒体接触。

进一步地，在本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，所述接头为BNC接头。

本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器由于采用锁扣结构，所述锁扣设于传感器内部，同时起磁芯对准和闭锁作用，因而，具有结构稳固，性能稳定，一致性好的优点。

此外，本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器有效保护接头，不会出现因接头损坏而造成传感器无法使用的情况，延长了传感器的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的整体结构示意图。

图2为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的内部结构示意图。

图3为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的锁芯的结构示意图。

图4为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的锁片的结构示意图。

图5为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的按钮的结构示意图。

图6示意了本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的锁扣处于锁定工位的结构。

图7为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的盒体本体的结构示意图。

图8为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的盖体的结构示意图。

图9为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的绝缘垫圈的结构示意图。

图10为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的第一半圆环盒体的结构示意图。

图11为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的第二半圆环盒体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图及实施例进一步说明本实用新型所述的技术方案。

图1为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的整体结构示意图。图2为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的内部结构示意图。

如图1所示，并在必要时结合图2，本实施方式中的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器1包括圆环形的金属盒体10，其内具有圆环形的腔体，金属盒体与磁芯之间设有绝缘垫圈30。

进一步参考图1可以看出，金属盒体包括拼接在一起的第一半圆环盒体11和第二半圆环盒体12，第一半圆环盒体11和第二半圆环盒体12的一端可转动连接，连接方式采用合页40进行连接。而第一半圆环盒体11和第二半圆环盒体12的另一端设有锁扣70，锁扣70设于金属盒体10内部，锁扣70具有锁定工位和解锁工位，在处于解锁工位时，第一半圆环盒体11和第二半圆环盒体12可相对打开。

两个半圆环形的磁芯20，其分别设于第一半圆环盒体11和第二半圆环盒体12内，以设于金属盒体的圆环形的腔体内。

需要说明的是，在两个半圆环形的磁芯的其中之一缠绕有金属线圈，接头与该金属线圈连接，在本实施方式中，接头采用BNC接头。

此外，磁芯20的横截面为矩形，在两个半圆环形的磁芯的拼接面之间设有与磁芯的横截面形状相同的绝缘树脂片60。

而且，为了进一步固定及保护磁芯，并且避免磁芯与金属盒体接触，在金属盒体10的圆环形的腔体内浇注有环氧树脂。

在一些其他的实施方式中，金属盒体的圆孔边沿至圆环形腔体方向上设有第一支撑环，并且在绝缘垫圈中间孔边沿相应位置也设有对应的第二支撑环。第一支撑环与第二支撑环配合使用，起到进一步固定绝缘垫圈的作用。

锁扣70设于金属盒体内部，包括锁芯，其设于第一半圆环盒体上；锁片，其设于第二半圆环盒体上；按钮，其设于锁片的上方，且部分凸出于金属盒体10；以及弹簧，其设于锁片的下方，并向锁片施加一向上的预紧力，以使锁扣处于锁定工位。锁芯、锁片以及按钮的具体结构参考图3至图6。

图3为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的锁芯的结构示意图。

如图3所示，锁芯701具有尾端与首端，其中锁芯的尾端7011与第一半圆环盒体螺纹连接，而锁芯的首端具有圆锥体，圆锥体与台阶状的圆柱体衔接，止挡端面I为圆锥体的底面。

图4为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的锁片的结构示意图。

如图4所示，锁片702上开设有供锁芯通过的锁孔7021，锁片702上还具有与锁孔7021接合的且在锁孔的径向方向上进一步向外扩展的凹陷处7022。锁片的外端面II用于在锁扣处于解锁工位时，使得锁芯的止挡端面I卡设于锁片的外端面II上，以在锁芯的轴向方向上阻止锁芯与锁片的相对运动。

图5为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的按钮的结构示意图。

如图5所示，按钮703包括第一圆柱体7031以及第二圆柱体7032连接在一起组成，第二圆柱体7032与锁片接触，第一圆柱体7031的部分凸出于金属盒体，其中，第一圆柱体7031的底面直径小于第二圆柱体7032的底面直径。使用时，按下第一圆柱体7031凸出于所述金属盒体的部分，从而第二圆柱体7032压向锁片，使得锁片沿压力方向向下位移，与此同时锁芯相对沿压力方向向上位移，使得锁芯移动到对中地位于锁片的锁孔处，从而使得锁扣处于解锁工位。

图6示意了本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的锁扣处于锁定工位的结构。

结合图6对锁扣如何切换锁定工位以及解锁工位的工作原理进行进一步阐述。如图6所示，处于锁定工位时，锁芯701至少部分地偏置地设于锁片702凹陷处内，以使锁芯的止挡端面卡设于锁片的外端面上，以在锁芯的轴向方向上阻止锁芯与锁片的相对运动。

需要说明的是，在本实施方式中，锁扣还包括弹簧(图中未标示)，其设于锁片702的下方，并向锁片施加一向上的预紧力，以使锁扣处于所述锁定工位。

当按钮703按下时，其对锁片施加向下的力以向下按压弹簧，以使锁扣从锁定工位切换至解锁工位，也就是说锁片702沿压力方向向下位移，与此同时锁芯相对沿压力方向向上位移，使得锁芯移动到对中地位于锁片的锁孔处，从而使得锁扣处于解锁工位。

