CN2765197Y - 电磁场型非接触式发电机局部放电传感装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电力系统装置，特别涉及一种电磁场型非接触式发电机局部放电传感装置。该传感装置包括一个电场型局部放电传感器、一个磁场型局部放电传感器、两条信号传输电缆和一个放大器。电场型局部放电传感器由一个平板电容器和一个检测电阻组成，平板电容器的极板分为信号极板和接地极板，检测电阻与平板电容器并联连接；磁场型局部放电传感器由感应线圈和信号引出电阻构成。本实用新型安装在距发电机高压母线15厘米～25厘米的地面或墙壁上，依靠母线与传感装置之间的空气间隙实现电气绝缘，既能判断脉冲传播方向、排除干扰信号，又能保证不降低电力系统的安全性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力系统装置，特别涉及一种电磁场型非接触式发电机局部放电传感装置。
背景技术
近年来我国大型发电机事故时有发生，给国民经济造成了巨大的损失。根据不完全统计，1983年至1991年间200兆瓦汽轮发电机仅定子故障就有14台，占当时国产200兆瓦机组总台数的13.7％。因此，大型发电机的故障监测和诊断已成为当前电力工业安全运行的急需技术。它不但对保证电力系统的安全运行具有独特作用，而且还可使电力系统设备从目前的预防性维修阶段逐步过渡到预知性维修阶段，有效地提高电力系统的经济效益。
国内外的发电机局部放电现场监测中，常常将传感器接入发电机中性点接地线来监测局部放电信号。来自发电机外部的发电机母线支柱绝缘子放电、电机母线开关放电、连接发电机母线的变压器的放电等其它电磁脉冲具有与电机放电相似的特征，并且能够沿发电机母线传入发电机及其中性点接地线，从而对发电机放电的监测产生严重干扰，直接导致监测到错误的信号。加拿大等国研制的局部放电监测装置通过在发电机母线上安装一对相距一定距离的电容传感器，并根据同一放电信号到达这一对传感器的先后次序来判断放电信号沿母线的传播方向，从而排除来自发电机外部的干扰信号。由于在这种方法中传感器直接与母线相连，引入了安全隐患，而且安装时必须停电，所以不易被发电厂接受。
实用新型内容
本实用新型的目的在于改进现有传感器直接与发电机母线相连、引入了安全隐患的不足，而提供一种电磁场型非接触式发电机局部放电传感装置，该装置安装在距发电机高压母线15厘米～25厘米的地面或墙壁上，通过电缆与后续电路相连，依靠母线与传感装置之间的空气间隙实现电气绝缘，能够保证不降低电力系统的安全性能。
为了达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：它包括一个电场型局部放电传感器、一个磁场型局部放电传感器、两条信号传输电缆和一个放大器，放大器具有信号输出接头，以与后续电路连接。
所述的电场型局部放电传感器由一个平板电容器和一个监测电阻组成，平板电容器的极板分为信号极板和接地极板，均为直径7厘米～17厘米的金属板，信号极板和接地极板的材料优选铝制材料，极板间的距离为1厘米～5厘米，信号极板与信号传输电缆的芯子连接，接地极板与信号传输电缆的屏蔽层连接；所述检测电阻的阻值为1千欧～10兆欧，与平板电容器并联。平板电容器的信号极板与母线平行置放，距母线15厘米～25厘米，信号极板与母线形成了一个以空气为绝缘介质的电容器，其与所述的平板电容器串联，从而使平板电容器可以耦合到局部放电脉冲所产生的电场信号。
