CN101799514A - 局部放电传感器以及局部放电检测装置 - Google Patents

局部放电传感器以及局部放电检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种局部放电传感器以及利用该局部放电传感器的局部放电检测装置，该局部放电传感器由于在PCB基板上形成用于检测气体绝缘设备内部的局部放电信号的局部放电信号检测图案，所以易于制作且具有宽频带特性。本发明的局部放电传感器包括：PCB基板，局部放电信号检测图案，其成形在所述PCB基板上，用于检测所述气体绝缘设备内部的局部放电信号，连接端子，其接收所述局部放电信号检测图案所检测出的局部放电信号，将其传递至连接器，该连接器将该局部放电信号引出至外部；局部放电传感器安装在气体绝缘设备的外箱内壁上。

Description

局部放电传感器以及局部放电检测装置
技术领域
本发明涉及局部放电传感器以及利用该局部放电传感器的局部放电检测装置，更详细地说，涉及设置在气体绝缘设备内部的用于检测在气体绝缘设备内部产生的局部放电信号的局部放电传感器以及利用该局部放电传感器的局部放电检测装置。
背景技术
气体绝缘输电线路、气体绝缘开关、气体绝缘变压器、气体绝缘母线、母线槽(bus duct)等电力设备是，在接地的外箱内填充绝缘气体并在外箱内部利用固体绝缘物绝缘支撑内部导体而成的气体绝缘设备。
由于存在于上述气体绝缘设备内部的异物，或外箱的内侧面或内部导体上的刮痕(scratch)、突起等内部缺陷，或装配不良等原因，在气体绝缘设备内部有时发生局部放电。
这样的局部放电对气体绝缘设备的性能产生很大影响，若放置不管，则有可能引起重大事故。因此，需要一种能够通过测定知晓局部放电作为电磁波形式的信号，来早期发现局部放电并采取措施的装置。
作为用于检测气体绝缘设备内部的局部放电的现有的装置以及方法之一，使用利用了在气体绝缘设备外部设置的外置型传感器的局部放电检测装置以及方法。
图1A是示意性地表示将外置型传感器设置在气体绝缘设备的外部来测定局部放电的装置以及方法的平面图，图1B是图1A所示的装置的剖面图。
如图1A所示，外置型传感器11设置在构成气体绝缘设备1的外箱20的外部。本方法是用于检测经由衬垫(spacer)21而传递的局部放电信号的方法，其中，上述衬垫21用于在外箱内固定支撑内部导体。参照图1A和图1B，在用于屏蔽衬垫21周围的屏蔽用金属带22上安装由金属板制成的传感器箱10，并在该传感器箱10的内部设置传感器11。因突起41等的内部缺陷而产生的局部放电信号经由构成衬垫21的介质而传递至传感器。
但是，利用这种外置型传感器11的局部放电检测装置存在感度差，尤其严重受外部干扰影响的问题。
为了消除这样的问题，利用将传感器设置在气体绝缘设备内部的方法。在这样的方法中，主要使用UHF(ultra high frequency：超高频)传感器。
图2是示意性地表示将现有的UHF传感器设置在气体绝缘设备的外箱内来测定局部放电的装置以及方法的示意图。
如图2所示，UHF传感器10设置在所谓监视窗的圆板50的内侧，用于检测在气体绝缘设备1的内部产生的局部放电信号。一般，在圆板50上布设导线(布线)，并注入环氧(epoxy)，由此形成这种用于装置的UHF传感器10。因此，存在难以制作各种形态的UHF传感器10，从而难以制作成传感器进行检测的频率特性具有宽频带特性的问题。因此，用于检测局部放电信号的UHF传感器10一般主要具有数GHz频带的超高频带。
在气体绝缘设备内部产生的局部放电信号中来自远处的局部放电信号包括从低频域到超高频域的所有信号。但是，虽然超高频域(数GHz频带)的信号强度在其产生时较大，但是超高频域的信号具有一边传递一般急剧衰减的特性，而高频及低频的信号其衰减相对较小。即，为了高效率地检测在气体绝缘设备内部产生的局部放电信号，需要利用具有宽频带特性的传感器。
