[发明专利]一种变压器套管末屏接地线电流信号监测传感器

说明书

技术领域

本发明属于电力系统中变压器套管在线监测领域，涉及一种变压器套管末屏接地线电流信号监测传感器。

背景技术

变压器套管故障率偏高，因此变压器套管在线监测非常重要。通常，变压器套管监测量包括介质损耗角正切值tgδ、套管局部放电量。监测上述参数时，均需从变压器套管末屏引出线上获取电流信号。

1）变压器套管介质损耗角正切值tgδ的监测

套管的介质损耗角正切值tgδ值反映套管绝缘受潮状况，δ角为套管末屏引出线上的工频泄露电流和套管高压导杆上的工频电压信号之间的夹角，非常微小。变压器套管工频泄露电流的在线监测属于高电压、微电流、小角度的精密测量范畴，所用的电流传感器的相角差是影响tgδ测量精度和稳定性的一个主要影响因素。

2）变压器套管的局部放电监测

110kV电压等级以上的变压器套管以油纸电容式套管为主，在制造和长期运行过程中，套管会因为绝缘结构的缺陷发生局部放电现象，由此逐渐破坏套管的绝缘。为掌握变压器套管绝缘性能及绝缘内部放电严重程度，通过变压器套管末屏接地线进行局部放电监测是必不可少的手段之一。变压器套管局部放电信号频率主要集中在20KHz-40MHz，为掌握套管局部放电信息，需要电流传感器具有宽频带监测范围，以提取丰富的局部放电信号特征。同样，电流传感器需套在与套管末屏引出线相连的接地线上。

3）变压器过电压入侵波监测

当变压器遭受雷电波或者操作过电压袭击时，变压器内部绝缘薄弱环节可能会被破坏，变压器绕组可能发生变形。因此，掌握变压器遭受的过电压冲击的情况，是变压器状态诊断中必不可少的部分。当过电压入侵变压器时，套管末屏引出线会流过因过电压产生的容性电流。根据套管的容性效应可知，此电流信号为过电压信号的微分。准确测量、积分此电流信号，即可获得过电压信号。其中，雷电过电压信号频率范围主要集中在1K-1MHz，流过变压器套管末屏接地线的电流最大幅值可达1000A，监测雷电过电压信号的电流传感器需要能监测低频信号和承受大电流冲击。目前，由于缺乏实测技术，电网过电压的波形必须依靠仿真计算来获取，误差很大，不利于诊断变压器的状态。

4）现有变压器套管末屏引出线电流监测存在的问题

变压器正常运行中，套管末屏引出线必须可靠接地，因此套管末屏引出线往往由防雨帽保护并接地。在进行套管绝缘状态监测时，现场人员通常首先停运变压器，将套管末屏引出线的防雨帽打开，在末屏引出线上连接一条比较长的接地线，并且将接地线的另一端接在变压器外壳上，则末屏引出线经过这条接地线可靠接地；电流传感器则套在这条接地线上。当监测完毕后，再拆除传感器，复原防雨帽；或者采用复杂的外加密封装置确保接地线接头不锈蚀，结构复杂。

由于这条外加的接地线随意摆放，长短不一，因而接地线本身的电感随之变化，进而造成电流传感器对末屏引出线上的电流信号的测量误差。对于工频泄露电流信号，由于接地线不能总是处于电流传感器的正中心，并且随意弯曲，所造成的相位误差不能满足tgδ测量的精确度要求。对于局部放电脉冲电流信号，由于接地线与变压器外壳之间为非同轴圆柱结构，导致接地线的频带不够宽，对高频（1MHz以上）信号有畸变。

同时，现有的电流传感器体积大，增加了电流监测装置的整体体积。对110kV及其以上电压等级的变压器，考虑到对变压器套管的沿面闪络电压的影响，大尺寸电流传感器需要远离套管安装监测，甚至不能被现场人员所接受，进而无法实用。此外，在末屏引出线加装接地线的方式存在两个需要密封的部位，即，接地线的两头，因而对密封结构的要求较高。

发明内容

本发明的内容是提出了一种变压器套管末屏接地线电流信号监测传感器，其特征是：该传感器由导电杆1、底座2、底部防水密封圈3、线圈4、线圈5、线圈6、外壳7、防水帽8、导电圆盘9、顶部防水密封圈10、BNC接头11、BNC接头12、BNC接头13组成；导电杆1为圆柱形，外壳7为圆筒形，两者构成同轴圆柱结构；底座2为圆柱体，与导电杆形成同轴圆柱结构；外壳7底部和顶部分别有防水密封圈3、10，防水帽8安装在外壳7顶部，电流传感器内部通过环氧树脂浇注灌封；导电杆1和底座2可拆卸更换。