所述的磁场型局部放电传感器由感应线圈和信号引出电阻构成，所述感应线圈的轴线方向与所述平板电容器的极板平行。感应线圈有两种，一种是以磁芯为支撑物的线圈，其磁芯可为锰锌铁氧体和镍锌铁氧体磁芯，优选MX0-2000，线圈截面直径6毫米～10毫米，长度8厘米～12厘米，匝数为8匝～12匝。另一种是以聚乙烯圆棒为支撑物的线圈，其截面直径为6厘米～10厘米，长度为8厘米～12厘米，匝数为70～90匝；信号引出电阻的阻值为1千欧～10千欧，其一端与信号传输电缆的芯子和感应线圈的一端连接，另一端与信号传输电缆的屏蔽层和感应线圈的另一端连接。
所述电场型局部放电传感器和磁场型局部放电传感器通过两个绝缘支柱固定在一起，并通过这两个绝缘支柱固定在放大器上。
所述信号传输电缆为两条输入阻抗为50欧姆的双屏蔽电缆，电缆的一端接入放大器，主要作用是把电场型局部放电传感器测到的电场信号和磁场型局部放电传感器测到的磁场信号输入放大器。所述放大器的增益为35～50分贝，其具有金属外壳和两个信号输出接头和一个电源接头，放大器外壳上有两个固定装置，用于固定整个传感装置。
本实用新型的工作原理是：当发电机定子绕组中有局部放电发生时，放电脉冲将沿着发电机出口高压母线传播。在传播过程中，放电脉冲将在母线周围产生相应的电场和磁场。根据电磁场理论，该电场与磁场的向量乘积指向电磁场传播方向，对两个相向而行的正极性脉冲来说，其电场都为正方向，而磁场的方向则正好相反；对负极性脉冲来说，也有类似的情形。因此，通过测量该电场和磁场的方向，就能够确定脉冲的传播方向。而电场和磁场的方向可以分别由电场型局部放电传感器和磁场型局部放电传感器的输出信号的正负极性来表示。
电力系统其他电力设备(如变压器、支撑绝缘子等)的局部放电脉冲，对于发电机局部放电检测而言，属于干扰信号。当它们沿着发电机高压母线向发电机方向传播时，所产生的电场的方向与从发电机传出的局部放电脉冲产生的电场的方向相同，而产生的磁场方向相反。因此，通过同时测量局部放电脉冲产生的电场信号和磁场信号，能够判断脉冲的传播方向，从而排除来自电力系统其他电力设备的脉冲干扰信号，提取出来自发电机的局部放电信号。
本实用新型的有益效果是提供了一种电磁场型非接触式发电机局部放电传感装置，该装置不需要与母线连接，而且与母线有15～25厘米的绝缘距离，既能判断脉冲传播方向、排除干扰，又能保证不降低电力系统的安全性能。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实用新型包括一个电场型局部放电传感器1、一个磁场型局部放电传感器2、两条信号传输电缆31、32和一个放大器4。
所述的电场型局部放电传感器1由一个平板电容器11和一个检测电阻12组成，平板电容器的极板分为信号极板111和接地极板112，其为直径12厘米的铝板，信号极板111和接地极板112之间的距离为3厘米，信号极板111与信号传输电缆31的芯子连接，接地极板112与信号传输电缆31的屏蔽层连接；检测电阻12的阻值为5千欧，与平板电容器11并联。平板电容器11的信号极板111与母线5平行置放，与母线5的距离为20厘米。
所述的磁场型局部放电传感器2由感应线圈21和信号引出电阻22构成，线圈的轴线方向与平板电容器的信号极板111平行。感应线圈21的支撑物211为磁芯，其型号为MX0-2000，感应线圈21截面直径为8毫米，长度为10厘米，匝数为10匝。信号引出电阻22的阻值为5千欧，其一端与信号传输电缆32的芯子和感应线圈21的一端连接，另一端与信号传输电缆32的屏蔽层和感应线圈的另一端连接。
所述电场型局部放电传感器1和磁场型局部放电传感器2通过两个绝缘支柱61和62固定在一起，并通过这两个绝缘支柱固定在放大器4上。
所述信号传输电缆31和32为两条输入阻抗为50欧姆的双屏蔽电缆，电缆的一端接入放大器4。所述放大器4的增益为40分贝，其具有金属外壳41和两个信号输出接头42、43和一个电源接头44，放大器外壳上有两个固定装置451和452，用于固定整个传感装置。