然而，在使用在气体绝缘设备的外箱内设置UHF传感器来测定局部放电的装置以及方法时，虽然有能够减少在气体绝缘设备外部产生的干扰的效果，但是，如上所述，一般的UHF传感器主要具有超高频域。因此，存在在检测来自远处的局部放电信号时接收感度较差的问题。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的现有技术的问题而提出的，其目的在于，提供一种局部放电传感器以及利用该局部放电传感器的局部放电检测装置，该局部放电传感器由于在PCB基板上形成用于检测气体绝缘设备内部的局部放电信号的局部放电信号检测图案，所以易于制造并且具有宽频带特性。
本发明的其他目的是提供一种易于固定在气体绝缘设备内部且难以受外部干扰的影响的局部放电传感器以及利用该局部放电传感器的局部放电检测装置。
为了实现上述目的，本发明的局部放电传感器包括：PCB(printed circuitboard：印刷电路板)基板；局部放电信号检测图案，其成形在所述PCB基板上，用于检测所述气体绝缘设备内部的局部放电信号；连接端子，其接收所述局部放电信号检测图案所检测出的局部放电信号，将其传递至连接器，该连接器将该局部放电信号引出至外部。
另外，所述局部放电传感器还可以包括固定部，该固定部能够固定所述PCB基板。
另外，所述PCB基板的电容为1至100pF即可。
另外，所述局部放电传感器的频带为10MHz至1GHz即可。
另外，所述PCB基板的形状为板状即可。
本发明的局部放电检测装置用于检测包括外箱、设置在所述外箱内的内部导体以及使所述外箱和所述内部导体绝缘的绝缘气体的气体绝缘设备内部的局部放电，包括：局部放电传感器，连接器，其连接在所述局部放电传感器的所述连接端子上，用于接收所述局部放电传感器所检测出的局部放电信号将其引出至外部；所述局部放电传感器设置在所述外箱内。
另外，所述局部放电传感器安装在所述外箱的内壁上即可。
另外，所述连接器安装在所述外箱的外壁上即可。
另外，在所述外箱形成通孔，所述连接器和所述局部放电传感器通过该通孔相连接即可。
根据本发明，在PCB基板上成形局部放电信号检测图案，因此易于制作具有宽频带频率特性的的局部放电传感器。因此，具有对来自远处的局部放电信号也能够进行检测的优点。
另外，本发明的局部放电传感器设置在气体绝缘设备内部，因此具有能够构成不受外部干扰影响的局部放电检测装置的优点。
附图说明
图1A是示意性地表示将外置型传感器设置在气体绝缘设备外部来测定局部放电的装置以及方法的平面图。
图1B是图1A所示的装置的剖面图。
图2是示意性地表示将现有的UHF传感器设置在气体绝缘设备的外箱内来测定局部放电的装置以及方法的示意图。
图3是本发明一实施方式的局部放电传感器100的概略的立体图。
图4A至图5B是表示利用本实施方式的局部放电传感器100和现有的UHF传感器对气体绝缘设备内部的局部放电信号进行检测后得知的结果的曲线图。
图6是设置有本发明一实施方式的局部放电检测装置210的气体绝缘设备400的概略的局部剖面图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。此外，该实施方式只不过是用于说明本发明的一个实施方式，本发明的技术思想及其核心结构以及作用不受该实施方式的限制。
图3是本发明一实施方式的局部放电传感器100的概略的立体图。
如图3所示，本实施方式的局部放电传感器100是在板状的PCB基板110上形成用于检测局部放电信号的局部放电信号检测图案120而制成的。
由于PCB(printed circuit board：印刷电路板)基板110形成为板状，因此局部放电传感器100的整体高度变低。若局部放电传感器100的高度变低，则即使将局部放电传感器100直接安装在气体绝缘设备的外箱内壁上，气体绝缘设备的绝缘特性也不会出现问题，关于这一点将在后面进行详述。
