一種高壓設備局部放電測量空心線圈傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種高壓設備局部放電測量空心線圈傳感器，它包括環形骨架，所述環形骨架上均勻設置有線圈，所述線圈是阻抗為50歐姆的同軸電纜回繞結構線圈，所述線圈一端連接有測量阻抗，所述線圈另一端連接有平衡阻抗。所述線圈在每一圈都設置有屏蔽斷口，所有所述屏蔽斷口處的裸露導體通過公共導線連接，所述公共導線與測量阻抗和平衡阻抗連接。本發明空心線圈傳感器用于變壓器、GIS、電力電纜等高壓交流電力設備局部放電波形檢測，無磁芯飽和、寬測量帶寬、高靈敏度、抗干擾性強、可靠性好。
【專利說明】
一種高壓設備局部放電測量空心線圈傳感器
技術領域
[0001]本發明涉及一種高壓、特高壓設備局部放電測量空心線圈傳感器。
【背景技術】
[0002]局部放電測量已經廣泛用于高壓輸變電設備的絕緣狀態評估和故障診斷，而且已不局限于基于IEC60270標準的脈沖電流法，而是需要采集局部放電的真實波形便于分析局放脈沖中攜帶的放電特征信息，從而對測量系統以及傳感器的檢測帶寬提高了要求，屬于超寬帶測量。因此，檢測傳感器需要檢測動態波形，而不是放電電流的積分。另外，相對于傳統的窄帶和寬帶局部放電測量，由于測量帶寬的增加，噪聲水平相應有所增加，因此，檢測傳感器應該具有較高的靈敏度。而且，檢測傳感器應該符合在線測量的方便性。這幾種要求的綜合給超寬帶動態測量傳感器的研究和設計提出了更高的要求。
[0003]目前，應用廣泛的高壓設備局部放電測量主要有特高頻(UHF)法、接地線感性HFCT法。特高頻法廣泛用于GIS設備，其傳感器基于接受電磁波的天線原理，測量頻率較高。而變壓器、輸電電纜等設備由于電磁波傳播路徑的復雜性，也常采用接地線HFCT法，其傳感器基于Rogowski線圈原理，測量頻率一般在I OOMHz以內。
[0004]高靈敏性、合適的帶寬以及良好的屏蔽等屬性是空心線圈傳感器需要著重考慮的因素。如果靈敏性太低，不能檢測到局部放電信號；如果帶寬太窄，局部放電信號會扭曲變形;如果屏蔽不合理，局部放電信號會被噪聲污染甚至埋藏于干擾信號中。當用于高頻信號測量時(如測量局部放電信號的高頻成分)，線圈匝間寄生電容以及線圈對屏蔽或者環境的寄生電容必須考慮。每個線圈有一個由線圈的自感和線圈與環境之間的電容產生的自諧振頻率。當然，諧振也與諸如匝間電容等因素有關。輸出信號在離散的凹陷頻率處被削減和扭曲，而且最低凹陷頻率定義了線圈的有效帶寬。通常的空心線圈傳感器簡單化設計具有較窄的有效帶寬，這是因為盡管諧振可以通過減小測量阻抗來控制，但是這也同時導致了靈敏度的減小。
[0005]傳統Rogowski線圈傳感器的線圈設計回繞結構，且一端接測量阻抗，另一端短路。然而這種設計方法不能同時提供高的靈敏性和寬的帶寬。因此，為了在保持靈敏性不降低的情況下消除了最低凹陷頻率，從而提高傳感器帶寬，研究了新型局部放電測量空心線圈傳感器。
【發明內容】
[0006]本發明是針對Rogowski線圈傳感器自諧振頻率會使得局部放電信號扭曲變形，最低自諧振頻率即凹陷頻率限制傳感器帶寬的問題，提出了一種消除凹陷頻率以及通過同軸電纜設計傳感器線圈從而帶來穩定的靈敏度、測量帶寬及干擾屏蔽的高壓設備局部放電測量空心線圈傳感器。
[0007]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種高壓設備局部放電測量空心線圈傳感器，特征在于:它包括環形骨架，所述環形骨架上均勻設置有線圈，所述線圈是同軸電纜回繞結構線圈，所述線圈一端連接測量阻抗，所述線圈另一端連接平衡阻抗。
[0008]所述線圈在每一圈都設置有屏蔽斷口，所有所述屏蔽斷口處的裸露導體通過公共導線連接，所述公共導線與測量阻抗和平衡阻抗連接。
[0009]進一步說，所述線圈是阻抗為50歐姆的同軸電纜線圈。
[0010]進一步說，所述線圈是通過繞制的方式設置在環形骨架上。
[0011]進一步說，所述公共導線圍繞著螺旋線圈布置，所述公共導線作為同軸電纜連接一端的測量阻抗和另一端的平衡阻抗的返回路徑。
[0012]進一步說，所述環形骨架可以是尼龍骨架、塑料骨架或環氧樹脂骨架。
[0013]本發明具有的有益效果如下:
