CN102709037B

CN102709037B - 一种具备内置传感器的变压器

Info

Publication number: CN102709037B
Application number: CN201210204537.0A
Authority: CN
Inventors: 周友斌; 阮羚; 谢齐家; 聂德鑫; 伍志荣; 卢文华; 张海龙; 杜玮; 方超; 孙浩; 顾然
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Wuhan NARI Ltd; Electric Power Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Wuhan NARI Ltd; Electric Power Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: CN102709037A

Abstract

本发明涉及变压器状态监测、状态检修领域，尤其涉及一种具备内置传感器的变压器，其包括变压器器身、内置传感器，所述变压器器身包括油箱、上夹件、下夹件、垫块、铁芯、绕组，变压器器身长轴面的高压侧和变压器器身的两个短轴面上设置有超声支架，所述超声支架内置6路超声传感器，超声支架通过所述油箱内壁设置的超声传感器固定支架进行安装固定，所述上夹件、下夹件上设置有3路振动传感器，所述变压器器身内部的铁芯接地线处设置有HFCT传感器。本发明进一步提高在线监测的灵敏性与有效性，提升变压器安全运行水平。

Description

一种具备内置传感器的变压器

技术领域

本发明涉及变压器状态监测、状态检修，尤其涉及一种具备内置超声传感器、振动传感器、HFCT传感器（高频电流传感器）的变压器。

背景技术

以变压器为首的变电设备是电力***中非常重要的设备，其运行状态直接影响***的安全性。随着坚强智能电网建设工作的逐步推进，近年来，越来越多的状态监测设备被应用于变电站，用于监测变电设备运行状态。但是，由于我国监测技术起步较晚，国内大多数厂家的产品都是模仿和借鉴国外的产品，实用性能方面欠缺，同时更缺乏相应的检测装置和检测机构对现有的在线监测装置的性能进行检验和测试，导致在线监测设备的监测结果无法完全相信、装置本身可靠性贬低，严重影响了在线监测技术在智能电网建设中的应用。

据申请人所知，目前变压器监测技术尚未成熟，大部分传感器安装在变压器外部，抗干扰能力差，灵敏度低，已成为变电设备状态检修技术发展的瓶颈，严重制约了智能电网建设的发展。例如：局部放电超声测量抗干扰能力差、放电定位及诊断准确度不够、放电类型识别难；振动传感器只能监测油箱表面的振动而不能直接反映变压器内部的振动问题。因此急需将传感器内置，更直接、更有效的接收变压器内部的各种信号，提升状态监测水平。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种具备内置传感器的变压器，进一步提高在线监测的灵敏性与有效性，提升变压器安全运行水平。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种具备内置传感器的变压器，其不同之处在于：其包括变压器器身、内置传感器，所述变压器器身包括油箱、上夹件、下夹件、垫块、铁芯、绕组，变压器器身长轴面的高压侧和变压器器身的两个短轴面上设置有超声支架，所述超声支架内置用于实现对变压器内部局部放电缺陷进行监测的6路超声传感器，超声支架通过所述油箱内壁设置的超声传感器固定支架进行安装固定，所述上夹件、下夹件上设置有用于实现内部振动测量的3路振动传感器，所述变压器器身内部的铁芯接地线处设置有用于对变压器内部局部放电缺陷进行监测的HFCT传感器。

按以上方案，所述超声支架由两块用于固定超声传感器的环氧板组成，环氧板上设置有紧固螺栓孔和超声传感器安装孔。

按以上方案，所述上夹件、下夹件之间设置有用于固定传感器信号线的传感器信号线固定支架。

按以上方案，所述变压器器身顶部设置有用于传感器信号线出线的出线盘。

对比现有技术，本发明的有益特点为：内置多种传感器的电力变压器，有利于变电设备运行状态在线监测技术的研究，可以为变电设备在线监测装置提供准确有效的监测数据，增强在线监测装置的可信性，降低电网检修的成本，保障变电设备安全运行。

附图说明

图1为本发明实施例整体结构示意图；

图2为本发明实施例的超声支架环氧板示意图；

图3为本发明实施例的超声支架俯视图；

图4为本发明实施例的超声传感器安装示意图；

图5为本发明实施例的振动传感器安装示意图；

图6为本发明实施例的HFCT传感器安装示意图一；

图7为本发明实施例的HFCT传感器安装示意图二；

图8为本发明实施例的传感器信号线固定支架示意图；

图9为本发明实施例的传感器信号线出线示意图；

图10为本发明实施例的出线盘正面结构示意图；

图11为本发明实施例的出线盘反面结构示意图；

其中：1—油箱、2—上夹件、3—下夹件、4—垫块、5—铁芯、6—绕组、7—接地线套管、8—超声传感器、9—振动传感器、10—HFCT传感器、11—铁芯接地线、12—出线盘、13—环氧板、13-1—环氧板前板、13-2—环氧板后板、14—紧固螺栓孔、15—超声传感器安装孔、16—超声传感器固定支架、17—振动传感器安装孔、18—传感器信号线、19—传感器信号线固定支架、20—A相绕组、21— B相绕组、22— C相绕组、23—超声BNC接头、24—振动BNC接头、25—HFCT BNC接头、26—超声SMA接头、27—高压套管、28—低压套管。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参考图1，本发明具备内置传感器的变压器，其包括变压器器身、内置传感器，变压器器身包括油箱1、上夹件2、下夹件3、垫块4、铁芯5、绕组6，变压器器身长轴面的高压侧和变压器器身的两个短轴面上设置有超声支架，超声支架内置用于实现对变压器内部局部放电缺陷进行监测的6路超声传感器8，超声支架通过所述油箱1内壁设置的超声传感器固定支架16进行安装固定，上夹件2、下夹件3上设置有用于实现内部振动测量的3路振动传感器9，变压器器身内部的铁芯接地线11处设置有用于对变压器内部局部放电缺陷进行监测的HFCT传感器10。

具体的，超声支架由两块用于固定超声传感器8的环氧板13组成，环氧板13上设置有紧固螺栓孔14和超声传感器安装孔15。

具体的，上夹件2、下夹件3之间设置有用于固定传感器信号线18的传感器信号线固定支架19。

具体的，变压器器身顶部设置有用于传感器信号线出线的出线盘12。

本发明总体结构除了包括上述变压器器身和内置传感器外，还包括套管（接地线套管7、高压套管27、低压套管28）、无励磁分接开关、散热片。变压器器身、套管、无励磁分接开关、散热片等部分按照GB1094.1、GB1094.2、GB1094.3、GB1094.5等标准设计并制造。

（a）内置超声传感器

内置超声传感器的目的：

内置超声传感器能够监测变压器内部的局部放电缺陷，且通过6路超声传感器的联合测量，可以实现对局部放电点位置的精确定位。

内置超声传感器的优点：

内置超声传感器具有更高的灵敏性。普通的外置超声传感器粘贴于油箱外壳，但局部放电产生的超声信号经过绝缘油和油箱钢板传递到传感器衰减大，而内置超声传感器离信号源更近，故接收到的信号衰减较小，灵敏度比外置式高。在内置超声传感器时，以油箱长轴面（高压侧）左下角为坐标原点，标定每个传感器在油箱中的相对坐标。通过分析6路超声信号的延时波形，可以确定局部放电源到各传感器的距离，结合坐标信息，即可定位出油箱中局部放电点的精确空间位置。

超声传感器安装，如图2、图3、图4所示，具体步骤如下：

1）将超声传感器8套入环氧板前板13-1的超声传感器安装孔15，可以根据实际需要选择不同的安装孔，以调节传感器安装的水平位置；

2）将环氧板前板13-1与环氧板后板13-2通过两端的紧固螺栓进行连接，夹紧固定超声传感器8；

3）通过环氧板中部的紧固螺栓，将超声传感器支架固定在油箱内壁的超声传感器固定支架16上，且可以根据实际需要，手动调节超声传感器支架在垂直方向的安装位置。

（b）内置振动传感器

内置振动传感器的目的：

内置振动传感器目的在于采集变压器运行过程中铁芯和绕组的振动信号，分析和评估变压器的运行状态。

内置振动传感器的优点：

变压器的振动源主要包括铁芯振动、绕组振动和冷却***振动。铁芯振动主要是由于硅钢片的磁滞伸缩效应引起，绕组振动主要是由于导线间的电动力引起，铁芯振动和绕组振动能够反映变压器的运行状态。变压器的振动主要是由绕组和铁芯引起的，通过各种不同的路径传递到变压器油和箱壁上。绕组的振动主要是通过变压器的绝缘油传至箱壁的；铁芯的振动是通过两条途径传递给油箱的，一条是固体传播途径－通过其垫块传至箱壁；另一条是液体传播途径－通过绝缘油传递给油箱。由于变压器本体的振动信号会沿着各种途径传播，造成变压器油箱外壁的振动信号不能直接反映内部铁芯和绕组的振动情况。

传统的外置振动传感器粘贴于变压器外壳，其接收到的振动信号无法直接反映铁芯和绕组的振动状态。而内置振动传感器安装在上下夹件上，能够直接测量铁芯和绕组的振动数据，更真实的反映铁芯和绕组的运行状态。

振动传感器安装，如图5所示，具体步骤如下：

1）分别在上夹件2、下夹件3上开五个振动传感器安装孔17，并攻丝。五个振动传感器安装孔17分别位于夹件首端、夹件末端、A相绕组20端部、B相绕组21端部、C相绕组22端部；

2）在振动传感器9头部安装螺丝，旋入安装孔，拎紧固定。

（c）内置HFCT传感器

内置HFCT传感器的目的：

内置HFCT传感器其目的在于监测变压器内部的局部放电缺陷。变压器内部的局部放电会引起铁芯接地线上出现高频脉冲电流，通过HFCT传感器可监测该高频脉冲电流，以达到监测局部放电的目的。

内置HFCT传感器的优点：

传统的外置式HFCT传感器一般采用穿心式方式安装在变压器铁芯接地线处（油箱外）或套管末屏接地线处。由于变电站内电磁环境复杂较大，空间干扰对HFCT传感器准确采集高频脉冲电流有较大的影响，甚至无法分辨采集到的数据是局放信号还是干扰信号。

内置式HFCT传感器安装在油箱内的铁芯接地线处，由于变压器油箱能够屏蔽大部分的空间干扰，因而内置式的HFCT传感器采集到的高频脉冲电流更准确。虽然变压器内部存在漏磁，也会对HFCT传感器产生干扰，但该干扰频率较低，很容易将其与局放产生的高频脉冲电流分开。

HFCT传感器安装，如图6、图7所示：

1）在上夹件2上开一个M6规格的螺孔，将HFCT传感器10末端接线柱(M6内螺纹)旋入该螺孔，拎紧固定；

2）将铁芯接地线11穿过HFCT传感器10的传感器孔，并从油箱1顶部经接地线套管引出接地。

（d）传感器信号线固定

目的：

固定传感器信号线其目的在于避免信号线在运输和运行过程中的摆动对变压器和传感器本身造成的安全隐患。

具体步骤如图8所示：

1）在上夹件2、下夹件3上开M6规格的螺孔，用螺丝将传感器信号线固定支架19安装在上下夹件间；

2）用耐油、耐腐蚀的捆住带将振动传感器和HFCT传感器的传感器信号线18固定在传感器信号线固定支架19上。

（e）传感器信号线出线

目的：

传感器信号线出线的目的在于使传感器能够方便的连接监测设备，采集状态数据。

具体步骤如图9、图10、图11所示：

1）制作传感器出线盘12，出线盘12正面用于连接监测设备，出线盘12背面用于连接内置传感器，正面与背面接头之间对应联通。出线盘12正面安装12个BNC接头，其中6个超声BNC接头23用于连接超声采集设备、3个振动BNC接头24用于连接振动采集设备、3个HFCT BNC接头25用于连接HFCT采集设备；出线盘背面安装6个超声SMA接头26、3个振动BNC接头24、3个HFCT BNC接头25；

2）将各内置传感器信号线***出线盘12背面对应的接线柱；

3）将出线盘12安装于油箱1盖板。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种具备内置传感器的变压器，其特征在于：其包括变压器器身、内置传感器，所述变压器器身包括油箱、上夹件、下夹件、垫块、铁芯、绕组，变压器器身长轴面的高压侧和变压器器身的两个短轴面上设置有超声支架，所述超声支架内置用于实现对变压器内部局部放电缺陷进行监测的 6 路超声传感器，超声支架通过所述油箱内壁设置的超声传感器固定支架进行安装固定，所述上夹件、下夹件上设置有用于实现内部振动测量的 3 路振动传感器，所述变压器器身内部的铁芯接地线处设置有用于对变压器内部局部放电缺陷进行监测的 HFCT 传感器；在内置超声传感器时，以油箱长轴面的高压侧左下角为坐标原点，标定每个传感器在油箱中的相对坐标，通过分析6路超声信号的延时波形，确定局部放电源到各传感器的距离，结合坐标信息，即可定位出油箱中局部放电点的精确空间位置；所述超声支架由两块用于固定超声传感器的环氧板组成，环氧板上设置有紧固螺栓孔和超声传感器安装孔；所述上夹件、下夹件之间设置有用于固定传感器信号线的传感器信号线固定支架；所述变压器器身顶部设置有用于传感器信号线出线的出线盘。