基于PCB基板110的绝缘特性的电容容量发挥使在气体绝缘设备内部产生的局部放电信号耦合(coupling)的作用。由于在气体绝缘设备内部产生的局部放电信号包括从低频域到超高频域的所有信号，所以在PCB基板110的电容容量在1至100pF的范围内时，局部放电传感器100表现出良好的感度。
在PCB基板110上容易形成表示电路特性的图案。因此，与UHF传感器相比，非常容易形成用于检测局部放电的有无的局部放电信号检测图案120，相应地能够形成各种形态的图案。局部放电信号检测图案120不仅能够采用线圈形状，而且还能够采用圆形、螺旋形状、多边形形状等各种形态，各个形态具有不同的传感器的感度特性。
因此，本实施方式的局部放电传感器100是在PCB基板110上形成局部放电信号检测图案120而制成的。因此，与难于制作成宽频带的UHF传感器不同，能够易于制作具有数MHz至数GHz的宽频带特性的局部放电传感器100。从气体绝缘设备内部的局部放电信号的频率特性的观点看来，优选局部放电传感器100具有10MHz至1GHz的范围的频率特性。
图4A至图5B是表示利用本实施方式的局部放电传感器100和现有的UHF传感器对气体绝缘设备内部的局部放电信号进行检测后得知的结果的曲线图。
在图4A至图5B中，图4A和图5A的曲线图表示利用本实施方式的局部放电传感器100对气体绝缘设备内部的局部放电信号进行检测后得知的结果。另一方面，图4B和图5B的曲线图表示利用现有的UHF传感器对气体绝缘设备内部的局部放电信号进行检测后得知的结果。此时，UHF传感器设置在气体绝缘设备的外箱内部。
图4A和图4B是表示在时域中按时间段检测的局部放电信号的曲线图。如在图4A的曲线图以及图4B的曲线图的中央部用虚线表示的部分所示，可以得知本实施方式的局部放电传感器100检测出UHF传感器的2倍至3倍大的信号。另外，从图4A的曲线图可知，本实施方式的局部放电传感器100检测出了在图4B的曲线图中未检测出的局部放电信号。即，与现有的UHF传感器相比，本实施方式的局部放电传感器100能够进行高感度的检测。
图5A以及图5B是表示在频域中检测出的局部放电信号的曲线图。与现有的UHF传感器相比，能够容易地将本实施方式的局部放电传感器100制造成具有宽频带频率响应特性的结构。因此，如图5A以及图5B所示，能够在宽频带的范围内检测出局部放电信号。即，与现有的UHF传感器相比，本实施方式的局部放电传感器100不仅超高频域的响应特性良好，而且高频域的响应特性也良好，因此也能够对于来自远处的局部放电信号进行检测。
另外，参照图3，本实施方式的局部放电传感器100具有能够与连接器连接的连接端子130，该连接器用于将局部放电信号检测图案120所检测出的局部放电信号引出至外部。关于上述连接器，将在后面进行详细说明。另外，本实施方式的局部放电传感器100具有固定部140，使本实施方式的局部放电传感器100易于安装在气体绝缘设备上。如图3所示，固定部140由通孔构成，只要在想要安装传感器100的位置上***螺钉(bolt)来进行固定即可。但是，并不限定于此，也可以使固定部140具有粘接力，通过粘接在想要安装传感器的位置上来进行固定。即，只要能够易于在气体绝缘设备上安装传感器100，能够采用任何形态。
图6是设置有本发明一实施方式的局部放电检测装置210的气体绝缘设备400的概略的局部剖面图。如图6所示，局部放电检测装置210包括局部放电传感器100和连接器200。
关于在局部放电检测装置210中利用的局部放电传感器100已进行了说明，因此省略对其结构的详细说明。根据本实施方式，局部放电传感器100设置在构成气体绝缘设备400的外箱310的内侧。通过将局部放电传感器100设置在外箱310的内侧，使外部干扰对局部放电传感器100影响最小。
如图2所示，还能够在外箱310上形成其他通孔从而在外箱310的内侧设置局部放电传感器100。即，如现有技术那样，还能够设置监视窗来设置局部放电传感器100。另外，还能够在外箱310和内部导体330之间的空间内，即填充有绝缘气体320的空间内，设置另外的构造物来设置局部放电传感器100。
