CN212514859U - 一种变压器用高灵敏度局部放电传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变压器用高灵敏度局部放电传感器，包括外壳、超声波传感器模块、特高频传感器模块和安装法兰，超声波传感器模块和特高频传感器模块分别安装在外壳内，安装法兰与外壳相连，超声波传感器模块采用光纤EFPI超声波传感器，与特高频传感器模块集成为特高频超声波局部放电传感器。与现有技术相比，本实用新型具有灵敏度高、灵活性高、成本低等优点。

Description

一种变压器用高灵敏度局部放电传感器

技术领域

本实用新型涉及局部放电传感器技术领域，尤其是涉及一种变压器用高灵敏度局部放电传感器。

背景技术

电力设备绝缘在足够强的电场作用下局部范围内发生的放电称为局部放电，轻微的局部放电对电力设备绝缘的影响较小，设备绝缘强度下降的也较慢，而强烈的局部放电，则会使绝缘强度很快下降，这是使高压电力设备绝缘损坏的一个重要因素，因此对电力设备内的局部放电情况进行监测就称为电力设备运维过程中的一个重要环节。

目前，现有技术中使用特高频和超声波组合传感器的方式进行局部放电检测较为普遍，例如中国专利CN110346700A中公开了一种变压器放油阀式局部放电监测与定位系统用复合传感器，该传感器的定位精度和准确性较高，但是灵敏度较低。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种灵敏度高、灵活性高、成本低的变压器用局部放电传感器。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种变压器用高灵敏度局部放电传感器，包括外壳、超声波传感器模块、特高频传感器模块和安装法兰；所述的超声波传感器模块和特高频传感器模块分别安装在外壳内；所述的安装法兰与外壳相连；所述的超声波传感器模块采用光纤EFPI超声波传感器，与特高频传感器模块集成为特高频超声波局部放电传感器。

优选地，所述的超声波传感器模块包括光源、光纤环形器、光纤和EFPI探头；所述的光源、光纤和EFPI探头依次连接；所述的光纤环形器安装在光纤上，通过外接光电探测器进行数据采集。

更加优选地，所述的光源为DFB激光器。

更加优选地，所述的EFPI探头设有敏感膜片和密封式珐珀腔；所述的敏感膜片与密封式珐珀腔相连。

更加优选地，所述的敏感膜片为支撑梁臂式敏感膜片。

更加优选地，所述的支撑梁臂式敏感膜片是直梁长度为142μm，直梁宽度为15μm，膜片直径为270μm，膜片厚度为5μm，固有频率为90kHz的敏感膜片。

更加优选地，所述的支撑梁臂式敏感膜片是反射率为0.9的敏感膜片。

更加优选地，所述的敏感膜片为由硅材料制成的敏感膜片。

更加优选地，所述的珐珀腔的长度范围为80～100μm。

优选地，所述的特高频传感器模块为UHF局部放电传感器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

一、高灵敏度：本实用新型中的超声波传感器模块选用光纤EFPI超声波传感器，并选取了较优的膜片结构、膜片尺寸和珐珀腔长度，大大提高了局部放电传感器的灵敏度，相较于现有技术中的局部放电传感器，本实用新型中的局部放电传感器灵敏度可以提高4倍左右。

二、灵活性高：本实用新型中的珐珀腔长度范围为80～100μm，膜片的反射率为0.9，可以通过珐珀腔的腔长调整光的损耗来改变传感器的光灵敏度从而使整个传感器具有不同的灵敏度，不同的动态范围，提高传感器的灵活性。

三、成本低：本实用新型中的光纤EFPI超声波传感器选用成本低廉的DFB激光器作为光源，降低了传感器的制造成本。

附图说明

图1为本实用新型中局部放电传感器的结构示意图；

图2为本实用新型中光纤EFPI超声波传感器的结构示意图；

图3为本实用新型中EFPI探头的结构示意图。

图中标号所示：

1、外壳，2、超声波传感器模块，3、特高频传感器模块，4、安装法兰，201、光源，202、光纤环形器，203、光纤，204、EFPI探头，205、敏感膜片，206、珐珀腔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

一种变压器用高灵敏度局部放电传感器，其结构如图1所示，包括外壳1、超声波传感器模块2、特高频传感器模块3和安装法兰4。超声波传感器模块2和特高频传感器模块3分别安装在外壳1内，安装法兰4与外壳1相连。