实施例2
本实用新型包括一个电场型局部放电传感器1、一个磁场型局部放电传感器2、两条信号传输电缆31、32和一个放大器4。
所述的电场型局部放电传感器1由一个平板电容器11和一个检测电阻12组成，平板电容器的极板分为信号极板111和接地极板112，其为直径7厘米的铝板，信号极板111和接地极板112之间的距离为1厘米，信号极板111与信号传输电缆31的芯子连接，接地极板112与信号传输电缆31的屏蔽层连接；检测电阻12的阻值为1千欧，与平板电容器11并联。平板电容器11的信号极板111与母线5平行置放，与母线5的距离为15厘米。
所述的磁场型局部放电传感器2由感应线圈21和信号引出电阻22构成，线圈的轴线方向与平板电容器的信号极板111平行。感应线圈21的支撑物211为磁芯，其型号为MXO-2000，感应线圈21截面直径为6毫米，长度为8厘米，匝数为8匝。信号引出电阻22的阻值为1千欧，其一端与信号传输电缆32的芯子和感应线圈21的一端连接，另一端与信号传输电缆32的屏蔽层和感应线圈的另一端连接。
所述电场型局部放电传感器1和磁场型局部放电传感器2通过两个绝缘支柱61和62固定在一起，并通过这两个绝缘支柱固定在放大器4上。
所述信号传输电缆31和32为两条输入阻抗为50欧姆的双屏蔽电缆，电缆的一端接入放大器4。所述放大器4的增益为35分贝，其具有金属外壳41和两个信号输出接头42、43和一个电源接头44，放大器外壳上有两个固定装置451和452，用于固定整个传感装置。
实施例3
本实用新型包括一个电场型局部放电传感器1、一个磁场型局部放电传感器2、两条信号传输电缆31、32和一个放大器4。
所述的电场型局部放电传感器1由一个平板电容器11和一个检测电阻12组成，平板电容器的极板分为信号极板111和接地极板112，其为直径17厘米的铝板，信号极板111和接地极板112之间的距离为5厘米，信号极板111与信号传输电缆31的芯子连接，接地极板112与信号传输电缆31的屏蔽层连接；检测电阻12的阻值为10兆欧，与平板电容器11并联。平板电容器11的信号极板111与母线5平行置放，与母线5的距离为25厘米。
所述的磁场型局部放电传感器2由感应线圈21和信号引出电阻22构成，线圈的轴线方向与平板电容器的信号极板111平行。感应线圈21的支撑物211为磁芯，其型号为MX0-2000，感应线圈21截面直径为10毫米，长度为12厘米，匝数为12匝。信号引出电阻22的阻值为10千欧，其一端与信号传输电缆32的芯子和感应线圈21的一端连接，另一端与信号传输电缆32的屏蔽层和感应线圈的另一端连接。
所述电场型局部放电传感器1和磁场型局部放电传感器2通过两个绝缘支柱61和62固定在一起，并通过这两个绝缘支柱固定在放大器4上。
所述信号传输电缆31和32为两条输入阻抗为50欧姆的双屏蔽电缆，电缆的一端接入放大器4。所述放大器4的增益为50分贝，其具有金属外壳41和两个信号输出接头42、43和一个电源接头44，放大器外壳上有两个固定装置451和452，用于固定整个传感装置。
实施例4
本实用新型包括一个电场型局部放电传感器1、一个磁场型局部放电传感器2、两条信号传输电缆31、32和一个放大器4。
所述的电场型局部放电传感器1由一个平板电容器11和一个检测电阻12组成，平板电容器的极板分为信号极板111和接地极板112，其为直径12厘米的铝板，信号极板111和接地极板112之间的距离为3厘米，信号极板111与信号传输电缆31的芯子连接，接地极板112与信号传输电缆31的屏蔽层连接；检测电阻12的阻值为5千欧，与平板电容器11并联。平板电容器11的信号极板111与母线5平行置放，与母线5的距离为20厘米。
