專利名稱：一種高壓電容型設(shè)備泄漏電流電阻取樣傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高壓電氣設(shè)備絕緣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤指一種對(duì)泄漏電流進(jìn)行取樣的傳感器。 二、背景技術(shù)高壓電氣設(shè)備絕緣狀況直接影響電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。按照絕緣結(jié)構(gòu)分類，高壓電氣設(shè)備中的電容型設(shè)備占多數(shù)。對(duì)于高壓電容型設(shè)備，通過(guò)對(duì)其介質(zhì)損耗特性的監(jiān)測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)尚處于早期發(fā)展階段的缺陷。 為監(jiān)測(cè)高壓電容型設(shè)備絕緣參數(shù)的介質(zhì)損耗角正切和電容量，一般需要提取設(shè)備的電壓信號(hào)和泄漏電流信號(hào)。通常電壓信號(hào)可由電壓互感器二次側(cè)得到，而泄漏電流較小，通常為毫安級(jí)，所以如何有效的提取電流信號(hào)是高壓電容型設(shè)備絕緣監(jiān)測(cè)的一個(gè)難點(diǎn)。[0004] 當(dāng)前國(guó)內(nèi)主要采用穿心式電流傳感器來(lái)測(cè)量泄漏電流，即在傳感器中串聯(lián)CT，現(xiàn)
場(chǎng)安裝時(shí)將傳感器套裝在被測(cè)設(shè)備的末屏回路中。這類傳感器的設(shè)計(jì)原理與變壓器相似，一次繞組和二次繞組中電流之比近似地與其匝數(shù)成反比。這種穿心式電流傳感器的優(yōu)點(diǎn)是所采用的信號(hào)提取方式將測(cè)量電路與主電路隔開(kāi)，沒(méi)有電的直接連接，因而可使二次測(cè)量設(shè)備及計(jì)算機(jī)免受主電路中過(guò)電壓的直接沖擊。不足之處在于傳感器存在鐵芯磁阻，在傳變電流的過(guò)程中必須消耗一小部分電流用于激磁使鐵芯磁化，從而在二次線圈產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和二次電流。由于激磁電流和鐵損的存在，電流傳感器一次電流和二次電流之間存在比值差和相角差。這種誤差是不可避免的，但卻會(huì)對(duì)高壓電容型設(shè)備絕緣參數(shù)的監(jiān)測(cè)產(chǎn)
生很大的影響，因?yàn)楦邏弘娙菪驮O(shè)備絕緣參數(shù)的介質(zhì)損耗角小于r ，其正切值通常介于
0. 2% 0. 3%之間。 為了使泄漏電流輸出和輸入信號(hào)間的誤差盡量縮小，研究人員采用了多種誤差補(bǔ)償方式，希望能使穿心式電流互感器的磁通接近零磁通。但是，實(shí)踐證明由于穿心式電流傳感器長(zhǎng)期工作在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境中，且多應(yīng)用在戶外環(huán)境，受到被采信號(hào)小，極易受電磁場(chǎng)、溫度、濕度等干擾因素的影響，所以很難達(dá)到高精度、良好的抗電磁干擾能力和長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性。 目前，泄漏電流取樣傳感器的性能已經(jīng)成為影響高壓電容型設(shè)備絕緣參數(shù)測(cè)量精度和絕緣狀態(tài)分析診斷可靠性的主要瓶頸。鑒于目前的穿心式電流傳感器存在著局限性，有必要設(shè)計(jì)一種高性能的泄漏電流取樣傳感器。