為了同時增加帶寬和靈敏性，本發明將回繞結構線圈的一端接測量阻抗，另一端接平衡阻抗，并計算阻抗的合理取值，在保持靈敏性不降低的前提下增加測量帶寬，使得局部放電波形的畸變小。同軸電纜空心線圈傳感器主要由50歐姆的同軸電纜構成傳感器的線圈，益處之一是線圈的特征阻抗沿線圈的整個長度將保持常數，不受線圈的傾斜以及變形的影響。而且，同軸電纜的屏蔽層屏蔽了測量感應電壓的內部導體，有效屏蔽外部的電磁場干擾。本發明空心線圈傳感器用于變壓器、GIS、電力電纜等高壓交流電力設備局部放電波形檢測，無磁芯飽和、寬測量帶寬、高靈敏度、抗干擾性強、可靠性好。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明空心線圈傳感器結構原理圖。
[0015]其中，I環形骨架、2線圈、3測量阻抗、4平衡阻抗、5屏蔽斷口、6裸露導體、7公共導線。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明做進一步詳細的描述。
[0017]如圖1所示，一種高壓設備局部放電測量空心線圈傳感器，它包括環形骨架1、線圈
2、測量阻抗3、平衡阻抗4和公共導線7幾個主要組成部分，所述環形骨架I可以是尼龍骨架、塑料骨架或環氧樹脂骨架，所述線圈2是通過繞制的方式設置在環形骨架I上，所述線圈2的屏蔽在每圈均設置有一個屏蔽斷口 5，所有分離的屏蔽斷口 5處的裸露導體6用一個圍繞同軸電纜線圈的公共導線7連接，所述測量阻抗3、線圈2和平衡阻抗4依次連接，所述測量阻抗3和平衡阻抗4均與公共導線7相連，所述公共導線7作為同軸電纜連接一端的測量阻抗3和另一端的平衡阻抗4的返回路徑。線圈2的屏蔽層屏蔽了測量感應電壓的內部導體。圍繞整個螺旋線圈外面使用一層環形的導電屏蔽層。這樣，兩層屏蔽能夠較好使得內部的導體對外部的電場具有較低的靈敏性。線圈2的屏蔽在每圈都有一個斷開，以便傳感器圍繞的主電流產生的磁場不被通過屏蔽的電流削減。空心線圈傳感器主要由50歐姆的同軸電纜構成傳感器的線圈2，使得線圈2的特征阻抗沿線圈2的整個長度將保持常數，不受線圈2的傾斜以及變形的影響。而且，同軸電纜的屏蔽層屏蔽了測量感應電壓的內部導體，有效屏蔽外部的電磁場干擾。可以讓高壓電力設備的接地線穿過傳感器或者將傳感器設計成鉗形鉗住接地線，當接地線中有局部放電高頻信號通過時，測量阻抗3兩端會感應出電壓信號。平衡阻抗4用于消除凹陷頻率，使得傳感器在靈敏性不降低的情況下具有較高的測量帶寬。
[0018]以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的范圍。
【主權項】
1.一種高壓設備局部放電測量空心線圈傳感器，特征在于:它包括環形骨架(I)，所述環形骨架(I)上均勻設置有線圈(2)，所述線圈(2)是同軸電纜回繞結構線圈，所述線圈(2)一端連接測量阻抗(3)，所述線圈(2)另一端連接平衡阻抗(4); 所述線圈(2)在每一圈都設置有屏蔽斷口(5)，所有所述屏蔽斷口(5)處的裸露導體(6)通過公共導線(7)連接，所述公共導線(7)與測量阻抗(3)和平衡阻抗(4)連接。2.根據權利要求1所述的一種高壓設備局部放電測量空心線圈傳感器，其特征在于:所述線圈(2)是阻抗為50歐姆的同軸電纜線圈。3.根據權利要求2所述的一種高壓設備局部放電測量空心線圈傳感器，其特征在于:所述線圈(2)是通過繞制的方式設置在環形骨架(I)上。4.根據權利要求3所述的一種高壓設備局部放電測量空心線圈傳感器，其特征在于:所述公共導線(7)圍繞著螺旋線圈布置，所述公共導線(7)作為同軸電纜連接一端的測量阻抗(3)和另一端的平衡阻抗(4)的返回路徑。5.根據權利要求4所述的一種高壓設備局部放電測量空心線圈傳感器，其特征在于:所述環形骨架(I)可以是尼龍骨架、塑料骨架或環氧樹脂骨架。
【文檔編號】G01R31/12GK105929313SQ201610381263
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】梁博淵, 劉宏亮, 侯倩, 潘瑾, 高樹國, 趙軍
【申請人】國網河北省電力公司電力科學研究院, 國家電網公司, 河北省電力建設調整試驗所