所述的磁场型局部放电传感器2由感应线圈21和信号引出电阻22构成，线圈的轴线方向与平板电容器的信号极板111平行。感应线圈21的支撑物211为聚乙烯圆棒，感应线圈21截面直径为8厘米，长度为10厘米，匝数为80匝。信号引出电阻22的阻值为5千欧，其一端与信号传输电缆32的芯子和感应线圈21的一端连接，另一端与信号传输电缆32的屏蔽层和感应线圈的另一端连接。
所述电场型局部放电传感器1和磁场型局部放电传感器2通过两个绝缘支柱61和62固定在一起，并通过这两个绝缘支柱固定在放大器4上。
所述信号传输电缆31和32为两条输入阻抗为50欧姆的双屏蔽电缆，电缆的一端接入放大器4。所述放大器4的增益为40分贝，其具有金属外壳41和两个信号输出接头42、43和一个电源接头44，放大器外壳上有两个固定装置451和452，用于固定整个传感装置。
实施例5
本实用新型包括一个电场型局部放电传感器1、一个磁场型局部放电传感器2、两条信号传输电缆31、32和一个放大器4。
所述的电场型局部放电传感器1由一个平板电容器11和一个检测电阻12组成，平板电容器的极板分为信号极板111和接地极板112，其为直径7厘米的铝板，信号极板111和接地极板112之间的距离为1厘米，信号极板111与信号传输电缆31的芯子连接，接地极板112与信号传输电缆31的屏蔽层连接；检测电阻12的阻值为1千欧，与平板电容器11并联。平板电容器11的信号极板111与母线5平行置放，与母线5的距离为15厘米。
所述的磁场型局部放电传感器2由感应线圈21和信号引出电阻22构成，线圈的轴线方向与平板电容器的信号极板111平行。感应线圈21的支撑物211为聚乙烯圆棒，感应线圈21截面直径为6厘米，长度为8厘米，匝数为70匝。信号引出电阻22的阻值为1千欧，其一端与信号传输电缆32的芯子和感应线圈21的一端连接，另一端与信号传输电缆32的屏蔽层和感应线圈的另一端连接。
所述电场型局部放电传感器1和磁场型局部放电传感器2通过两个绝缘支柱61和62固定在一起，并通过这两个绝缘支柱固定在放大器4上。
所述信号传输电缆31和32为两条输入阻抗为50欧姆的双屏蔽电缆，电缆的一端接入放大器4。所述放大器4的增益为35分贝，其具有金属外壳41和两个信号输出接头42、43和一个电源接头44，放大器外壳上有两个固定装置451和452，用于固定整个传感装置。
实施例6
本实用新型包括一个电场型局部放电传感器1、一个磁场型局部放电传感器2、两条信号传输电缆31、32和一个放大器4。
所述的电场型局部放电传感器1由一个平板电容器11和一个检测电阻12组成，平板电容器的极板分为信号极板111和接地极板112，其为直径17厘米的铝板，信号极板111和接地极板112之间的距离为5厘米，信号极板111与信号传输电缆31的芯子连接，接地极板112与信号传输电缆31的屏蔽层连接；检测电阻12的阻值为10兆欧，与平板电容器11并联。平板电容器11的信号极板111与母线5平行置放，与母线5的距离为25厘米。
所述的磁场型局部放电传感器2由感应线圈21和信号引出电阻22构成，线圈的轴线方向与平板电容器的信号极板111平行。感应线圈21的支撑物211为聚乙烯圆棒，感应线圈21截面直径为10厘米，长度为12厘米，匝数为90匝。信号引出电阻22的阻值为10千欧，其一端与信号传输电缆32的芯子和感应线圈21的一端连接，另一端与信号传输电缆32的屏蔽层和感应线圈的另一端连接。
所述电场型局部放电传感器1和磁场型局部放电传感器2通过两个绝缘支柱61和62固定在一起，并通过这两个绝缘支柱固定在放大器4上。
所述信号传输电缆31和32为两条输入阻抗为50欧姆的双屏蔽电缆，电缆的一端接入放大器4。所述放大器4的增益为50分贝，其具有金属外壳41和两个信号输出接头42、43和一个电源接头44，放大器外壳上有两个固定装置451和452，用于固定整个传感装置。