图7为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的盒体本体的结构示意图。图8为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的盖体的结构示意图。

如图7所示，并在必要时结合图8，金属盒体10包括盒体本体101以及与盒体本体701可拆卸连接的盖体102。螺钉穿过盖体上的连接孔1022，固定于盒体本体上的螺孔1011，从而实现盒体本体101与盖体102之间的可拆卸连接。

进一步参考图7可以看出，金属盒体的外围表面设有U型凹槽50，U型凹槽50内设有接头安装孔501，用以连接接头。

需要说明的是，盖体102上设有圆孔1021，其用于限定按钮703凸出于金属盒体外部分的位移。

图9为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的绝缘垫圈的结构示意图。

如图9所示，绝缘垫圈30为圆环形，其设于金属盒体与磁芯之间，用于避免磁芯与金属盒体之间的直接接触。

图10为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的第一半圆环盒体的结构示意图。

图11为本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器在一种实施方式下的第二半圆环盒体的结构示意图。

如图10所示，并在必要时结合图11，第二半圆环盒体12上的凸出件121插设于第一半圆环盒体11上的连接孔111，从而实现第一半圆环盒体11与第二半圆环盒体12的一端可转动连接。而第一半圆环盒体11的另一端上设有锁芯701，插设于第二半圆环盒体12的锁孔7021内。

结合图1至图11，对本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器工作原理进行进一步说明。

工作时，打开锁扣70，使得所述锁扣处于解锁工位，打开本实用新型所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器中的第一半圆环盒体11与第二半圆环盒体12，将所需测量的物体置于第一半圆环盒体11与第二半圆环盒体12的圆环位置，导通电流，使被测物体的电流从传感器的中心通过，利用特征阻抗为50欧姆的同轴电缆通过BNC接头的输出信号连接到输入阻抗50欧姆的测量装置上，通过测量到的电压信号即可换算得到相应的被测电流信号，检测变压器内部是否存在绝缘缺陷。

不工作时，将锁扣70锁紧，使得所述锁扣处于锁定位置，从而起到保护本实用新型的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，稳定传感器性能的作用。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，其特征在于，包括：

圆环形的金属盒体，其内具有圆环形的腔体，所述金属盒体包括拼接在一起的第一半圆环盒体和第二半圆环盒体，所述第一半圆环盒体和第二半圆环盒体的一端可转动连接，所述第一半圆环盒体和第二半圆环盒体的另一端之间设有锁扣，所述锁扣设于金属盒体内部，且具有锁定工位和解锁工位，在所述解锁工位，第一半圆环盒体和第二半圆环盒体可相对打开；

两个半圆环形的磁芯，其分别设于所述第一半圆环盒体和第二半圆环盒体内，以设于所述圆环形的腔体内；所述两个半圆环形的磁芯的其中之一上缠绕有金属线圈；

绝缘垫圈，其设于金属盒体与磁芯之间；

接头，其与所述金属线圈连接；

其中，所述锁扣包括：

锁芯，其设于第一半圆环盒体上，所述锁芯具有止挡端面；

锁片，其设于第二半圆环盒体上，所述锁片上开设有供锁芯通过的锁孔，所述锁片上还具有与所述锁孔接合的且在锁孔的径向方向上进一步向外扩展的凹陷处；

其中，在所述解锁工位，所述锁芯对中地位于锁片的锁孔处；在所述锁定工位，所述锁芯至少部分地偏置地设于凹陷处内，以使锁芯的止挡端面卡设于锁片的外端面上，以在锁芯的轴向方向上阻止锁芯与锁片的相对运动。

2.如权利要求1所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，其特征在于，所述锁扣还包括：

按钮，其设于锁片的上方，且部分凸出于所述金属盒体；

弹簧，其设于锁片的下方，并向锁片施加一向上的预紧力，以使锁扣处于所述锁定工位；

其中，当所述按钮按下时，其对锁片施加向下的力以向下按压弹簧，以使锁扣从锁定工位切换至解锁工位。

3.如权利要求1所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，其特征在于，所述锁芯的尾端与第一半圆环盒体螺纹连接，所述锁芯的首端具有圆锥体，所述圆锥体与台阶状的圆柱体衔接，所述止挡端面为圆锥体的底面。

4.如权利要求1所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，其特征在于，所述金属盒体的外围表面设有U型凹槽，所述接头设于该U型凹槽内。

5.如权利要求1所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，其特征在于，所述金属盒体包括盒体本体和与盒体本体可拆卸连接的盖体。

6.如权利要求1所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，其特征在于，所述磁芯的横截面形状为矩形。

7.如权利要求1所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，其特征在于，所述两个半圆环形的磁芯的拼接面之间设有与磁芯的横截面形状相同的绝缘树脂片。

8.如权利要求1所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，其特征在于，所述圆环形的腔体内浇注有环氧树脂。

9.如权利要求1所述的用于变压器内部绝缘缺陷检测的传感器，其特征在于，所述接头为BNC接头。