專利名稱：高精密交流泄漏電流在線監(jiān)測傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在線監(jiān)測電力設(shè)備的裝置，具體涉及一種高精密交流泄漏電流在線監(jiān)測傳感器。
背景技術(shù)：
電力設(shè)備在長期的運(yùn)行中，會(huì)由于外界因素的作用逐步發(fā)生老化，這些外界因素包括電、熱、機(jī)械應(yīng)力、環(huán)境因素等，常被稱為老化因子。電力設(shè)備在運(yùn)行過程中，在多種老化因子的綜合作用下絕緣系統(tǒng)發(fā)生老化，絕緣性能下降，達(dá)到一定程度時(shí)將成為事故隱患。電力設(shè)備一旦發(fā)生絕緣擊穿事故，將會(huì)造成大面積停電，將給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。
對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測，可以獲得實(shí)際運(yùn)行中設(shè)備的參數(shù)，大大提高了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和靈敏度，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，消除故障隱患。電力設(shè)備的交流泄漏電流和介質(zhì)損耗角正切(簡稱介損)是在線監(jiān)測的重要參量，交流泄漏電流能夠反映設(shè)備的絕緣電阻狀況，而介損能夠反映設(shè)備整體絕緣的受潮、老化等整體絕緣狀況。
交流泄漏電流傳感器是進(jìn)行交流泄漏電流和介損的在線監(jiān)測必不可少的器件，電力設(shè)備交流泄漏電流的幅值范圍因設(shè)備不同而差異較大，從μA級(jí)到mA級(jí)，例如絕緣良好的交聯(lián)聚乙烯電力電纜的交流泄漏電流值十分微弱，通常在μA數(shù)量級(jí)。而電力設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場的電磁環(huán)境十分惡劣，電磁干擾嚴(yán)重，要準(zhǔn)確測量設(shè)備的交流泄漏電流值非常困難。目前國內(nèi)外監(jiān)測電力設(shè)備交流泄漏電流的傳感器測量范圍只能達(dá)到毫安級(jí)。所以，目前的監(jiān)測泄漏電流用傳感器不能應(yīng)用于泄漏電流在μA數(shù)量級(jí)電力設(shè)備的在線監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種高精密交流泄漏電流在線監(jiān)測傳感器，它能夠有效屏蔽電力設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場的強(qiáng)電磁干擾，其測量精度能夠達(dá)到1μA。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)解決方案是，一種高精密交流泄漏電流在線監(jiān)測傳感器，包括一帶有中心通孔的屏蔽盒和與屏蔽盒相配套的屏蔽盒蓋，其特點(diǎn)是，在屏蔽盒上設(shè)置有作為信號(hào)輸出的同軸電纜接插件，屏蔽盒內(nèi)由內(nèi)壁至中心依次粘貼有絕緣薄膜、坡膜合金薄膜、絕緣薄膜和鐵皮薄膜，一個(gè)環(huán)形鐵芯設(shè)置在中間，上面繞有線圈，環(huán)形鐵芯和線圈之間有絕緣膠帶，線圈的兩端連接有一積分電阻，積分電阻兩端分別和屏蔽盒上的同軸電纜接插件的芯線和外殼線連接。
本發(fā)明的其他一些特點(diǎn)是，所述的鐵皮薄膜和坡膜合金薄膜的厚度均為1mm。
所述的絕緣薄膜選用聚四氟乙烯薄膜。
所述的線圈選用0.3mm的銅漆包線繞制而成，線圈匝數(shù)為700匝。
所述的積分電阻的電阻值為50Ω。
本發(fā)明的高精密交流泄漏電流在線監(jiān)測傳感器，用于在線監(jiān)測交流泄漏電流為μA數(shù)量級(jí)的電力設(shè)備的交流泄漏電流和介質(zhì)損耗角正切，測量范圍為1μA～2mA的50Hz交流工頻信號(hào)，適用于電力設(shè)備交流泄漏電流的在線監(jiān)測。電力設(shè)備接地線直接從該裝置中心穿入進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)電氣隔離，不影響設(shè)備正常運(yùn)行。


圖1(a)、(b)分別為本發(fā)明的傳感器的結(jié)構(gòu)俯視圖和傳感器屏蔽盒蓋俯視圖，圖1中的符號(hào)表示1.屏蔽盒；2-絕緣薄膜；3-坡膜合金薄膜；4-絕緣薄膜；5-鐵皮薄膜；6-鐵芯；7-線圈；8-積分電阻；9-同軸電纜接插件；10-固定螺絲；11-屏蔽盒蓋子。
圖2為傳感器性能試驗(yàn)圖，其中(a)原邊輸入電流1～15μA；(b)原邊輸入電流15～100μA；(c)原邊輸入電流100μA～2mA，傳感器后端接10倍電壓衰減器；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實(shí)施例和裝置的工作原理對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
參見圖1，圖1是本發(fā)明的傳感器的結(jié)構(gòu)俯視圖，也是一個(gè)具體的實(shí)施例，該高精密交流泄漏電流在線監(jiān)測傳感器包括屏蔽盒1、絕緣薄膜2、坡膜合金薄膜3、絕緣薄膜4、鐵皮薄膜5、鐵芯6、線圈7、積分電阻8、同軸電纜接插件9和固定螺絲10構(gòu)成。