Claims (7)
1、一种电磁场型非接触式发电机局部放电传感装置，其特征是：它包括一个电场型局部放电传感器、一个磁场型局部放电传感器、两条信号传输电缆和一个放大器；所述电场型局部放电传感器由一个平板电容器和一个检测电阻组成；平板电容器的极板分为信号极板和接地极板，信号极板与信号传输电缆的芯子连接，接地极板与信号传输电缆的屏蔽层连接；所述检测电阻与平板电容器并联；所述磁场型局部放电传感器由感应线圈和信号引出电阻构成，所述感应线圈的轴线方向与所述平板电容器的极板平行；信号引出电阻的一端与信号传输电缆的芯子和感应线圈的一端连接，另一端与信号传输电缆的屏蔽层和感应线圈的另一端连接；所述电场型局部放电传感器和磁场型局部放电传感器通过两个绝缘支柱固定在一起，并通过这两个绝缘支柱固定在放大器上。
2、根据权利要求1所述的电磁场型非接触式发电机局部放电传感装置，其特征是：所述电场型局部放电传感器平板电容器的极板分为信号极板和接地极板，均为直径7厘米～17厘米的金属板，极板间的距离为1厘米～5厘米；所述检测电阻的阻值为1千欧～10兆欧，与平板电容器并联连接。
3、根据权利要求2所述的电磁场型非接触式发电机局部放电传感装置，其特征是：所述电场型局部放电传感器平板电容器的极板材料为铝制材料。
4、根据权利要求1所述的电磁场型非接触式发电机局部放电传感装置，其特征是：所述磁场型局部放电传感器感应线圈的支撑物是磁芯或聚乙烯圆棒，线圈的轴线方向与所述平板电容器的极板平行。
5、根据权利要求4所述的电磁场型非接触式发电机局部放电传感装置，其特征是：所述以磁芯为支撑物的感应线圈的截面直径为6毫米～10毫米，长度为8厘米～12厘米，匝数为8匝～12匝，磁芯为锰锌铁氧体或镍锌铁氧体磁芯。
6、根据权利要求4所述的电磁场型非接触式发电机局部放电传感装置，其特征是：所述以聚乙烯圆棒为支撑物的感应线圈的截面直径为6厘米～10厘米，长度为8厘米～12厘米，匝数为70匝～90匝。
7、根据权利要求1所述的电磁场型非接触式发电机局部放电传感装置，其特征是：所述磁场型局部放电传感器信号引出电阻的阻值为1千欧～10千欧。
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| CN 200520022789 CN2765197Y (zh) | 2005-02-01 | 2005-02-01 | 电磁场型非接触式发电机局部放电传感装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN101577505B (zh) * | 2009-06-16 | 2011-11-16 | 山东大学 | 基于空间电磁能的无线传感器自供能系统及自供能方法 |
| CN102495340A (zh) * | 2011-12-06 | 2012-06-13 | 山东电力集团公司青岛供电公司 | 基于电磁波及高频ct的电力电缆局部放电在线监测系统 |
| CN101561472B (zh) * | 2008-04-18 | 2013-07-03 | 日本电力电线电缆株式会社 | 局部放电检测方法 |
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2005
- 2005-02-01 CN CN 200520022789 patent/CN2765197Y/zh not_active Expired - Fee Related
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