但是，对于局部放电传感器100，由于其高度较低，因此即使不像现有技术那样设置另外的监视窗，即，将局部放电传感器100直接安装设置在外箱310的内侧壁上，气体绝缘设备400的绝缘特性也不会受损。此外，在利用另外的构造物将局部放电传感器100设置在外箱310的内侧的情况下，局部放电检测装置的结构变得复杂，从而有可能损害气体绝缘设备400的绝缘特性。因此，如图6所示，在本实施方式中，直接在外箱310的内侧壁上安装局部放电传感器100。此时，当在局部放电传感器100上形成有固定部140(参照图3)时，利用固定部140将局部放电传感器100安装在外箱310的内侧壁上。
这样，若局部放电传感器100直接安装设置在外箱310的内侧壁上，则不需要另行制作形成有用于设置局部放电传感器的通孔的外箱。因此，具有节省外箱制作成本的效果，而且具有能够简易地在气体绝缘设备400上设置局部放电检测装置210的优点。
本实施方式的局部放电检测装置210具有连接器200，该连接器200用于将局部放电传感器100所检测出的局部放电信号引出至外部。如图6所示，连接器200固定在外箱310的外侧壁上，在外箱310的外侧壁上形成有小通孔201，连接器200通过该通孔直接连接在局部放电检测装置210的连接端子130(参照图3)上。在连接器200与连接端子130连接之后，为了保持绝缘气体320的气密性，将通孔201的间隙进行密封。根据本实施方式，在外箱310的外侧壁上容易形成通孔201，并使连接器200通过该通孔210而连接至局部放电传感器100。因此，能够容易设置局部放电检测装置210。由于连接器200设置在外箱310的外部，因此，连接器200完全不影响气体绝缘设备400内部的绝缘特性。
另外，连接器200通过连接端子130而从形成在外箱310的通孔直接与传感器100连接，因此不需要为了将传感器100所检测出的局部放电信号引出至外部而在外箱310的内部设置其他装置，其结果，具有简化局部放电检测装置210的结构的优点，另外，不对气体绝缘设备400的绝缘特性产生恶劣影响。

Claims (9)

1.一种局部放电传感器，用于测定气体绝缘设备内部的局部放电信号，其特征在于，包括：
PCB基板，
局部放电信号检测图案，其成形在所述PCB基板上，用于检测所述气体绝缘设备内部的局部放电信号，
连接端子，其接收所述局部放电信号检测图案所检测出的局部放电信号，并将该局部放电信号传递至连接器，该连接器将该局部放电信号引出至外部。
2.根据权利要求1所述的局部放电传感器，其特征在于，
所述局部放电传感器还包括固定部，该固定部能够固定所述PCB基板。
3.根据权利要求1所述的局部放电传感器，其特征在于，
所述PCB基板的电容为1至100pF。
4.根据权利要求1所述的局部放电传感器，其特征在于，
所述局部放电传感器的频带为10MHz至1GHz。
5.根据权利要求1所述的局部放电传感器，其特征在于，
所述PCB基板的形状为板状。
6.一种局部放电检测装置，用于检测气体绝缘设备内部的局部放电，所述气体绝缘设备包括外箱、设置在所述外箱内的内部导体以及使所述外箱与所述内部导体绝缘的绝缘气体，所述局部放电检测装置的特征在于，包括：
权利要求1至5中任一项所述的局部放电传感器，
连接器，其连接在所述局部放电传感器的所述连接端子上，用于接收所述局部放电传感器所检测出的局部放电信号并将其引出至外部；
所述局部放电传感器设置在所述外箱内。
7.根据权利要求6所述的局部放电检测装置，其特征在于，
所述局部放电传感器安装在所述外箱的内壁上。
8.根据权利要求6所述的局部放电检测装置，其特征在于，
所述连接器安装在所述外箱的外壁上。
9.根据权利要求7所述的局部放电检测装置，其特征在于，
在所述外箱上形成通孔，所述连接器和所述局部放电传感器通过该通孔相连接。
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