屏蔽盒1和屏蔽盒蓋11均選用電屏蔽性能優(yōu)良的銅材料，表面進(jìn)行防銹處理，在它們的內(nèi)側(cè)依次粘貼了絕緣薄膜2、坡膜合金薄膜3、絕緣薄膜4和鐵皮薄膜5。鐵皮薄膜5和坡膜合金薄膜3的作用分別是磁屏蔽和電屏蔽，以屏蔽現(xiàn)場強(qiáng)烈的電磁干擾信號(hào)，它們的厚度均為1mm。絕緣薄膜2和絕緣薄膜4的作用在于對(duì)銅、鐵皮和坡膜合金之間進(jìn)行隔離，避免它們接觸，防止電化學(xué)腐蝕，它們均選用耐腐蝕性能和電氣性能優(yōu)良的聚四氟乙烯薄膜。
鐵芯6選用工頻響應(yīng)特性優(yōu)良的坡膜合金，該鐵芯為圓環(huán)形，其尺寸大小取決于電力設(shè)備接地線的直徑。線圈7選用0.3mm的銅漆包線繞制而成，線圈匝數(shù)為700匝。線圈的兩端接一積分電阻8，其電阻大小為50Ω，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。積分電阻兩端分別連接固定于屏蔽盒上的同軸電纜接插件9的芯線和外殼線上，同軸電纜接插件頭9作為信號(hào)輸出端。
三顆固定螺絲10的作用是將屏蔽盒1和蓋子11固定在一起。
該傳感器能夠檢測范圍在1μA～2mA的50Hz交流工頻信號(hào)，適用于電力設(shè)備交流泄漏電流的在線監(jiān)測，特別是交流泄漏電流很微弱的電力設(shè)備的泄漏電流和介損的在線監(jiān)測。本發(fā)明已在實(shí)驗(yàn)室完成一套樣品。
在實(shí)驗(yàn)室采用信號(hào)源產(chǎn)生一個(gè)50Hz工頻的正弦電流，作為傳感器原邊輸入信號(hào)，對(duì)設(shè)計(jì)的電流傳感器進(jìn)行試驗(yàn)，分析其輸出-輸入電壓線性關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)原邊電流輸入大于100μA之后，傳感器的輸出電壓較大，測量時(shí)在傳感器后連接一個(gè)電壓衰減器，其衰減倍數(shù)為10倍。圖2(a)、(b)、(c)分別表示傳感器原邊輸入電流在1～15μA，15～100μA和100μA～2mA范圍內(nèi)的傳感器輸入輸出線性關(guān)系。
本發(fā)明按以下方式安裝使用在安裝前需要斷開欲安裝傳感器的電力設(shè)備的接地線，將地線從傳感器中心孔穿入，然后恢復(fù)接地線正常接地，利用同軸信號(hào)電纜傳輸傳感器的信號(hào)輸出，以供后端進(jìn)行信號(hào)處理、分析。
權(quán)利要求
1.一種高精密交流泄漏電流在線監(jiān)測傳感器，包括一帶有中心通孔的屏蔽盒(1)和與屏蔽盒(1)相配套的屏蔽盒蓋(11)，其特征在于，在屏蔽盒(1)上設(shè)置有作為信號(hào)輸出的同軸電纜接插件(9)，屏蔽盒(1)內(nèi)由內(nèi)壁至中心依次粘貼有鐵皮薄膜(2)、坡膜合金薄膜(3)、絕緣薄膜(4)和鐵皮薄膜(5)，一個(gè)環(huán)形鐵芯(6)設(shè)置在中間，上面繞有線圈(7)，線圈(7)的兩端連接有一積分電阻(8)，積分電阻(8)兩端分別和屏蔽盒(1)上的同軸電纜接插件(9)的芯線和外殼線連接。
2.如權(quán)利要求1所述的高精密交流泄漏電流在線監(jiān)測傳感器，其特征在于，所述的鐵皮薄膜(5)和坡膜合金薄膜(3)的厚度均為1mm。
3.如權(quán)利要求1所述的高精密交流泄漏電流在線監(jiān)測傳感器，其特征在于，所述的絕緣薄膜(2)和絕緣薄膜(4)選用聚四氟乙烯薄膜。
4.如權(quán)利要求1所述的高精密交流泄漏電流在線監(jiān)測傳感器，其特征在于，所述的環(huán)形鐵芯(6)選用坡膜合金材料。
5.如權(quán)利要求1所述的高精密交流泄漏電流在線監(jiān)測傳感器，其特征在于，所述的線圈(7)選用0.3mm的銅漆包線繞制而成，線圈匝數(shù)為700匝。
6.如權(quán)利要求1所述的高精密交流泄漏電流在線監(jiān)測傳感器，其特征在于，所述的積分電阻(8)的電阻值為50Ω。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高精密交流泄漏電流在線監(jiān)測傳感器，包括一帶有中心通孔的屏蔽盒和與屏蔽盒相配套的屏蔽盒蓋，在屏蔽盒上設(shè)置有作為信號(hào)輸出的同軸電纜接插件，屏蔽盒內(nèi)由內(nèi)壁至中心依次粘貼有絕緣薄膜、坡膜合金薄膜、絕緣薄膜和鐵皮薄膜，一個(gè)環(huán)形鐵芯設(shè)置在中間，上面繞有線圈，線圈的兩端連接有一積分電阻，積分電阻兩端分別和屏蔽盒上的同軸電纜接插件的芯線和外殼線連接。該傳感器能夠用于在線監(jiān)測交流泄漏電流為μA數(shù)量級(jí)的電力設(shè)備的交流泄漏電流和介質(zhì)損耗角正切，測量范圍為1μA～2mA的50Hz交流工頻信號(hào)，電力設(shè)備接地線直接從該裝置中心穿入進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)電氣隔離，不影響設(shè)備正常運(yùn)行。
文檔編號(hào)G01R31/02GK1564008SQ200410025979
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者成永紅, 張少鋒, 石山, 陳小林 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)