CN111239566A - 一种高灵敏度高频脉冲电流传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高灵敏度高频脉冲电流传感器，包括镍锌软磁铁氧体环；镍锌软磁铁氧体环外内嵌一个外围均匀的pvc塑料环；pvc塑料环上均匀开设有若干个镂空槽体；漆包线穿过pvc塑料环上的镂空槽体、并均匀地绕制在镍锌软磁铁氧体上；漆包线绕制形成的绕组线圈外置屏蔽罩；屏蔽罩外设置屏蔽壳进行封装；屏蔽罩和屏蔽壳之间设置的积分电阻与绕组线圈连接。本发明有效地降低了由于杂散电容、集肤效应以及环境干扰对传感器性能造成的影响，本发明与高压电气设备没有直接的电气接触，安全性能优异，且对电气设备的正常运行无任何影响。
Description
技术领域
本发明属于高压设备局部放电检测的技术领域，具体涉及一种高灵敏度高频脉冲电流传感器。
背景技术
目前我国电力系统正朝着特高压、大规模、远距离、智能化以及清洁能源开发利用的方向发展。随着我国经济的不断发展，对发电设备装机容量的要求也越来越高，电气设备的安全运行是电网安全可靠运行的重要保障，这就对电气设备运行的安全性和可靠性提出了更严格的要求。电气设备绝缘好坏直接决定了电气设备是否能够安全可靠运行。因此，对于电气设备绝缘系统的在线监测至关重要。
局部放电是判断电气设备绝缘系统好坏的有效评估手段。局部放电当前使用的检测手段主要有两种，一种是电测法，一种是非电测法。电测法主要有脉冲电流法、高频脉冲电流法、超高频检测法等；非电检测法主要有：温度检测法、超声波检测法、光检测法等。其中，电测法具有较高的灵敏度，能够实现在线定量测量。而非电检测法灵敏度较低，不能实现定量检测。高频脉冲电流法作为电测法中的一种，是一种非侵入式检测方法，由于其结构简单，安装方便，受外界电磁干扰小，灵敏度较高而被越来越多地用在高压电气设备的局部放电在线检测中。
高压电气设备内部发生局部放电的瞬间，会产生一个高频脉冲电流，其通过高低压侧或接地部分的分布电容耦合到接地线上，并通过接地线进入大地。因此，通过在接地线接上一个高频脉冲电流传感器，当时变脉冲电流通过传感器磁芯中心时，会在磁芯中引起高频交变磁场从而在线圈中产生感应电流。感应电流通过与线圈连接的积分电阻转换为电压信号。
为适用于现场环境下的局部放电测试，高频脉冲电流传感器要求要有足够高的灵敏度和足够宽的频带。高频脉冲电流传感器检测技术目前发展已经相对成熟。但由于受到绕组线圈之间距离影响，往往存在杂散电容。绕组的选取及线圈的缠绕方式会影响功率的传输效率。此外，外界电磁干扰的存在也严重影响了高频脉冲电流传感器的灵敏度。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种高灵敏度高频脉冲电流传感器，以解决或改善上述的问题。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种高灵敏度高频脉冲电流传感器，其包括：镍锌软磁铁氧体环；镍锌软磁铁氧体环外内嵌一个外围均匀的pvc塑料环；pvc塑料环上均匀开设有若干个镂空槽体；漆包线穿过pvc塑料环上的镂空槽体、并均匀地绕制在镍锌软磁铁氧体上；漆包线绕制形成的绕组线圈外置屏蔽罩；屏蔽罩外设置屏蔽壳进行封装；屏蔽罩和屏蔽壳之间设置的积分电阻与绕组线圈连接。
本发明通过在镍锌软磁铁氧体环外加设一个外围均匀内嵌的pvc塑料环、在绕组线圈外置屏蔽罩、且绕组采用双股绕制方式、装置外置屏蔽壳；有效地降低了由于杂散电容、集肤效应以及环境干扰对传感器性能造成的影响，本发明与高压电气设备没有直接的电气接触，安全性能优异，且对电气设备的正常运行无任何影响。
优选地，漆包线绕制形成的绕组线圈采用双股线绕制。
本发明采用的双股线绕制可有效减小集肤效应的影响，提升高频脉冲电流传感器的灵敏度。
优选地，双股线中对应每股分别放置于pvc塑料环上相邻的内嵌结构中。
本发明可增加导体的表面积，降低线芯交流电阻，使通过绕组线圈的载流量增加，有效减小集肤效应的影响。
优选地，屏蔽壳的纵向上均匀切缝。
本发明在屏蔽壳纵向切缝以避免屏蔽层中产生环流。
优选地，屏蔽罩材料采用高导磁率的良导体。
本发明采用的屏蔽罩材料使用具有高导磁率的良导体，对厚度无要求，且具有良好的接地，主要实现低频电容性耦合干扰的抑制。
优选地，铁氧体环材料采用NX0-100型号，适用中心频率为15MHz。
本发明磁芯材料采用镍锌软磁铁氧体环，其频带宽，传递阻抗高，起始磁导率低，适用频率范围广且损耗小；铁氧体环材料采用NX0-100型号，适用中心频率为15MHz，相较于其他材料更适合于高频信号的测量。
本发明提供的高灵敏度高频脉冲电流传感器，具有以下有益效果：