三、發(fā)明內(nèi)容 1、發(fā)明目的本實(shí)用新型提供了一種高壓電容型設(shè)備泄漏電流取樣傳感器，其目的是通過(guò)所設(shè)計(jì)的傳感器可以準(zhǔn)確穩(wěn)定的提取高壓電容型設(shè)備泄漏的電流信號(hào)，從而有效監(jiān)測(cè)高壓電容型設(shè)備介質(zhì)損耗角正切及電容量等絕緣參數(shù)，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。[0008] 2、技術(shù)方案本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的 —種高壓電容型設(shè)備泄漏電流電阻取樣傳感器，主要包括一個(gè)鑄鋁盒外殼和一塊取樣電路板，取樣電路板固定在鑄鋁盒外殼內(nèi)部，其特征在于取樣電路板由線繞式大功率取樣電阻和保護(hù)電路并聯(lián)構(gòu)成。 上述一種高壓電容型設(shè)備泄漏電流電阻取樣傳感器，其特征在于所述鑄鋁盒外
3殼底部有三個(gè)穿孔，其中兩個(gè)穿孔通過(guò)電纜，串聯(lián)取樣電路板到高壓電容型設(shè)備末屏回路 中；另一根電纜穿過(guò)鑄鋁盒底部的第三個(gè)穿孔，連接取樣電路板與在線監(jiān)測(cè)或帶電測(cè)量等 系統(tǒng)的檢測(cè)單元；鑄鋁盒外殼背部有兩個(gè)耳狀凸起，用于將外殼固定到需檢測(cè)的容型設(shè)備 的桿塔上。 上述一種高壓電容型設(shè)備泄漏電流電阻取樣傳感器，其特征在于所述保護(hù)電路 由氣體放電管與大功率線繞電阻串聯(lián)組成。 上述一種高壓電容型設(shè)備泄漏電流電阻取樣傳感器，其特征在于所述線繞式大 功率取樣電阻采用軸向引線，其選擇的電阻根據(jù)被測(cè)容型設(shè)備出廠電容量和系統(tǒng)相電壓 計(jì)算得到的泄漏電流來(lái)選擇電阻的阻值和額定功率，L= 2JifUC、尸zz^2 A，其中^ =
2 Ji fUC、尸="W ,其中為泄漏電流，f為系統(tǒng)頻率，U為系統(tǒng)相電壓，C為電容，R為阻 值相同的2 3個(gè)繞線式大功率電阻并聯(lián)，電阻額定功率比電阻實(shí)際運(yùn)行功率高2 5倍， 如果傳感器應(yīng)用于在線監(jiān)測(cè)或帶電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，則取樣電阻值比信號(hào)調(diào)理部分的調(diào)理電阻高 1 2個(gè)數(shù)量級(jí)。 上述一種高壓電容型設(shè)備泄漏電流電阻取樣傳感器，其特征在于氣體
放電管的選擇條件要滿足直流擊穿電壓大于線繞式大功率取樣電阻兩端電壓
(7DfW, > X X，最大沖擊電流能夠承受流過(guò)電容型設(shè)備的沖擊電流。
3、優(yōu)點(diǎn)及效果經(jīng)檢索證明，目前未見(jiàn)直接串入高壓電容型設(shè)備末屏的泄漏電流
電阻取樣傳感器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用報(bào)道。新取樣方法的使用可徹底解決泄漏電流模擬信號(hào)在取樣
過(guò)程中的失真問(wèn)題，為高壓電容型設(shè)備絕緣參數(shù)監(jiān)測(cè)研究開(kāi)拓一條新路，有利于變電設(shè)備
的在線監(jiān)測(cè)和帶電測(cè)量的推廣應(yīng)用。 該實(shí)用新型可應(yīng)用在在線監(jiān)測(cè)和帶電測(cè)量的系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)泄漏電流的信號(hào)取樣 而進(jìn)一步監(jiān)測(cè)其他絕緣參數(shù)，在線監(jiān)測(cè)和帶電測(cè)量系統(tǒng)在下一級(jí)信號(hào)調(diào)理部分對(duì)獲取的信 號(hào)采取進(jìn)一步TVS浪涌保護(hù)，保護(hù)可實(shí)現(xiàn)在ps級(jí)時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)浪涌電壓產(chǎn)生響應(yīng)，把瞬間 過(guò)電壓精確控制在一定的水平。 通過(guò)本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)施，能夠真正對(duì)高壓電容型設(shè)備末屏泄漏電流的準(zhǔn) 確而穩(wěn)定的測(cè)量。本實(shí)用新型具有以下創(chuàng)新點(diǎn) 1)取樣回路所采用的功率型線繞電阻采用軸向引線，具有溫度系數(shù)低，體積小，穩(wěn) 定性高等特點(diǎn)。 2)取樣回路所采用的氣體放電管擊穿電壓穩(wěn)定，抗沖擊電流大，極間電容小，能夠 快速吸收暫態(tài)過(guò)電流。 3)為了承受系統(tǒng)頻繁操作所帶來(lái)的過(guò)電壓沖擊，該傳感器設(shè)計(jì)了可靠的保護(hù)電 路。 4)通過(guò)該方法所設(shè)計(jì)的傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，適于現(xiàn)場(chǎng)安裝使用。

