專利名稱：電磁場型非接觸式發(fā)電機局部放電傳感裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種電力系統(tǒng)裝置，特別涉及一種電磁場型非接觸式發(fā)電機局部放電傳感裝置。
背景技術(shù)：
近年來我國大型發(fā)電機事故時有發(fā)生，給國民經(jīng)濟造成了巨大的損失。根據(jù)不完全統(tǒng)計，1983年至1991年間200兆瓦汽輪發(fā)電機僅定子故障就有14臺，占當時國產(chǎn)200兆瓦機組總臺數(shù)的13.7％。因此，大型發(fā)電機的故障監(jiān)測和診斷已成為當前電力工業(yè)安全運行的急需技術(shù)。它不但對保證電力系統(tǒng)的安全運行具有獨特作用，而且還可使電力系統(tǒng)設備從目前的預防性維修階段逐步過渡到預知性維修階段，有效地提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。
國內(nèi)外的發(fā)電機局部放電現(xiàn)場監(jiān)測中，常常將傳感器接入發(fā)電機中性點接地線來監(jiān)測局部放電信號。來自發(fā)電機外部的發(fā)電機母線支柱絕緣子放電、電機母線開關(guān)放電、連接發(fā)電機母線的變壓器的放電等其它電磁脈沖具有與電機放電相似的特征，并且能夠沿發(fā)電機母線傳入發(fā)電機及其中性點接地線，從而對發(fā)電機放電的監(jiān)測產(chǎn)生嚴重干擾，直接導致監(jiān)測到錯誤的信號。加拿大等國研制的局部放電監(jiān)測裝置通過在發(fā)電機母線上安裝一對相距一定距離的電容傳感器，并根據(jù)同一放電信號到達這一對傳感器的先后次序來判斷放電信號沿母線的傳播方向，從而排除來自發(fā)電機外部的干擾信號。由于在這種方法中傳感器直接與母線相連，引入了安全隱患，而且安裝時必須停電，所以不易被發(fā)電廠接受。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于改進現(xiàn)有傳感器直接與發(fā)電機母線相連、引入了安全隱患的不足，而提供一種電磁場型非接觸式發(fā)電機局部放電傳感裝置，該裝置安裝在距發(fā)電機高壓母線15厘米～25厘米的地面或墻壁上，通過電纜與后續(xù)電路相連，依靠母線與傳感裝置之間的空氣間隙實現(xiàn)電氣絕緣，能夠保證不降低電力系統(tǒng)的安全性能。
為了達到上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案它包括一個電場型局部放電傳感器、一個磁場型局部放電傳感器、兩條信號傳輸電纜和一個放大器，放大器具有信號輸出接頭，以與后續(xù)電路連接。
所述的電場型局部放電傳感器由一個平板電容器和一個監(jiān)測電阻組成，平板電容器的極板分為信號極板和接地極板，均為直徑7厘米～17厘米的金屬板，信號極板和接地極板的材料優(yōu)選鋁制材料，極板間的距離為1厘米～5厘米，信號極板與信號傳輸電纜的芯子連接，接地極板與信號傳輸電纜的屏蔽層連接；所述檢測電阻的阻值為1千歐～10兆歐，與平板電容器并聯(lián)。平板電容器的信號極板與母線平行置放，距母線15厘米～25厘米，信號極板與母線形成了一個以空氣為絕緣介質(zhì)的電容器，其與所述的平板電容器串聯(lián)，從而使平板電容器可以耦合到局部放電脈沖所產(chǎn)生的電場信號。
所述的磁場型局部放電傳感器由感應線圈和信號引出電阻構(gòu)成，所述感應線圈的軸線方向與所述平板電容器的極板平行。感應線圈有兩種，一種是以磁芯為支撐物的線圈，其磁芯可為錳鋅鐵氧體和鎳鋅鐵氧體磁芯，優(yōu)選MX0-2000，線圈截面直徑6毫米～10毫米，長度8厘米～12厘米，匝數(shù)為8匝～12匝。另一種是以聚乙烯圓棒為支撐物的線圈，其截面直徑為6厘米～10厘米，長度為8厘米～12厘米，匝數(shù)為70～90匝；信號引出電阻的阻值為1千歐～10千歐，其一端與信號傳輸電纜的芯子和感應線圈的一端連接，另一端與信號傳輸電纜的屏蔽層和感應線圈的另一端連接。
所述電場型局部放電傳感器和磁場型局部放電傳感器通過兩個絕緣支柱固定在一起，并通過這兩個絕緣支柱固定在放大器上。
所述信號傳輸電纜為兩條輸入阻抗為50歐姆的雙屏蔽電纜，電纜的一端接入放大器，主要作用是把電場型局部放電傳感器測到的電場信號和磁場型局部放電傳感器測到的磁場信號輸入放大器。所述放大器的增益為35～50分貝，其具有金屬外殼和兩個信號輸出接頭和一個電源接頭，放大器外殼上有兩個固定裝置，用于固定整個傳感裝置。
本實用新型的工作原理是當發(fā)電機定子繞組中有局部放電發(fā)生時，放電脈沖將沿著發(fā)電機出口高壓母線傳播。在傳播過程中，放電脈沖將在母線周圍產(chǎn)生相應的電場和磁場。根據(jù)電磁場理論，該電場與磁場的向量乘積指向電磁場傳播方向，對兩個相向而行的正極性脈沖來說，其電場都為正方向，而磁場的方向則正好相反；對負極性脈沖來說，也有類似的情形。因此，通過測量該電場和磁場的方向，就能夠確定脈沖的傳播方向。而電場和磁場的方向可以分別由電場型局部放電傳感器和磁場型局部放電傳感器的輸出信號的正負極性來表示。
電力系統(tǒng)其他電力設備(如變壓器、支撐絕緣子等)的局部放電脈沖，對于發(fā)電機局部放電檢測而言，屬于干擾信號。當它們沿著發(fā)電機高壓母線向發(fā)電機方向傳播時，所產(chǎn)生的電場的方向與從發(fā)電機傳出的局部放電脈沖產(chǎn)生的電場的方向相同，而產(chǎn)生的磁場方向相反。因此，通過同時測量局部放電脈沖產(chǎn)生的電場信號和磁場信號，能夠判斷脈沖的傳播方向，從而排除來自電力系統(tǒng)其他電力設備的脈沖干擾信號，提取出來自發(fā)電機的局部放電信號。
本實用新型的有益效果是提供了一種電磁場型非接觸式發(fā)電機局部放電傳感裝置，該裝置不需要與母線連接，而且與母線有15～25厘米的絕緣距離，既能判斷脈沖傳播方向、排除干擾，又能保證不降低電力系統(tǒng)的安全性能。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例1本實用新型包括一個電場型局部放電傳感器1、一個磁場型局部放電傳感器2、兩條信號傳輸電纜31、32和一個放大器4。
所述的電場型局部放電傳感器1由一個平板電容器11和一個檢測電阻12組成，平板電容器的極板分為信號極板111和接地極板112，其為直徑12厘米的鋁板，信號極板111和接地極板112之間的距離為3厘米，信號極板111與信號傳輸電纜31的芯子連接，接地極板112與信號傳輸電纜31的屏蔽層連接；檢測電阻12的阻值為5千歐，與平板電容器11并聯(lián)。平板電容器11的信號極板111與母線5平行置放，與母線5的距離為20厘米。
所述的磁場型局部放電傳感器2由感應線圈21和信號引出電阻22構(gòu)成，線圈的軸線方向與平板電容器的信號極板111平行。感應線圈21的支撐物211為磁芯，其型號為MX0-2000，感應線圈21截面直徑為8毫米，長度為10厘米，匝數(shù)為10匝。信號引出電阻22的阻值為5千歐，其一端與信號傳輸電纜32的芯子和感應線圈21的一端連接，另一端與信號傳輸電纜32的屏蔽層和感應線圈的另一端連接。
所述電場型局部放電傳感器1和磁場型局部放電傳感器2通過兩個絕緣支柱61和62固定在一起，并通過這兩個絕緣支柱固定在放大器4上。
所述信號傳輸電纜31和32為兩條輸入阻抗為50歐姆的雙屏蔽電纜，電纜的一端接入放大器4。所述放大器4的增益為40分貝，其具有金屬外殼41和兩個信號輸出接頭42、43和一個電源接頭44，放大器外殼上有兩個固定裝置451和452，用于固定整個傳感裝置。
實施例2本實用新型包括一個電場型局部放電傳感器1、一個磁場型局部放電傳感器2、兩條信號傳輸電纜31、32和一個放大器4。
所述的電場型局部放電傳感器1由一個平板電容器11和一個檢測電阻12組成，平板電容器的極板分為信號極板111和接地極板112，其為直徑7厘米的鋁板，信號極板111和接地極板112之間的距離為1厘米，信號極板111與信號傳輸電纜31的芯子連接，接地極板112與信號傳輸電纜31的屏蔽層連接；檢測電阻12的阻值為1千歐，與平板電容器11并聯(lián)。平板電容器11的信號極板111與母線5平行置放，與母線5的距離為15厘米。
所述的磁場型局部放電傳感器2由感應線圈21和信號引出電阻22構(gòu)成，線圈的軸線方向與平板電容器的信號極板111平行。感應線圈21的支撐物211為磁芯，其型號為MXO-2000，感應線圈21截面直徑為6毫米，長度為8厘米，匝數(shù)為8匝。信號引出電阻22的阻值為1千歐，其一端與信號傳輸電纜32的芯子和感應線圈21的一端連接，另一端與信號傳輸電纜32的屏蔽層和感應線圈的另一端連接。
所述電場型局部放電傳感器1和磁場型局部放電傳感器2通過兩個絕緣支柱61和62固定在一起，并通過這兩個絕緣支柱固定在放大器4上。
所述信號傳輸電纜31和32為兩條輸入阻抗為50歐姆的雙屏蔽電纜，電纜的一端接入放大器4。所述放大器4的增益為35分貝，其具有金屬外殼41和兩個信號輸出接頭42、43和一個電源接頭44，放大器外殼上有兩個固定裝置451和452，用于固定整個傳感裝置。
實施例3本實用新型包括一個電場型局部放電傳感器1、一個磁場型局部放電傳感器2、兩條信號傳輸電纜31、32和一個放大器4。
所述的電場型局部放電傳感器1由一個平板電容器11和一個檢測電阻12組成，平板電容器的極板分為信號極板111和接地極板112，其為直徑17厘米的鋁板，信號極板111和接地極板112之間的距離為5厘米，信號極板111與信號傳輸電纜31的芯子連接，接地極板112與信號傳輸電纜31的屏蔽層連接；檢測電阻12的阻值為10兆歐，與平板電容器11并聯(lián)。平板電容器11的信號極板111與母線5平行置放，與母線5的距離為25厘米。
所述的磁場型局部放電傳感器2由感應線圈21和信號引出電阻22構(gòu)成，線圈的軸線方向與平板電容器的信號極板111平行。感應線圈21的支撐物211為磁芯，其型號為MX0-2000，感應線圈21截面直徑為10毫米，長度為12厘米，匝數(shù)為12匝。信號引出電阻22的阻值為10千歐，其一端與信號傳輸電纜32的芯子和感應線圈21的一端連接，另一端與信號傳輸電纜32的屏蔽層和感應線圈的另一端連接。
所述電場型局部放電傳感器1和磁場型局部放電傳感器2通過兩個絕緣支柱61和62固定在一起，并通過這兩個絕緣支柱固定在放大器4上。
所述信號傳輸電纜31和32為兩條輸入阻抗為50歐姆的雙屏蔽電纜，電纜的一端接入放大器4。所述放大器4的增益為50分貝，其具有金屬外殼41和兩個信號輸出接頭42、43和一個電源接頭44，放大器外殼上有兩個固定裝置451和452，用于固定整個傳感裝置。
實施例4本實用新型包括一個電場型局部放電傳感器1、一個磁場型局部放電傳感器2、兩條信號傳輸電纜31、32和一個放大器4。
所述的電場型局部放電傳感器1由一個平板電容器11和一個檢測電阻12組成，平板電容器的極板分為信號極板111和接地極板112，其為直徑12厘米的鋁板，信號極板111和接地極板112之間的距離為3厘米，信號極板111與信號傳輸電纜31的芯子連接，接地極板112與信號傳輸電纜31的屏蔽層連接；檢測電阻12的阻值為5千歐，與平板電容器11并聯(lián)。平板電容器11的信號極板111與母線5平行置放，與母線5的距離為20厘米。
