专利名称：一种发电机局部放电在线监测高压陶瓷电容传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于大型电力设备绝缘状态在线监测技术，涉及一种发电机局部放电在线 监测高压陶瓷电容传感器。
背景技术：
大型发电机的定子绕组绝缘状况对发电机的安全稳定运行至关重要，有资料表明 目前定子绕组绝缘故障仍是大型发电机的主要故障之一，而定子绕组绝缘的损坏则大多数 是由于局部放电造成的。因此在电机运行条件下，进行局部放电在线监测，对于及早发现绝 缘劣化征兆、制定停机计划检修、防止重大事故发生等具有重要意义。发电机定子局部放电在线监测根据局部放电所产生的声、光、电等现象，相应地开 发出多种的测量方式。其中电脉冲法监测局部放电的灵敏度大大高于其它的监测方法，因 此越来越受到人们的关注，局部放电的监测也主要采用电脉冲信号法。国外具有代表性的 局部放电电测类在线监测方法包括以下六种1.发电机中性点耦合法和射频监测法1980年美国ffestinghouse公司将射频电 流传感器(Radio Frequency Current Transformer, RFCT)装设在发电机中性点接地线 上，用于监测大型汽轮发电机定子绕组断股所产生的电弧，开发了商用的发电机射频监测， RFCT的频率范围大致为0. IkHz IOMHz。2.发电机定子槽微带天线槽耦合器法加拿大开发了定子槽耦合器(MatorSlot Coupler，SSC)。SSC是一种用来检测部放电信号的微带型天线。安装在槽楔下面。这种耦 合器具有很宽的频率响应，典型下限截止频率为10MHz，上限截止频率为1GHz。但这种传感 器必须在发电机生产时就安装上去。3.高压端的电容耦合法最早在70年代M. Kurts采用在发电机三相绕组的高压 弓I线端各搭接一个375pF、25kV的电容器，作为耦合信号之用，早期PDA所采用的电容耦合 器的电容值在375pF IOOOpF之间变化，后来发现利用SOpF耦合器时，能够消弱40MHz以 下的干扰，从而信噪比较高。4.发电机中性点电流传感器与高压侧方向传感器相结合的检测方法这类仪器 所采用的方法是一方面利用高频电流传感器从发电机中性点接地线检测局部放电脉冲电 流信号，另一方面在发电机高压母线附近装设方向传感器以检测从变压器方向沿母线传来 的干扰脉冲。滤波器的下限IOkHz、20kHz、50kHz和IOOkHz之间可调，上限在1ΜΗζ、2ΜΗζ、 5MHz和IOMHz之间可调。5.测温元件引线射频监测方法该方法将埋置在定子槽里的电阻式测温元件 (RTD)的引线作为天线，通过RFCT耦合RTD上的局部放电脉冲信号，其干扰方法仍然是利用 局部放电脉冲和噪声脉冲的频域区别将两者区分开来。缺点类似SSC检测方法，离传感器 较远的局部放电会被当作干扰排除掉，而且RTD本身的电源系统的干扰也会影响局部放电测量。6.在发电机的外壳上安装射频天线的检测法这种方法用安装在电机外壳或外部紧挨外壳空隙处的射频天线来检测严重的局部放电、火花放电和电弧放电等破坏性放电 脉冲频率高于4MHz的电磁波信号。这种方法对发电机进行监测时报警阈值容易确定，但是 测到的信号和放电量没有直接联系，难以标定，并且没有放电信号的时域波形，无法做进一 步的识别和诊断。国内在大型发电机定子局部放电在线监测方面的工作开始于80年代，也研制出 了相应装置，一些装置己在几个电厂试验运行。国内现有的发电机局部放电在线监测系统 中，大都采用在中性点引出线安装传感器(分为电压耦合和电流耦合两种方式)。在中性 点不接地或经阻抗接地系统中，采用在中性点并联耦合电容采集放电信号；而在直接接地 系统中，则采用两个高频电流互感器钳在接地线上采集放电信号。这种中性点监测法工作 电压低(正常运行状态下仅为数V)，且安装调试方便，因此被许多已投运的监测系统采用。 但是由于放电脉冲在到达中性点时高频分量已有严重的衰减，就使得系统的测量频带受到 限制，频带的上限往往低于1MHz。许多系统频带为几十kHz到几百kHZ，这在很大程度上损 失了真实的放电信息。在中性点的监测由于只安装一路传感器，使得抗干扰手段相对单一， 仅仅利用阈值、滤波或进一步的软件处理很难分辨外来非周期脉冲型干扰。