圖1為傳感器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為傳感器打開(kāi)盒蓋后示意圖； 圖3為傳感器取樣電路示意圖；[0024] 圖4為傳感器現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖； 五具體實(shí)施方式
—種高壓電容型設(shè)備泄漏電流電阻取樣傳感器，其主要結(jié)構(gòu)是由一個(gè)鑄鋁盒和一 塊取樣電路板組成，
以下結(jié)合附圖對(duì)該電流傳感器做出進(jìn)一步說(shuō)明 圖1為傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，包括鑄鋁盒外殼1，取樣電路板2 ;其中取樣電路板2固 定在鑄鋁盒外殼1內(nèi)部；鑄盒1底部有三個(gè)穿孔，電纜通過(guò)鑄鋁盒底部的兩個(gè)穿孔與盒內(nèi)電 路板連接，使取樣電路板2串聯(lián)到高壓電容型設(shè)備末屏回路中，鑄鋁盒1底部的另一個(gè)穿孔 與在線監(jiān)測(cè)或帶電測(cè)量等系統(tǒng)的檢測(cè)單元相連；鑄鋁盒1背部有兩個(gè)耳狀凸起，用于將整 個(gè)傳感器固定到需檢測(cè)的設(shè)備上。 圖2為傳感器打開(kāi)盒蓋后示意圖，包括鑄鋁盒外殼1 ，取樣電路板2，其中取樣電路 板2由線繞式大功率取樣電阻3和保護(hù)電路并聯(lián)構(gòu)成，保護(hù)電路包括由氣體放電管4與大 功率線繞電阻5組成的串聯(lián)電路。 圖3為傳感器取樣電路示意圖，包括線繞式大功率取樣電阻3，氣體放電管4和大 功率線繞電阻5。 圖4為傳感器現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖，包括由鑄鋁盒外殼1和取樣電路板2組成的傳感 器，高壓電容型設(shè)備塔桿6，刀閘7以及在線監(jiān)測(cè)或帶電測(cè)量等系統(tǒng)的檢測(cè)單元8。傳感器 的具體安裝方法包括以下步驟將取樣電路板2固定在鑄鋁盒外殼1內(nèi)部組成傳感器；將 兩根電纜分別通過(guò)鑄鋁盒外殼1底部的兩個(gè)穿孔與盒內(nèi)取樣電路板2連接，使取樣電路板 2串聯(lián)到高壓電容型設(shè)備末屏回路中；另一根電纜穿過(guò)鑄鋁盒l(wèi)底部的第三個(gè)穿孔，將取樣 電路板2與在線監(jiān)測(cè)或帶電測(cè)量等系統(tǒng)的檢測(cè)單元8相連；蓋上鑄鋁盒外殼1的上蓋并固
定；將鋼帶穿過(guò)鑄鋁盒外殼1背部的兩個(gè)耳狀凸起部分9及刀閘7，并將鋼帶固定在高壓電
容型設(shè)備塔桿6上；并聯(lián)取樣電路板2與刀閘7 ;在進(jìn)行泄漏電流信號(hào)取樣時(shí)，將刀閘7拉
開(kāi)后通過(guò)取樣電路板2獲取泄漏電流；不需要取樣時(shí)，合上短路接地刀閘7。 目前，這種高壓電容型設(shè)備泄漏電流電阻取樣傳感器已在東北4個(gè)變電站的變電
設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓電容型設(shè)備(如套管、電流互感器、耦合電容器
等)的介質(zhì)損耗角正切、電容量、泄漏電流、諧波含量等參數(shù)的監(jiān)測(cè)。通過(guò)2年多現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際
應(yīng)用情況分析，證明了該發(fā)明方法所設(shè)計(jì)的傳感器抗干擾能力強(qiáng)，能夠很好的承受過(guò)電壓
和過(guò)電流的沖擊，克服了穿心電流傳感器在取樣時(shí)存在角差和波形失真等缺點(diǎn)，達(dá)到了現(xiàn)
場(chǎng)應(yīng)用的實(shí)際要求。
下面以具體的實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明 實(shí)施例1 : 2008年，在大連萬(wàn)寶變電站變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中共安裝了 45個(gè)本該發(fā)明方 法所設(shè)計(jì)的取樣傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站全11組220kV電流互感器、2組220kV變壓器套 管、2組66kV變壓器套管的末屏泄漏電流的取樣。 對(duì)于電流互感器，采用鋼帶將傳感器和刀閘一塊抱緊在電流互感器下方的桿塔 上。而一些高壓電容型設(shè)備沒(méi)有桿塔支撐，不能使用抱箍，所以使用支架進(jìn)行固定，主要利 用傳感器外殼已有的螺孔，將傳感器固定在支架上，然后在將整個(gè)支架固定到容型設(shè)備桿 塔上。不論使用哪種方式固定傳感器，抱箍和支架的尺寸和形式都需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況設(shè)
5計(jì)。
獲得的泄漏電流
下面給出通過(guò)本專利方法所設(shè)計(jì)的傳感器應(yīng)用于萬(wàn)寶變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中所 ,介質(zhì)損失角正切等絕緣監(jiān)測(cè)參數(shù)的列表(寶蘭線B相電流互感器)
右采樣時(shí)間基波電流(mA)電容值(pF)絕對(duì)[0037]2009-8-1722:2933. 50850.220.262009-8-1722:4133. 50849.510.252009-8-1722:5433. 58849.510.242009-8-1723:0633. 54849.510.222009-8-1723:1933. 61849. 510.222009-8-1723:3233. 75849. 510.242009-8-1723:4433. 86850.230.222009-8-1723:5733. 86849.870.202009-8-180:1033.77850.220.252009-8-180:2233.89850.220.242009-8-180:3534.00850.940.262009-8-180:4733.97849.860.272009-8-181:0034.02850.220.252009-8-181:1333.99850.220.272009-8-181:2534.03849.860.282009-8-181:3833.99849.150.282009-8-181:5033.95sag-150.262009-8-182:0334.16sag.150.272009-8-182:1633.98sag-860.262009-8-182:2833.99sag.860.272009-8-182:4134.08849.860.272009-8-182:5434.08850.220.272009-8-183:0634.10850.220.252009-8-183:1934.17849.510.252009-8-183:3134.13849.860.262009-8-183:4434.13849.870.242009-8-183:5734.16850.220.282009-8-184:0934.13sag-860.292009-8-184:2234.13sag.860.272009-8-184:3433.96sag-150.282009-8-184:4734.03sag.860.272009-8-185:0034.15sag-860.282009-8-185:1234.07sag.150.262009-8-185:2534.08849.510.242009-8-185:3833.97849.870.2權(quán)利要求一種高壓電容型設(shè)備泄漏電流電阻取樣傳感器，主要包括一個(gè)鑄鋁盒外殼(1)和一塊取樣電路板(2)，取樣電路板(2)固定在鑄鋁盒外殼(1)內(nèi)部，其特征在于取樣電路板(2)由線繞式大功率取樣電阻(3)和保護(hù)電路并聯(lián)構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓電容型設(shè)備泄漏電流電阻取樣傳感器，其特征在于所述鑄鋁盒外殼(1)底部有三個(gè)穿孔，其中兩個(gè)穿孔通過(guò)電纜，串聯(lián)取樣電路板(2)到高壓 電容型設(shè)備末屏回路中；另一根電纜穿過(guò)鑄鋁盒(1)底部的第三個(gè)穿孔，連接取樣電路板 (2)與在線監(jiān)測(cè)或帶電測(cè)量等系統(tǒng)的檢測(cè)單元(8);鑄鋁盒外殼(1)背部有兩個(gè)耳狀凸起 (9)，用于將外殼固定到需檢測(cè)的容型設(shè)備的桿塔上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓電容型設(shè)備泄漏電流電阻取樣傳感器，其特征在于所述保護(hù)電路由氣體放電管(4)與大功率線繞電阻(5)串聯(lián)組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓電容型設(shè)備泄漏電流電阻取樣傳感器，其特征在于 所述線繞式大功率取樣電阻(3)采用軸向引線，其選擇的電阻根據(jù)被測(cè)容型設(shè)備出廠 電容量和系統(tǒng)相電壓計(jì)算得到的泄漏電流來(lái)選擇電阻的阻值和額定功率<formula>formula see original document page 2</formula>其中^為泄漏電流，f為系統(tǒng)頻率，U為系統(tǒng)相電壓，C為電容，R為阻值相同的2 3個(gè)繞線式大功率電阻并聯(lián)，電阻額定功率比電阻實(shí)際運(yùn)行功率高2 5倍，如果傳感 器應(yīng)用于在線監(jiān)測(cè)或帶電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，則取樣電阻值比信號(hào)調(diào)理部分的調(diào)理電阻高1 2個(gè) 數(shù)量級(jí)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種高壓電容型設(shè)備泄漏電流電阻取樣傳感器，其特征在于 氣體放電管(4)的選擇條件要滿足直流擊穿電壓大于線繞式大功率取樣電阻兩端電壓<formula>formula see original document page 2</formula>最大沖擊電流能夠承受流過(guò)電容型設(shè)備的沖擊電流。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種對(duì)高壓電容型設(shè)備泄漏電流進(jìn)行取樣的傳感器，其主要結(jié)構(gòu)是由一個(gè)鑄鋁盒和一塊取樣電路板組成，電路板固定在鑄鋁盒內(nèi)部，電路板由線繞式大功率取樣電阻和保護(hù)電路并聯(lián)構(gòu)成。本實(shí)用新型具有以下創(chuàng)新點(diǎn)1)取樣回路所采用的功率型線繞電阻采用軸向引線，具有溫度系數(shù)低，體積小，穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。2)取樣回路所采用的氣體放電管擊穿電壓穩(wěn)定，抗沖擊電流大，極間電容小，能夠快速吸收暫態(tài)過(guò)電流。3)為了承受系統(tǒng)頻繁操作所帶來(lái)的過(guò)電壓沖擊，該傳感器設(shè)計(jì)了可靠的保護(hù)電路。4)通過(guò)該方法所設(shè)計(jì)的傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，適于現(xiàn)場(chǎng)安裝使用。
文檔編號(hào)G01R31/02GK201489071SQ20092001643
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者丁品南, 張軍陽(yáng), 王茂軍, 耿寶宏, 韓月, 顏文, 高強(qiáng) 申請(qǐng)人:東北電力科學(xué)研究院有限公司;遼寧東科電力有限公司