[发明专利]一种监测电力设备局部放电的F-P超声传感器阵列植入装置

说明书

本发明涉及一种监测电力设备局部放电的F‑P超声传感器阵列植入装置，由F‑P超声传感器支撑件、F‑P超声传感器阵列和光纤接线端组成。该阵列能够植入具有套管与电流互感器同轴结构的电力设备内部，灵敏迅速地检测电力设备套管、器身、引线、线圈等各部位因局部放电产生的超声波信号，检测范围可覆盖20kHz～300kHz超声波频带。本发明一方面解决了F‑P传感器植入电力设备内部的问题，能够在不破坏电力设备绝缘性能与气密性的前提下检测电力设备套管和本体的局部放电超声波信号；另一方面，本发明采用不同响应频率的F‑P超声传感器组成的宽频传感器阵列，相比单一频段的F‑P超声传感器，F‑P超声传感器阵列能够覆盖检测20kHz～300kHz频带的局部放电超声波信号。

技术领域

本发明涉及一种监测电力设备局部放电的F-P(法布里-珀罗(Fabry-Perot)的简称)超声传感器阵列植入装置。

背景技术

电力设备在长期运行过程中，电热老化、制造缺陷、极端环境等问题将引发绝缘劣化，进而导致电力设备发生局部放电等绝缘故障。因此，监测电力设备的局部放电，一方面有助于掌握电力设备的绝缘状态，另一方面可预警潜在的绝缘故障，对电力设备的长期稳定运行具有重大意义。电力设备发生局部放电时会产生超声波信号，而传统的超声波法往往采用固定在电力设备外壁的压电类传感器接收来自设备内部的局部放电信号，环境扰动、传播路径等都影响着超声信号的检测效果。

近几年，光纤F-P传感器在局部放电检测领域得到了一定程度的关注。光纤F-P传感器是一种体积小、灵敏度高、抗干扰能力强的光学传感器，传感原理是：当待测参量发生变化并以声压形式作用于光纤F-P传感器的光学声敏感元件时，敏感元件会发生机械振动从而导致干涉光的强度、相位等参量发生变化，检测干涉光信号即可获知变化参量的信息。光纤F-P传感器的本质是一种声传感器，其声压响应灵敏度优于传统的压电类传感器。局部放电产生的超声波信号频段范围主要集中于20kHz～300kHz，当光纤F-P传感器的响应频段在此范围内时，就可作为F-P超声传感器来替代压电类传感器检测微弱的超声波信号。目前，对F-P超声传感器的应用突破点在于如何在不破坏变压器绝缘性能与气密性的前提下，将F-P超声传感器植入电力设备，并准确、有效、广覆盖地检测局部放电超声波信号。为有效检测并定位电力设备局部放电，专利202011403856.5在变压器油箱壁面及套管伞裙处安装了16个超声波传感器检测局部放电，然而该方法仍是在变压器外壁上获取超声波信号。

电力设备因局部放电产生的超声波信号一般比较微弱，植入式传感器对超声波信号的检测更加准确有效，因此需要一种在电力设备内部植入高灵敏、广超声频段覆盖的F-P超声传感器阵列的方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种监测电力设备局部放电的F-P超声传感器阵列植入装置。本发明通过在套管与电流互感器同轴结构中增设传感器支撑件，将F-P超声传感器阵列植入具有套管与电流互感器同轴结构的电力设备，可用于检测电力设备套管和本体的因局部放电产生的20kHz～300kHz频段的超声波信号。

本发明提供一种监测电力设备局部放电的F-P超声传感器阵列植入装置。该电力设备可以是电力变压器、电抗器、互感器、六氟化硫气体绝缘封闭式组合电器、六氟化硫断路器、六氟化硫隔离开关等。为叙述简便，现以油浸式变压器为例进行说明。

本发明的监测电力设备局部放电的F-P超声传感器阵列植入装置，包括传感器支撑件、F-P超声传感器阵列、光纤接线端、托板、套管CT部分、绝缘纸板、电流互感器、光纤接线端；所述传感器支撑件为设有中心圆形通孔的圆柱形支撑件，其周向外侧壁和底部均设有通孔，所述传感器支撑件放置在所述托板上方，其底部的通孔与托板的通孔对齐并连通；绝缘纸板和电流互感器交错堆叠设置在所述传感器支撑件的上方；所述托板、绝缘纸板和电流互感器均设有中心圆形通孔，与传感器支撑件的中心圆形通孔对齐相通；套管CT部分从上至下穿过交错堆叠的绝缘纸板和电流互感器、传感器支撑件和托板的中心圆形通孔；所述F-P超声传感器阵列通过所述传感器支撑件和所述托板底部的通孔、所述传感器支撑件周向外侧壁的通孔连接光纤接线端。