专利名称：高精密交流泄漏电流在线监测传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于电力设备在线监测技术领域，涉及一种在线监测电力设备的装置，具体涉及一种高精密交流泄漏电流在线监测传感器。
背景技术：
电力设备在长期的运行中，会由于外界因素的作用逐步发生老化，这些外界因素包括电、热、机械应力、环境因素等，常被称为老化因子。电力设备在运行过程中，在多种老化因子的综合作用下绝缘系统发生老化，绝缘性能下降，达到一定程度时将成为事故隐患。电力设备一旦发生绝缘击穿事故，将会造成大面积停电，将给工农业生产和生活造成巨大经济损失。
对电力设备进行在线监测，可以获得实际运行中设备的参数，大大提高了试验数据的真实性和灵敏度，能够及时发现缺陷，消除故障隐患。电力设备的交流泄漏电流和介质损耗角正切(简称介损)是在线监测的重要参量，交流泄漏电流能够反映设备的绝缘电阻状况，而介损能够反映设备整体绝缘的受潮、老化等整体绝缘状况。
交流泄漏电流传感器是进行交流泄漏电流和介损的在线监测必不可少的器件，电力设备交流泄漏电流的幅值范围因设备不同而差异较大，从μA级到mA级，例如绝缘良好的交联聚乙烯电力电缆的交流泄漏电流值十分微弱，通常在μA数量级。而电力设备运行现场的电磁环境十分恶劣，电磁干扰严重，要准确测量设备的交流泄漏电流值非常困难。目前国内外监测电力设备交流泄漏电流的传感器测量范围只能达到毫安级。所以，目前的监测泄漏电流用传感器不能应用于泄漏电流在μA数量级电力设备的在线监测。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于，提供一种高精密交流泄漏电流在线监测传感器，它能够有效屏蔽电力设备运行现场的强电磁干扰，其测量精度能够达到1μA。
为了实现上述目的，本发明采取的技术解决方案是，一种高精密交流泄漏电流在线监测传感器，包括一带有中心通孔的屏蔽盒和与屏蔽盒相配套的屏蔽盒盖，其特点是，在屏蔽盒上设置有作为信号输出的同轴电缆接插件，屏蔽盒内由内壁至中心依次粘贴有绝缘薄膜、坡膜合金薄膜、绝缘薄膜和铁皮薄膜，一个环形铁芯设置在中间，上面绕有线圈，环形铁芯和线圈之间有绝缘胶带，线圈的两端连接有一积分电阻，积分电阻两端分别和屏蔽盒上的同轴电缆接插件的芯线和外壳线连接。
本发明的其他一些特点是，所述的铁皮薄膜和坡膜合金薄膜的厚度均为1mm。
所述的绝缘薄膜选用聚四氟乙烯薄膜。
所述的线圈选用0.3mm的铜漆包线绕制而成，线圈匝数为700匝。
所述的积分电阻的电阻值为50Ω。
本发明的高精密交流泄漏电流在线监测传感器，用于在线监测交流泄漏电流为μA数量级的电力设备的交流泄漏电流和介质损耗角正切，测量范围为1μA～2mA的50Hz交流工频信号，适用于电力设备交流泄漏电流的在线监测。电力设备接地线直接从该装置中心穿入进行监测，实现电气隔离，不影响设备正常运行。
图1(a)、(b)分别为本发明的传感器的结构俯视图和传感器屏蔽盒盖俯视图，图1中的符号表示1.屏蔽盒；2-绝缘薄膜；3-坡膜合金薄膜；4-绝缘薄膜；5-铁皮薄膜；6-铁芯；7-线圈；8-积分电阻；9-同轴电缆接插件；10-固定螺丝；11-屏蔽盒盖子。
图2为传感器性能试验图，其中(a)原边输入电流1～15μA；(b)原边输入电流15～100μA；(c)原边输入电流100μA～2mA，传感器后端接10倍电压衰减器；具体实施方式
以下结合附图和发明人给出的实施例和装置的工作原理对本发明作进一步的详细描述。
参见图1，图1是本发明的传感器的结构俯视图，也是一个具体的实施例，该高精密交流泄漏电流在线监测传感器包括屏蔽盒1、绝缘薄膜2、坡膜合金薄膜3、绝缘薄膜4、铁皮薄膜5、铁芯6、线圈7、积分电阻8、同轴电缆接插件9和固定螺丝10构成。