本发明适用于对高压电气设备的局部放电在线监测，通过将传感器接在待测设备接地线上，利用电磁感应原理即可在铁氧体环内引起高频交变磁场从而在绕组线圈中产生感应电流；感应电流通过与线圈连接的积分电阻转换为电压信号；且本发明与高压电气设备没有直接的电气接触，安全性能优异。
附图说明
图1为高灵敏度高频脉冲电流传感器的原理图。
图2为pvc塑料环俯视图。
其中，101、镍锌软磁铁氧体环；102、漆包线；103、pvc塑料环；104、积分电阻；105、屏蔽壳。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
根据本申请的一个实施例，参考图1和图2，本方案的高灵敏度高频脉冲电流传感器，包括磁芯，磁芯材料采用镍锌软磁铁氧体环101。
采用镍锌软磁铁氧体环101其频带宽，其传递阻抗高，起始磁导率低，适用频率范围广且损耗小；镍锌软磁铁氧体环101材料采用NX0-100型号，适用中心频率为15MHz，相较于其他材料更适合于高频信号的测量。
镍锌软磁铁氧体环101外内嵌一个外围均匀的pvc塑料环103；pvc塑料环103上均匀开设有若干个镂空槽体；漆包线102穿过pvc塑料环103上的镂空槽体、并均匀地绕制在镍锌软磁铁氧体上。
pvc塑料环103可保证漆包线102能均匀绕制在软磁铁氧体环上，有助于提高线圈对于平行于线圈磁场的抗干扰性能，以减少空间中的杂波干扰。
绕组线圈双股线中对应每股分别放置于pvc塑料环103上相邻的内嵌结构中，保证线圈在减小集肤效应的同时仍能保持均匀绕制，既增加导体表面积，同时，保证对于空间杂波干扰的抗干扰能力。
漆包线102绕制形成的绕组线圈外置屏蔽罩；线圈采用双股线绕制，有效减小了集肤效应的影响，高频脉冲电流传感器灵敏度得以提升；线圈外面加设屏蔽罩，有效减小平行线圈绕组间的杂散电容。
屏蔽罩材料使用具有高导磁率的良导体，对厚度无要求，且具有良好的接地，屏蔽罩主要实现低频电容性耦合干扰的抑制。
屏蔽罩利用电磁波在屏蔽导体表面的反射、导体内部吸收和电磁波在传输过程中的损耗使其传递受到阻碍，从而有效抑制绕组间的杂散电容。
屏蔽罩外设置屏蔽壳105进行封装，采用屏蔽壳105进行封装，可规避外界杂波对测量信号的干扰；同时，在屏蔽壳105纵向切缝以避免屏蔽层中产生环流。
屏蔽罩和屏蔽壳105之间设置的积分电阻104与绕组线圈连接，绕组线圈感应电流通过与线圈连接的积分电阻104转换为电压信号。
当接地线上的高频脉冲电流通过镍锌软磁铁氧体环101时，利用电磁感应原理即可在铁氧体环内引起高频交变磁场，从而在绕组线圈中产生感应电流，感应电流通过与线圈连接的积分电阻104转换为电压信号。
本发明通过在铁氧体环外围加设一个结构均匀内嵌的pvc塑料环103、在线圈外置屏蔽罩、绕组采用双股间绕制方式、装置外置屏蔽壳105；本发明可有效降低由于杂散电容、集肤效应以及环境干扰对传感器性能造成的影响，同时提高高频脉冲电流传感器的灵敏度。
本发明适用于对高压电气设备的局部放电在线监测，通过将传感器接在待测设备接地线上，利用电磁感应原理即可在铁氧体环内引起高频交变磁场从而在绕组线圈中产生感应电流；感应电流通过与线圈连接的积分电阻104转换为电压信号，该发明与高压电气设备没有直接的电气接触，安全性能优异。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (6)
1.一种高灵敏度高频脉冲电流传感器，其特征在于：包括镍锌软磁铁氧体环；所述镍锌软磁铁氧体环外内嵌一个外围均匀的pvc塑料环；所述pvc塑料环上均匀开设有若干个镂空槽体；漆包线穿过pvc塑料环上的镂空槽体、并均匀地绕制在镍锌软磁铁氧体上；所述漆包线绕制形成的绕组线圈外置屏蔽罩；所述屏蔽罩外设置屏蔽壳进行封装；所述屏蔽罩和屏蔽壳之间设置的积分电阻与绕组线圈连接。
2.根据权利要求1所述的高灵敏度高频脉冲电流传感器，其特征在于：所述漆包线绕制形成的绕组线圈采用双股线绕制。
3.根据权利要求2所述的高灵敏度高频脉冲电流传感器，其特征在于：所述双股线中对应每股分别放置于pvc塑料环上相邻的内嵌结构中。
4.根据权利要求1所述的高灵敏度高频脉冲电流传感器，其特征在于：所述屏蔽壳的纵向上均匀切缝。
5.根据权利要求1所述的高灵敏度高频脉冲电流传感器，其特征在于：所述屏蔽罩材料采用高导磁率的良导体。
6.根据权利要求1所述的高灵敏度高频脉冲电流传感器，其特征在于：所述铁氧体环材料采用NX0-100型号，适用中心频率为15MHz。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200605 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |