CN207881629U - 用于变压器绕组变形监测的绞线式罗果夫斯基电流传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种用于变压器绕组变形监测的绞线式罗果夫斯基电流传感器，该传感器由磁芯（1）、磁芯护套（2）、测量线圈（3）、线圈护套（4）、屏蔽外壳（5）、接口（6）、信号输出端口（7）、外壳护套（8）组成；磁芯由多根铁丝扭绞在一起形成，可弯曲。多股铁丝（9）夹杂一股直径2mm的塑料股线（10）紧密扭绞缠绕构成了传感器的电磁屏蔽外壳。传感器磁芯和屏蔽外壳均是由绞线组成的，因而可以弯曲，能够适用于需要弯曲传感器的场合。
Description
技术领域
本发明属于电力变压器绕组变形检测技术领域，特别是变压器绕组引出线上的电流信号检测技术，涉及一种可弯曲的电流传感器。
背景技术
目前，电流传感器的主要种类是罗果夫斯基线圈式传感器。当被测电流信号比较微弱时，常常采用带有磁芯的罗果夫斯基线圈式电流传感器。然而，目前相对磁导率较高的软磁材料，例如铁氧体、非晶合金、超微晶等，都是固体材料。采用这类固体导磁材料制作的罗果夫斯基线圈式电流传感器的尺寸、形状固定，不满足一些需要柔软、可弯曲传感器的场合。
电力变压器的局部放电检测、绕组变形检测等检测试验中，常常要求测量变压器绕组上的电流信号。以往常用的电流传感器是罗果夫斯基线圈型电流传感器，这种传感器与被测导线之间没有直接的电气连接，依靠电磁感应原理检测被测导线中的电流信号。在局部放电检测、绕组变形扫频信号检测、泄露电流检测等应用场合，被测电流非常微弱，外部电磁干扰很强，要求这种罗果夫斯基型电流传感器具有高磁导率的磁芯和强电磁屏蔽外壳。因此，磁芯常常选用固体磁性材料。
对于在线运行的电力变压器，最佳的检测位置常常是变压器绕组引出线套管的根部，特别是高压套管根部。由于变压器带电运行，现场要求传感器不能靠近强电场区域，因而高压套管升高座外部是比较理想的传感器放置位置。由于变压器高压套管较粗，升高座更粗，直径可达700mm。因此要求电流传感器的直径更大，能够套在升高座外部。
现有的基于固体磁芯、固体屏蔽外壳的罗果夫斯基线圈型电流传感器，若制作成直径700mm的圆环，机械加工成本很高，传感器的携带、运输、安装也极不方便，因此难以胜任。
现有的一些可弯曲的、柔性的传感器，其中一些类型的传感器是由一段一段固体磁芯首尾相连而成，共同的缺点是没有可以与磁芯一起同步弯曲的电磁屏蔽外壳，因而难以适用于电力设备的局部放电、绕组变形检测信号、泄露电流信号等信号微弱、电磁干扰强烈的场合。
发明内容
本发明提出了一种可弯曲电流传感器，其特征是：
该传感器由磁芯（1）、磁芯护套（2）、测量线圈（3）、线圈护套（4）、屏蔽外壳（5）、接口（6）、信号输出端口（7）、外壳护套（8）组成；磁芯护套（2）套在磁芯（1）上；测量线圈（3）绕制在磁芯护套（2）上；线圈（3）两端分别与信号输出端口（7）的外壳和芯线电气连接；线圈护套（4）套在线圈（3）上；屏蔽外壳（5）套在线圈护套（4）上；磁芯（1）的两端可以通过接口（6）对接成闭合的环；屏蔽外壳（5）的两端可以通过接口（6）对接成具有2mm空隙的环。磁芯（1）是一段截面直径10mm、长300mm的铁磁性绞线，由多股铁磁性材料股线扭绞而成。