屏蔽盒1和屏蔽盒盖11均选用电屏蔽性能优良的铜材料，表面进行防锈处理，在它们的内侧依次粘贴了绝缘薄膜2、坡膜合金薄膜3、绝缘薄膜4和铁皮薄膜5。铁皮薄膜5和坡膜合金薄膜3的作用分别是磁屏蔽和电屏蔽，以屏蔽现场强烈的电磁干扰信号，它们的厚度均为1mm。绝缘薄膜2和绝缘薄膜4的作用在于对铜、铁皮和坡膜合金之间进行隔离，避免它们接触，防止电化学腐蚀，它们均选用耐腐蚀性能和电气性能优良的聚四氟乙烯薄膜。
铁芯6选用工频响应特性优良的坡膜合金，该铁芯为圆环形，其尺寸大小取决于电力设备接地线的直径。线圈7选用0.3mm的铜漆包线绕制而成，线圈匝数为700匝。线圈的两端接一积分电阻8，其电阻大小为50Ω，将电流信号转换为电压信号。积分电阻两端分别连接固定于屏蔽盒上的同轴电缆接插件9的芯线和外壳线上，同轴电缆接插件头9作为信号输出端。
三颗固定螺丝10的作用是将屏蔽盒1和盖子11固定在一起。
该传感器能够检测范围在1μA～2mA的50Hz交流工频信号，适用于电力设备交流泄漏电流的在线监测，特别是交流泄漏电流很微弱的电力设备的泄漏电流和介损的在线监测。本发明已在实验室完成一套样品。
在实验室采用信号源产生一个50Hz工频的正弦电流，作为传感器原边输入信号，对设计的电流传感器进行试验，分析其输出-输入电压线性关系。在实验时，当原边电流输入大于100μA之后，传感器的输出电压较大，测量时在传感器后连接一个电压衰减器，其衰减倍数为10倍。图2(a)、(b)、(c)分别表示传感器原边输入电流在1～15μA，15～100μA和100μA～2mA范围内的传感器输入输出线性关系。
本发明按以下方式安装使用在安装前需要断开欲安装传感器的电力设备的接地线，将地线从传感器中心孔穿入，然后恢复接地线正常接地，利用同轴信号电缆传输传感器的信号输出，以供后端进行信号处理、分析。
权利要求
1.一种高精密交流泄漏电流在线监测传感器，包括一带有中心通孔的屏蔽盒(1)和与屏蔽盒(1)相配套的屏蔽盒盖(11)，其特征在于，在屏蔽盒(1)上设置有作为信号输出的同轴电缆接插件(9)，屏蔽盒(1)内由内壁至中心依次粘贴有铁皮薄膜(2)、坡膜合金薄膜(3)、绝缘薄膜(4)和铁皮薄膜(5)，一个环形铁芯(6)设置在中间，上面绕有线圈(7)，线圈(7)的两端连接有一积分电阻(8)，积分电阻(8)两端分别和屏蔽盒(1)上的同轴电缆接插件(9)的芯线和外壳线连接。
2.如权利要求1所述的高精密交流泄漏电流在线监测传感器，其特征在于，所述的铁皮薄膜(5)和坡膜合金薄膜(3)的厚度均为1mm。
3.如权利要求1所述的高精密交流泄漏电流在线监测传感器，其特征在于，所述的绝缘薄膜(2)和绝缘薄膜(4)选用聚四氟乙烯薄膜。
4.如权利要求1所述的高精密交流泄漏电流在线监测传感器，其特征在于，所述的环形铁芯(6)选用坡膜合金材料。
5.如权利要求1所述的高精密交流泄漏电流在线监测传感器，其特征在于，所述的线圈(7)选用0.3mm的铜漆包线绕制而成，线圈匝数为700匝。
6.如权利要求1所述的高精密交流泄漏电流在线监测传感器，其特征在于，所述的积分电阻(8)的电阻值为50Ω。
全文摘要
本发明公开了一种高精密交流泄漏电流在线监测传感器，包括一带有中心通孔的屏蔽盒和与屏蔽盒相配套的屏蔽盒盖，在屏蔽盒上设置有作为信号输出的同轴电缆接插件，屏蔽盒内由内壁至中心依次粘贴有绝缘薄膜、坡膜合金薄膜、绝缘薄膜和铁皮薄膜，一个环形铁芯设置在中间，上面绕有线圈，线圈的两端连接有一积分电阻，积分电阻两端分别和屏蔽盒上的同轴电缆接插件的芯线和外壳线连接。该传感器能够用于在线监测交流泄漏电流为μA数量级的电力设备的交流泄漏电流和介质损耗角正切，测量范围为1μA～2mA的50Hz交流工频信号，电力设备接地线直接从该装置中心穿入进行监测，实现电气隔离，不影响设备正常运行。
文档编号G01R31/02GK1564008SQ200410025979
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月22日 优先权日2004年3月22日
发明者成永红, 张少锋, 石山, 陈小林 申请人:西安交通大学