所述的磁場型局部放電傳感器2由感應線圈21和信號引出電阻22構(gòu)成，線圈的軸線方向與平板電容器的信號極板111平行。感應線圈21的支撐物211為聚乙烯圓棒，感應線圈21截面直徑為8厘米，長度為10厘米，匝數(shù)為80匝。信號引出電阻22的阻值為5千歐，其一端與信號傳輸電纜32的芯子和感應線圈21的一端連接，另一端與信號傳輸電纜32的屏蔽層和感應線圈的另一端連接。
所述電場型局部放電傳感器1和磁場型局部放電傳感器2通過兩個絕緣支柱61和62固定在一起，并通過這兩個絕緣支柱固定在放大器4上。
所述信號傳輸電纜31和32為兩條輸入阻抗為50歐姆的雙屏蔽電纜，電纜的一端接入放大器4。所述放大器4的增益為40分貝，其具有金屬外殼41和兩個信號輸出接頭42、43和一個電源接頭44，放大器外殼上有兩個固定裝置451和452，用于固定整個傳感裝置。
實施例5本實用新型包括一個電場型局部放電傳感器1、一個磁場型局部放電傳感器2、兩條信號傳輸電纜31、32和一個放大器4。
所述的電場型局部放電傳感器1由一個平板電容器11和一個檢測電阻12組成，平板電容器的極板分為信號極板111和接地極板112，其為直徑7厘米的鋁板，信號極板111和接地極板112之間的距離為1厘米，信號極板111與信號傳輸電纜31的芯子連接，接地極板112與信號傳輸電纜31的屏蔽層連接；檢測電阻12的阻值為1千歐，與平板電容器11并聯(lián)。平板電容器11的信號極板111與母線5平行置放，與母線5的距離為15厘米。
所述的磁場型局部放電傳感器2由感應線圈21和信號引出電阻22構(gòu)成，線圈的軸線方向與平板電容器的信號極板111平行。感應線圈21的支撐物211為聚乙烯圓棒，感應線圈21截面直徑為6厘米，長度為8厘米，匝數(shù)為70匝。信號引出電阻22的阻值為1千歐，其一端與信號傳輸電纜32的芯子和感應線圈21的一端連接，另一端與信號傳輸電纜32的屏蔽層和感應線圈的另一端連接。
所述電場型局部放電傳感器1和磁場型局部放電傳感器2通過兩個絕緣支柱61和62固定在一起，并通過這兩個絕緣支柱固定在放大器4上。
所述信號傳輸電纜31和32為兩條輸入阻抗為50歐姆的雙屏蔽電纜，電纜的一端接入放大器4。所述放大器4的增益為35分貝，其具有金屬外殼41和兩個信號輸出接頭42、43和一個電源接頭44，放大器外殼上有兩個固定裝置451和452，用于固定整個傳感裝置。
實施例6本實用新型包括一個電場型局部放電傳感器1、一個磁場型局部放電傳感器2、兩條信號傳輸電纜31、32和一個放大器4。
所述的電場型局部放電傳感器1由一個平板電容器11和一個檢測電阻12組成，平板電容器的極板分為信號極板111和接地極板112，其為直徑17厘米的鋁板，信號極板111和接地極板112之間的距離為5厘米，信號極板111與信號傳輸電纜31的芯子連接，接地極板112與信號傳輸電纜31的屏蔽層連接；檢測電阻12的阻值為10兆歐，與平板電容器11并聯(lián)。平板電容器11的信號極板111與母線5平行置放，與母線5的距離為25厘米。
所述的磁場型局部放電傳感器2由感應線圈21和信號引出電阻22構(gòu)成，線圈的軸線方向與平板電容器的信號極板111平行。感應線圈21的支撐物211為聚乙烯圓棒，感應線圈21截面直徑為10厘米，長度為12厘米，匝數(shù)為90匝。信號引出電阻22的阻值為10千歐，其一端與信號傳輸電纜32的芯子和感應線圈21的一端連接，另一端與信號傳輸電纜32的屏蔽層和感應線圈的另一端連接。
所述電場型局部放電傳感器1和磁場型局部放電傳感器2通過兩個絕緣支柱61和62固定在一起，并通過這兩個絕緣支柱固定在放大器4上。
所述信號傳輸電纜31和32為兩條輸入阻抗為50歐姆的雙屏蔽電纜，電纜的一端接入放大器4。所述放大器4的增益為50分貝，其具有金屬外殼41和兩個信號輸出接頭42、43和一個電源接頭44，放大器外殼上有兩個固定裝置451和452，用于固定整個傳感裝置。
權(quán)利要求1.一種電磁場型非接觸式發(fā)電機局部放電傳感裝置，其特征是它包括一個電場型局部放電傳感器、一個磁場型局部放電傳感器、兩條信號傳輸電纜和一個放大器；所述電場型局部放電傳感器由一個平板電容器和一個檢測電阻組成；平板電容器的極板分為信號極板和接地極板，信號極板與信號傳輸電纜的芯子連接，接地極板與信號傳輸電纜的屏蔽層連接；所述檢測電阻與平板電容器并聯(lián)；所述磁場型局部放電傳感器由感應線圈和信號引出電阻構(gòu)成，所述感應線圈的軸線方向與所述平板電容器的極板平行；信號引出電阻的一端與信號傳輸電纜的芯子和感應線圈的一端連接，另一端與信號傳輸電纜的屏蔽層和感應線圈的另一端連接；所述電場型局部放電傳感器和磁場型局部放電傳感器通過兩個絕緣支柱固定在一起，并通過這兩個絕緣支柱固定在放大器上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁場型非接觸式發(fā)電機局部放電傳感裝置，其特征是所述電場型局部放電傳感器平板電容器的極板分為信號極板和接地極板，均為直徑7厘米～17厘米的金屬板，極板間的距離為1厘米～5厘米；所述檢測電阻的阻值為1千歐～10兆歐，與平板電容器并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁場型非接觸式發(fā)電機局部放電傳感裝置，其特征是所述電場型局部放電傳感器平板電容器的極板材料為鋁制材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁場型非接觸式發(fā)電機局部放電傳感裝置，其特征是所述磁場型局部放電傳感器感應線圈的支撐物是磁芯或聚乙烯圓棒，線圈的軸線方向與所述平板電容器的極板平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁場型非接觸式發(fā)電機局部放電傳感裝置，其特征是所述以磁芯為支撐物的感應線圈的截面直徑為6毫米～10毫米，長度為8厘米～12厘米，匝數(shù)為8匝～12匝，磁芯為錳鋅鐵氧體或鎳鋅鐵氧體磁芯。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁場型非接觸式發(fā)電機局部放電傳感裝置，其特征是所述以聚乙烯圓棒為支撐物的感應線圈的截面直徑為6厘米～10厘米，長度為8厘米～12厘米，匝數(shù)為70匝～90匝。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁場型非接觸式發(fā)電機局部放電傳感裝置，其特征是所述磁場型局部放電傳感器信號引出電阻的阻值為1千歐～10千歐。
專利摘要本實用新型涉及一種電力系統(tǒng)裝置，特別涉及一種電磁場型非接觸式發(fā)電機局部放電傳感裝置。該傳感裝置包括一個電場型局部放電傳感器、一個磁場型局部放電傳感器、兩條信號傳輸電纜和一個放大器。電場型局部放電傳感器由一個平板電容器和一個檢測電阻組成，平板電容器的極板分為信號極板和接地極板，檢測電阻與平板電容器并聯(lián)連接；磁場型局部放電傳感器由感應線圈和信號引出電阻構(gòu)成。本實用新型安裝在距發(fā)電機高壓母線15厘米～25厘米的地面或墻壁上，依靠母線與傳感裝置之間的空氣間隙實現(xiàn)電氣絕緣，既能判斷脈沖傳播方向、排除干擾信號，又能保證不降低電力系統(tǒng)的安全性能。
文檔編號G01R31/00GK2765197SQ200520022789
公開日2006年3月15日 申請日期2005年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月1日
發(fā)明者王偉, 程養(yǎng)春, 李成榕, 王景春, 劉棟, 丁立健, 屠幼萍 申請人:華北電力大學(北京)