屏蔽外壳（5）是一段直径16mm、长度298mm、中空的导电的铁磁性绞线或者网线，扭绞在线圈护套（4）上；单股铁磁性绞线（9）的直径为0.5mm；该外壳中还扭绞了1根直径2mm的不导磁的股线（10），在外壳圆周上形成了2mm宽的不导磁缝隙。磁芯护套（2）为一段长度为300mm，截面内圆直径11mm、外圆直径12mm的塑料软管。线圈护套（4）为一段长度为300mm，截面内圆直径14mm、外圆直径15mm的塑料软管。测量线圈（3）为一段由漆包铜线绕制在磁芯护套（2）上的、长度为200mm，匝数与测量频带相关的螺线管；所使用的漆包铜线的截面直径0.45mm。接口（6）由可以用螺丝紧固在一起的两半组成，其中一半紧固在屏蔽外壳（5）的一端，另一半紧固在屏蔽外壳（5）的另一端；当接口（6）的两半合在一起时，带动磁芯（1）的两端并保持2mm的间距，带动外壳（5）的两端靠近并保持2mm的间距。信号输出端口（7）是常用的信号电缆接头（BNC接头）。外壳护套（8）为一段长度为300mm，截面内圆直径18mm、外圆直径19mm的塑料软管。
本实用新型的优点在于：
（1）本发明提出的传感器磁芯和屏蔽外壳均是由绞线组成的，因而可以弯曲，能够适用于需要弯曲传感器的场合。例如，在被测导线或者导线周围存在非常粗的物体时，要求传感器尺寸非常大，过去的固体传感器直径大，加工、制作、运输、安装均不方便；而本发明的可弯曲传感器便于加工，长度可以随意剪短，可卷曲后运输，非常方便。因此，这种传感器非常适用于变压器绕组变形监测中在高压套管升高座周围测量扫频电流响应信号。
（2）本发明提出的传感器是一段绞线，可以通过端口将两端对接在一起，使得内部的磁芯形成闭合的环、外部的屏蔽外壳也形成具有2mm空隙的环。因此，在使用过程中，无需变动被测物体，只需将被发明提出的传感器环绕被测物体一圈，端部对接成环即可，安装及其方便。
（3）本发明的传感器的外壳由导电的铁磁性股线线扭绞而成，不但具有可弯曲性，而且能够屏蔽外部的电磁场信号。外壳中夹杂的不导磁性股线所形成的2mm宽的不导磁空隙，为被测电流的磁场进入传感器磁芯提供了路径。使得屏蔽外壳不能屏蔽被测磁场。因此，这种传感器具有极强的抗电磁干扰能力，适用于在线测量绕组变形监测中微弱的扫频信号以及局部放电等其他微弱信号。
附图说明
图1为本发明的传感器截面结构示意图。
图2为本发明的传感器的磁芯与线圈结构示意图。
图3为本发明的传感器的外壳结构示意图。
图4为本发明的传感器完成环状时的半刨面示意图。
具体实施方式
结合图1~图4对本实用新型做进一步的说明。
如图1和图2所示，将多根纯铁铁丝扭绞在一起，形成一端绞线，成为可弯曲的绞线式磁芯（1）；然后磁芯（1）穿入磁芯护套塑料软管（2）中；再塑料软管（2）的表面用直径0.45mm的漆包铜线绕制250匝线圈，形成测量线圈（3），漆包铜线的两端分别接BNC电缆头（7）的芯线和外皮；再将绕制好的测量线圈（3）连同磁芯护套（2）、磁芯（1）一起穿入线圈护套塑料软管（4）中。
如图1和图3所示，多股纯铁铁丝（9）夹杂一股直径2mm的塑料股线（10）紧密扭绞缠绕在线圈护套塑料软管（4）的外面，构成了传感器的电磁屏蔽外壳（5）。铁丝能够屏蔽传感器外部的电磁场；而塑料股线的使用相当于在金属导磁材料构成的磁场屏蔽圆筒的侧壁上开了一条2mm的螺旋状缝隙。经由此缝隙，被测电流的磁场能够进入屏蔽外壳内部。绕制好屏蔽外壳（5）之后，连同外壳内部的线圈、线圈护套、磁芯、磁芯护套一起，穿入外壳护套（8）中。
如图4所示，磁芯（1）和外壳（5）的两端分别安装有接口（6）的一半。传感器可以弯曲成环状；接口（6）两半合并后，磁芯（1）两端通过接口（6）并保持2mm的间距，使得变压器高压套管中的工频大电流产生的磁场不会饱和；外壳（5）两端通过接口（6）靠近，并保持2mm的空隙，使得被测电流的磁力线不能在外壳中畅通，进而使磁通尽量多进入磁芯。当现场安装传感器时，先打接口（6），将传感器围在被测物体外面，然后将接口（6）闭合，用螺丝拧紧。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种用于变压器绕组变形监测的绞线式罗果夫斯基电流传感器，其特征是：该传感器由磁芯（1）、磁芯护套（2）、测量线圈（3）、线圈护套（4）、屏蔽外壳（5）、接口（6）、信号输出端口（7）组成、外壳护套（8）组成；磁芯护套（2）套在磁芯（1）上；测量线圈（3）绕制在磁芯护套（2）上；线圈（3）两端分别与信号输出端口（7）的外壳和芯线电气连接；线圈护套（4）套在线圈（3）上；屏蔽外壳（5）是一段直径16mm、长度298mm、中空的导电的铁磁性绞线或者网线扭绞在线圈护套（4）上，其中单股铁磁性绞线（9）的直径为0.5mm，屏蔽外壳（5）中还扭绞了1根直径2mm的不导磁的股线（10），在外壳圆周上形成了2mm宽的不导磁缝隙；磁芯（1）是一段截面直径10mm、长300mm的铁磁性绞线，由多股直径为0.5mm的铁磁性材料股线扭绞而成，磁芯（1）的两端可以通过接口（6）对接成闭合的环；屏蔽外壳（5）的两端可以通过接口（6）对接成具有2mm空隙的环；外壳护套（8）套在屏蔽外壳（5）的外面。
2.根据权利要求1所述的用于变压器绕组变形监测的绞线式罗果夫斯基电流传感器，其特征是：磁芯护套（2）为一段长度为300mm，截面内圆直径11mm、外圆直径12mm的塑料软管。
3.根据权利要求1所述的用于变压器绕组变形监测的绞线式罗果夫斯基电流传感器，其特征是：线圈护套（4）为一段长度为300mm，截面内圆直径14mm、外圆直径15mm的塑料软管。
4.根据权利要求1所述的用于变压器绕组变形监测的绞线式罗果夫斯基电流传感器，其特征是：测量线圈（3）为一段由漆包铜线绕制在磁芯护套（2）上的、长度为200mm，匝数与测量频带相关的螺线管；所使用的漆包铜线的截面直径0.45mm。
5.根据权利要求1所述的用于变压器绕组变形监测的绞线式罗果夫斯基电流传感器，其特征是：接口（6）由可以用螺丝紧固在一起的两半组成，其中一半紧固在屏蔽外壳（5）的一端，另一半紧固在屏蔽外壳（5）的另一端；当接口（6）的两半合在一起时，带动磁芯（1）的两端靠近并保持2mm的间距，带动外壳（5）的两端靠近并保持2mm的间距。
6.根据权利要求1所述的用于变压器绕组变形监测的绞线式罗果夫斯基电流传感器，其特征是：信号输出端口（7）是常用的信号电缆接头。
7.根据权利要求1所述的用于变压器绕组变形监测的绞线式罗果夫斯基电流传感器，其特征是：外壳护套（8）为一段长度为300mm，截面内圆直径18mm、外圆直径19mm的塑料软管。
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