下面对各模块进行描述：

一、超声波传感器模块2

本实施例中的超声波传感器模块2选用光纤EFPI超声波传感器，其结构如图2所示，包括光源201、光纤环形器202、光纤203和EFPI探头204。光源201、光纤203和EFPI探头204依次连接，光源201发出的光由光纤203传输到EFPI探头204，经过EFPI探头204反射后经过光纤203返回至光源。光纤环形器202安装在光纤203上，外接光电探测器进行数据采集。

本实施例中的光源201选用DFB激光器，该激光器的输出功率较低，耦合效率和响应频率都较高，符合本实施例中光源的选取要求。激光器的波长为1550nm，功率为2mW。

本实施例中的光纤环形器202的波长为1550nm，各种损耗均大于50dB。

本实施例中的光纤203选用单模光纤，波长为1550nm，纤芯直径为9μm。

EFPI探头204的结构如图3所示，包括套管、用于将光纤203固定在套管内的护套、与套管相连的敏感膜片205和位于套管内的密封式珐珀腔206。

本实施例中的敏感膜片205为支撑梁臂式敏感膜片，该膜片的直梁长度为142μm，直梁宽度为15μm，膜片直径为270μm，膜片厚度为5μm，固有频率为90kHz。本实施例还提供另外两种尺寸的敏感膜片：直梁长度为295μm，直梁宽度为20μm，膜片直径为300μm，膜片厚度为5μm，固有频率为30kHz；直梁长度为170μm，直梁宽度为15μm，膜片直径为300μm，膜片厚度为5μm，固有频率为60kHz，可以根据实际需要选取合适的尺寸。

经过仿真实验后确定敏感膜片205的反射率为0.9时，珐珀干涉后光强的变化范围较大。并且本实施例中的敏感膜片为由硅材料制成的敏感膜片，相较于二氧化硅材料制成的敏感膜片，硅材料制成的敏感膜片的灵敏度更高。

本实施例中的珐珀腔206的长度范围为80～100μm，处于该长度范围时，光谱的精细度相对较高，可以提高传感器的灵敏度。

二、特高频传感器模块3

本实施例中的特高频传感器模块3选用UHF0315局放传感器。

本实施例中采用MEMS加工工艺来加工孔肩，这样可以精确控制腔长，然后利用UV胶粘接膜片和光纤。为了提高装置的整体刚度，利用3D打印技术或者机械加工技术加工套管，使用套管对探头进行封装。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种变压器用高灵敏度局部放电传感器，其特征在于，包括外壳(1)、超声波传感器模块(2)、特高频传感器模块(3)和安装法兰(4)；所述的超声波传感器模块(2)和特高频传感器模块(3)分别安装在外壳(1)内；所述的安装法兰(4)与外壳(1)相连；所述的超声波传感器模块(2)采用光纤EFPI超声波传感器，与特高频传感器模块(3)集成为特高频超声波局部放电传感器。

2.根据权利要求1所述的一种变压器用高灵敏度局部放电传感器，其特征在于，所述的超声波传感器模块(2)包括光源(201)、光纤环形器(202)、光纤(203)和EFPI探头(204)；所述的光源(201)、光纤(203)和EFPI探头(204)依次连接；所述的光纤环形器(202)安装在光纤上，通过外接光电探测器进行数据采集。

3.根据权利要求2所述的一种变压器用高灵敏度局部放电传感器，其特征在于，所述的光源(201)为DFB激光器。

4.根据权利要求2所述的一种变压器用高灵敏度局部放电传感器，其特征在于，所述的EFPI探头(204)设有敏感膜片(205)和密封式珐珀腔(206)；所述的敏感膜片(205)与密封式珐珀腔(206)相连。

5.根据权利要求4所述的一种变压器用高灵敏度局部放电传感器，其特征在于，所述的敏感膜片(205)为支撑梁臂式敏感膜片。

6.根据权利要求5所述的一种变压器用高灵敏度局部放电传感器，其特征在于，所述的支撑梁臂式敏感膜片是直梁长度为142μm，直梁宽度为15μm，膜片直径为270μm，膜片厚度为5μm，固有频率为90kHz的敏感膜片。

7.根据权利要求5所述的一种变压器用高灵敏度局部放电传感器，其特征在于，所述的支撑梁臂式敏感膜片是反射率为0.9的敏感膜片。

8.根据权利要求4所述的一种变压器用高灵敏度局部放电传感器，其特征在于，所述的敏感膜片为由硅材料制成的敏感膜片。

9.根据权利要求4所述的一种变压器用高灵敏度局部放电传感器，其特征在于，所述的珐珀腔(206)的长度范围为80～100μm。

10.根据权利要求1所述的一种变压器用高灵敏度局部放电传感器，其特征在于，所述的特高频传感器模块(3)为UHF局部放电传感器。

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