專利名稱：一種發電機局部放電在線監測高壓陶瓷電容傳感器的制作方法
技術領域：
本發明屬于大型電力設備絕緣狀態在線監測技術，涉及一種發電機局部放電在線 監測高壓陶瓷電容傳感器。
背景技術：
大型發電機的定子繞組絕緣狀況對發電機的安全穩定運行至關重要，有資料表明 目前定子繞組絕緣故障仍是大型發電機的主要故障之一，而定子繞組絕緣的損壞則大多數 是由于局部放電造成的。因此在電機運行條件下，進行局部放電在線監測，對于及早發現絕 緣劣化征兆、制定停機計劃檢修、防止重大事故發生等具有重要意義。發電機定子局部放電在線監測根據局部放電所產生的聲、光、電等現象，相應地開 發出多種的測量方式。其中電脈沖法監測局部放電的靈敏度大大高于其它的監測方法，因 此越來越受到人們的關注，局部放電的監測也主要采用電脈沖信號法。國外具有代表性的 局部放電電測類在線監測方法包括以下六種1.發電機中性點耦合法和射頻監測法1980年美國ffestinghouse公司將射頻電 流傳感器(Radio Frequency Current Transformer, RFCT)裝設在發電機中性點接地線 上，用于監測大型汽輪發電機定子繞組斷股所產生的電弧，開發了商用的發電機射頻監測， RFCT的頻率范圍大致為0. IkHz IOMHz。2.發電機定子槽微帶天線槽耦合器法加拿大開發了定子槽耦合器(MatorSlot Coupler，SSC)。SSC是一種用來檢測部放電信號的微帶型天線。安裝在槽楔下面。這種耦 合器具有很寬的頻率響應，典型下限截止頻率為10MHz，上限截止頻率為1GHz。但這種傳感 器必須在發電機生產時就安裝上去。3.高壓端的電容耦合法最早在70年代M. Kurts采用在發電機三相繞組的高壓 弓I線端各搭接一個375pF、25kV的電容器，作為耦合信號之用，早期PDA所采用的電容耦合 器的電容值在375pF IOOOpF之間變化，后來發現利用SOpF耦合器時，能夠消弱40MHz以 下的干擾，從而信噪比較高。4.發電機中性點電流傳感器與高壓側方向傳感器相結合的檢測方法這類儀器 所采用的方法是一方面利用高頻電流傳感器從發電機中性點接地線檢測局部放電脈沖電 流信號，另一方面在發電機高壓母線附近裝設方向傳感器以檢測從變壓器方向沿母線傳來 的干擾脈沖。濾波器的下限IOkHz、20kHz、50kHz和IOOkHz之間可調，上限在1ΜΗζ、2ΜΗζ、 5MHz和IOMHz之間可調。5.測溫元件引線射頻監測方法該方法將埋置在定子槽里的電阻式測溫元件 (RTD)的引線作為天線，通過RFCT耦合RTD上的局部放電脈沖信號，其干擾方法仍然是利用 局部放電脈沖和噪聲脈沖的頻域區別將兩者區分開來。缺點類似SSC檢測方法，離傳感器 較遠的局部放電會被當作干擾排除掉，而且RTD本身的電源系統的干擾也會影響局部放電測量。6.在發電機的外殼上安裝射頻天線的檢測法這種方法用安裝在電機外殼或外部緊挨外殼空隙處的射頻天線來檢測嚴重的局部放電、火花放電和電弧放電等破壞性放電 脈沖頻率高于4MHz的電磁波信號。這種方法對發電機進行監測時報警閾值容易確定，但是 測到的信號和放電量沒有直接聯系，難以標定，并且沒有放電信號的時域波形，無法做進一 步的識別和診斷。國內在大型發電機定子局部放電在線監測方面的工作開始于80年代，也研制出 了相應裝置，一些裝置己在幾個電廠試驗運行。國內現有的發電機局部放電在線監測系統 中，大都采用在中性點引出線安裝傳感器(分為電壓耦合和電流耦合兩種方式)。在中性 點不接地或經阻抗接地系統中，采用在中性點并聯耦合電容采集放電信號；而在直接接地 系統中，則采用兩個高頻電流互感器鉗在接地線上采集放電信號。這種中性點監測法工作 電壓低(正常運行狀態下僅為數V)，且安裝調試方便，因此被許多已投運的監測系統采用。 但是由于放電脈沖在到達中性點時高頻分量已有嚴重的衰減，就使得系統的測量頻帶受到 限制，頻帶的上限往往低于1MHz。許多系統頻帶為幾十kHz到幾百kHZ，這在很大程度上損 失了真實的放電信息。在中性點的監測由于只安裝一路傳感器，使得抗干擾手段相對單一， 僅僅利用閾值、濾波或進一步的軟件處理很難分辨外來非周期脈沖型干擾。