Датчик частичных разрядов

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в средствах контроля технического состояния высоковольтного оборудования при эксплуатации и испытаниях электростанций и подстанций, а также другого высоковольтного электрооборудования. Технический результат заключается в повышении чувствительности датчика частичных разрядов, в снижении неравномерности амплитудно-частотной характеристики в диапазоне частот измеряемого сигнала и уменьшении зависимости выходного сигнала датчика от положения токопровода. Датчик частичных разрядов содержит П-образный ферритовый сердечник, на продольных частях которого установлены первая и вторая катушки индуктивности, размещенные соответственно внутри первого электростатического экрана и второго электростатического экрана, катушки индуктивности установленные на параллельно расположенных продольных частях П-образного ферритового сердечника смещены одна относительно другой по направлению оси симметрии, обмотки катушек индуктивности соединены последовательно, а свободные их выводы подключены к выходному кабелю, оплетка которого соединена с электростатическими экранами. Одна катушка индуктивности в датчике частичных разрядов смещена в сторону поперечной части П-образного ферритового сердечника, а другая катушка индуктивности смещена в сторону края продольной части сердечника, на которой она установлена.

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в средствах контроля технического состояния высоковольтного оборудования при эксплуатации и испытаниях электростанций и подстанций, а также другого высоковольтного электрооборудования.

Известно устройство для измерения характеристик частичных разрядов (ГОСТ 20074-83 «Метод измерения характеристик частичных разрядов»). Высокочастотный сигнал в известном устройстве поступает на измеритель через конденсатор, который подключается к высоковольтному выводу контролируемого объекта. В частности, такое подключение используется при измерениях на турбогенераторах, в корпусе которого размещают высоковольтный конденсатор. Установка или подключение устройства для измерения характеристик частичных разрядов в этих случаях предполагает обязательную процедуру отключения и разборки электрооборудования на время, необходимое для осуществления этих операций. Кроме того, размещение внутри генератора высоковольтного конденсатора обуславливает необходимость внесения изменения в конструкцию контролируемого электрооборудования и приводит к снижению эксплуатационной надежности.

В качестве прототипа полезной модели принят датчик частичных разрядов, используемый в известном устройстве для измерения частичных разрядов (RU 2004100481, G 01 R 31/00, 10.06.05). В известном устройстве датчик частичных разрядов размещен внутри электростатического экрана и выполнен в виде катушки индуктивности, к потенциальному выводу которой последовательно присоединены аналого-цифровой и оптический преобразователи, снабженные общим блоком питания, расположенным внутри электростатического экрана, к выходу оптического преобразователя присоединен оптический кабель, при этом датчик частичных разрядов, оба преобразователя и общий блок питания имеют единое заземление.

К недостаткам вышеописанного датчика частичных разрядов следует отнести неравномерность его амплитудно-частотной характеристики, низкую чувствительность и зависимость выходного сигнала от положения токопровода.

Технический результат заключается в повышении чувствительности датчика частичных разрядов, в снижении неравномерности амплитудно-частотной характеристики в диапазоне частот измеряемого сигнала и уменьшении зависимости выходного сигнала датчика от положения токопровода.

Технический результат достигается тем, что датчик частичных разрядов, содержащий размещенную внутри электростатического экрана катушку индуктивности, снабжен П-образным ферритовым сердечником и второй катушкой индуктивности, размещенной внутри второго электростатического экрана, при этом катушки индуктивности установлены на параллельно расположенных продольных частях П-образного ферритового сердечника и смещены одна относительно другой по направлению оси симметрии, обмотки катушек индуктивности соединены последовательно, а свободные выводы катушек подключены к выходному кабелю, оплетка которого соединена с электростатическими экранами.

Одна катушка индуктивности в датчике частичных разрядов смещена в сторону поперечной части П-образного ферритового сердечника, а другая катушка индуктивности смещена в сторону края продольной части сердечника, на которой она установлена.

Датчик частичных разрядов с вышеперечисленной совокупностью признаков обладает высокой чувствительностью, имеет равномерную амплитудно-частотную характеристику в диапазоне рабочих частот, а его выходной сигнал практически не зависит от положения токопровода в границах рабочего поля.

На чертеже (рис.1) приведено схематичное изображение датчика частичных разрядов. На рис.2 представлены осциллограммы сигналов, полученные экспериментальным путем и иллюстрирующие независимость параметров сигнала датчика от положения токопровода.

Датчик частичных разрядов содержит П-образный ферритовый сердечник 1, на продольных частях которого установлены катушки 2, 3 индуктивности, каждая из которых размещена соответственно внутри

электростатического экрана 4 и электростатического экрана 5, катушки индуктивности 2, 3, установленные на параллельно расположенных продольных частях П-образного ферритового сердечника 1 смещены одна относительно другой по направлению оси симметрии, обмотки катушек 2, 3 индуктивности соединены последовательно, а свободные их выводы подключены к выходному кабелю 6, оплетка которого соединена с электростатическими экранами 4, 5. Одна катушка 2 индуктивности в датчике частичных разрядов смещена в сторону поперечной части П-образного ферритового сердечника 1, а другая катушка индуктивности 3 смещена в сторону края продольной части сердечника 1, на которой она установлена.

Для получения оптимальных параметров обмотка датчика частичных разрядов образована обмотками катушек 2, 3 индуктивности. Экспериментально установлено, что для образования максимальной протяженности рабочего поля, в границах которого сигнал датчика не зависит от положения токопровода необходимо чтобы одна из катушек индуктивности располагалась на расстоянии до поперечной части П-образного ферритового сердечника 1 приблизительно в два раза большем, чем расстояние до поперечной части П-образного ферритового сердечника, на котором установлена другая катушка индуктивности. В частности, катушка 2, индуктивности располагалась на расстоянии 40 мм от поперечной части ферритового сердечника 1, а катушка 3 индуктивности устанавливалась на расстоянии 90 мм. Размер рабочего поля датчика в продольном направлении составлял 70 мм. При этом нижняя и верхняя границы полосы пропускания составляли соответственно 1 МГц и 100 МГц. При этом в указанном диапазоне рабочих частот у датчика была равномерная амплитудно-частотная характеристика. Проведение испытаний датчика с экранированными катушками индуктивности и катушками индуктивности без электростатического экрана показал, что установка катушек индуктивности 2, 3 в электростатические экраны 4, 5 позволяет снизить в несколько раз уровень помех, воздействующих на эти катушки индуктивности.

1. Датчик частичных разрядов, содержащий размещенную внутри электростатического экрана катушку индуктивности, отличающийся тем, что он снабжен П-образным ферритовым сердечником и второй катушкой индуктивности, размещенной внутри второго электростатического экрана, при этом катушки индуктивности установлены на параллельно расположенных продольных частях П-образного ферритового сердечника и смещены одна относительно другой по направлению оси симметрии, обмотки катушек индуктивности соединены последовательно, а свободные выводы катушек подключены к выходному кабелю, оплетка которого соединена с электростатическими экранами.

2. Датчик частичных разрядов по п.1, отличающийся тем, что одна катушка индуктивности смещена в сторону поперечной части П-образного ферритового сердечника, а другая катушка индуктивности смещена в сторону края продольной части сердечника, на которой она установлена.