高压端出口处 离放电源近，传输中信号损失少，但以往由于传统高压电容器体积大，不利于安装，以及基 于在高电压下长期运行的安全性与稳定性考虑，很少被采用。事实上中性点并不适合于局部放电的监测对于高压电机来说，局部放电比较容 易发生在靠近相出线端的区域，这样放电脉冲必须在整个定子绕组内有一个长距离的传输 才可以到达中性点。因而对于电机绕组这样一个复杂的容性网络来说，最后得到的脉冲由 于波形畸变、幅值衰减将严重失真。并且在中性点处由于三相放电信号混叠、其他高压设备 放电信号混叠等原因使得测量结果的灵敏度和可靠性大大降低。从发电机高压端出口处直接测量，信号传输损耗�。咂捣至克鹗伲虼丝梢曰� 得比较真实的放电信息，附表1很清楚的说明了这一点。表1.定子绕组局部放电到各个监测点的通道传输特性
权利要求
1.一种发电机局部放电在线监测高压陶瓷电容传感器，其特征在于包括由绝缘材料 制作的外形类似支柱绝缘子状的环氧外壳，该外壳的圆周上设置有环氧树脂伞群(7)，所述 环氧外壳一端设置有圆形的金属电极( 和外接引线(1)，另一端设置有金属底座(U)；所 述外壳内设置有陶瓷电容芯体(5)，该陶瓷电容芯体( 带有上下两个铜电极，所述上铜电 极与外壳内嵌的上电极(3)通过导电金属杆(4)连接，所述外壳内嵌的上电极(3)的另一 端与所述圆形的金属电极O)固定连接，所述陶瓷电容芯体(5)的下铜电极连接有金属带 (6)，该金属带(6)的另一端连接在环氧外壳下部中间设置的引线螺栓(8)上。
2.如权利要求1所述的发电机局部放电在线监测高压陶瓷电容传感器，其特征在于 所述陶瓷电容芯体(5)由预先通过耐电压测试及局部放电测试的两片瓷体焊接组成。
3.如权利要求1所述的发电机局部放电在线监测高压陶瓷电容传感器，其特征在于 所述圆形的金属电极( 一端中心有螺杆，所述圆形的金属电极( 通过螺杆固定在外壳 内嵌的上电极⑶上。
4.如权利要求1或2所述的发电机局部放电在线监测高压陶瓷电容传感器，其特征在 于所述金属底座(11)内部安装有取样阻抗(9)，该取样阻抗(9)的一端通过金属带(6)与 引线螺栓⑶连接，另一端通过金属带(6)安装在底座(11)上的同轴线座(10)上。
5.如权利要求1或2所述的发电机局部放电在线监测高压陶瓷电容传感器，其特征在 于所述陶瓷电容芯体(5)为钛酸锶铅铋高性能瓷料。
6.如权利要求5所述的发电机局部放电在线监测高压陶瓷电容传感器，其特征在于 所述陶瓷电容芯体瓷料的组分及质量百分含量为Sr :30-55%, Ti :20 48%，Pb :10 20%, Bi 10 20%。
7.如权利要求6所述的发电机局部放电在线监测高压陶瓷电容传感器，其特征在于 所述瓷料内掺杂有0. 1 的Ce02。
8.如权利要求6或7所述的发电机局部放电在线监测高压陶瓷电容传感器，其特征在 于所述瓷料内掺杂有0. 1 2%的MgTi03。
9.如权利要求1所述的发电机局部放电在线监测高压陶瓷电容传感器，其特征在于 所述导电金属杆的直径为Φ4。
10.如权利要求1所述的发电机局部放电在线监测高压陶瓷电容传感器，其特征在于 所述圆形的金属电极O)的两面均为内凹的圆饼形结构，外缘也为圆形结构。
全文摘要
本发明提供了一种发电机局部放电在线监测高压陶瓷电容传感器，包括由绝缘材料制作的外形类似支柱绝缘子状的环氧外壳，该外壳的圆周上设置有环氧树脂伞群，所述环氧外壳一端设置有圆形的金属电极和外接引线，另一端设置有金属底座；所述外壳内设置有陶瓷电容芯体，该陶瓷电容芯体带有上下两个铜电极，所述上铜电极与外壳内嵌的上电极通过导电金属杆连接，所述外壳内嵌的上电极的另一端与所述圆形的金属电极固定连接，所述陶瓷电容芯体的下铜电极连接有金属带，该金属带的另一端连接在环氧外壳下部中间设置的引线螺栓上。本发明安装在发电机高压端用于局部放电监测，能够长期运行在高压环境下对电机定子绕组绝缘状况进行在线监测。
文档编号G01R31/06GK102121962SQ20101061234
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者喇元, 徐阳, 杨文虎, 陈维, 马航向 申请人:西安交通大学, 西安博源电气有限公司
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