高壓端出口處 離放電源近，傳輸中信號損失少，但以往由于傳統高壓電容器體積大，不利于安裝，以及基 于在高電壓下長期運行的安全性與穩定性考慮，很少被采用。事實上中性點并不適合于局部放電的監測對于高壓電機來說，局部放電比較容 易發生在靠近相出線端的區域，這樣放電脈沖必須在整個定子繞組內有一個長距離的傳輸 才可以到達中性點。因而對于電機繞組這樣一個復雜的容性網絡來說，最后得到的脈沖由 于波形畸變、幅值衰減將嚴重失真。并且在中性點處由于三相放電信號混疊、其他高壓設備 放電信號混疊等原因使得測量結果的靈敏度和可靠性大大降低。從發電機高壓端出口處直接測量，信號傳輸損耗小，高頻分量損失少，因此可以獲 得比較真實的放電信息，附表1很清楚的說明了這一點。表1.定子繞組局部放電到各個監測點的通道傳輸特性
權利要求
1.一種發電機局部放電在線監測高壓陶瓷電容傳感器，其特征在于包括由絕緣材料 制作的外形類似支柱絕緣子狀的環氧外殼，該外殼的圓周上設置有環氧樹脂傘群(7)，所述 環氧外殼一端設置有圓形的金屬電極( 和外接引線(1)，另一端設置有金屬底座(U)；所 述外殼內設置有陶瓷電容芯體(5)，該陶瓷電容芯體( 帶有上下兩個銅電極，所述上銅電 極與外殼內嵌的上電極(3)通過導電金屬桿(4)連接，所述外殼內嵌的上電極(3)的另一 端與所述圓形的金屬電極O)固定連接，所述陶瓷電容芯體(5)的下銅電極連接有金屬帶 (6)，該金屬帶(6)的另一端連接在環氧外殼下部中間設置的引線螺栓(8)上。
2.如權利要求1所述的發電機局部放電在線監測高壓陶瓷電容傳感器，其特征在于 所述陶瓷電容芯體(5)由預先通過耐電壓測試及局部放電測試的兩片瓷體焊接組成。
3.如權利要求1所述的發電機局部放電在線監測高壓陶瓷電容傳感器，其特征在于 所述圓形的金屬電極( 一端中心有螺桿，所述圓形的金屬電極( 通過螺桿固定在外殼 內嵌的上電極⑶上。
4.如權利要求1或2所述的發電機局部放電在線監測高壓陶瓷電容傳感器，其特征在 于所述金屬底座(11)內部安裝有取樣阻抗(9)，該取樣阻抗(9)的一端通過金屬帶(6)與 引線螺栓⑶連接，另一端通過金屬帶(6)安裝在底座(11)上的同軸線座(10)上。
5.如權利要求1或2所述的發電機局部放電在線監測高壓陶瓷電容傳感器，其特征在 于所述陶瓷電容芯體(5)為鈦酸鍶鉛鉍高性能瓷料。
6.如權利要求5所述的發電機局部放電在線監測高壓陶瓷電容傳感器，其特征在于 所述陶瓷電容芯體瓷料的組分及質量百分含量為Sr :30-55%, Ti :20 48%，Pb :10 20%, Bi 10 20%。
7.如權利要求6所述的發電機局部放電在線監測高壓陶瓷電容傳感器，其特征在于 所述瓷料內摻雜有0. 1 的Ce02。
8.如權利要求6或7所述的發電機局部放電在線監測高壓陶瓷電容傳感器，其特征在 于所述瓷料內摻雜有0. 1 2%的MgTi03。
9.如權利要求1所述的發電機局部放電在線監測高壓陶瓷電容傳感器，其特征在于 所述導電金屬桿的直徑為Φ4。
10.如權利要求1所述的發電機局部放電在線監測高壓陶瓷電容傳感器，其特征在于 所述圓形的金屬電極O)的兩面均為內凹的圓餅形結構，外緣也為圓形結構。
全文摘要
本發明提供了一種發電機局部放電在線監測高壓陶瓷電容傳感器，包括由絕緣材料制作的外形類似支柱絕緣子狀的環氧外殼，該外殼的圓周上設置有環氧樹脂傘群，所述環氧外殼一端設置有圓形的金屬電極和外接引線，另一端設置有金屬底座；所述外殼內設置有陶瓷電容芯體，該陶瓷電容芯體帶有上下兩個銅電極，所述上銅電極與外殼內嵌的上電極通過導電金屬桿連接，所述外殼內嵌的上電極的另一端與所述圓形的金屬電極固定連接，所述陶瓷電容芯體的下銅電極連接有金屬帶，該金屬帶的另一端連接在環氧外殼下部中間設置的引線螺栓上。本發明安裝在發電機高壓端用于局部放電監測，能夠長期運行在高壓環境下對電機定子繞組絕緣狀況進行在線監測。
文檔編號G01R31/06GK102121962SQ20101061234
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者喇元, 徐陽, 楊文虎, 陳維, 馬航向 申請人:西安交通大學, 西安博源電氣有限公司