一种变压器绕组绝缘纸板微水分测量传感器

一种变压器绕组绝缘纸板微水分测量传感器

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戴恒震

大连理工大学\"

摘要关键词

孙宝元

大连

李万全

机械工程学院

##$%&’(

介绍一种测量微水分的电容式传感器)它利用同一平面上两平行电极形成的边缘电场感应被测纸板水分变化)体积小)电容传感器

微水分

绝缘纸板

灵敏度高)安装方便*由它构成的微水分测量系统)可以用于大型变压器绕组现场干燥过程中的绝缘纸板微水分检测*

+,-./012013-4/516.7306/851-6.91-//:041;02<14./201=-1>06?/

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以检测微水分的传感器除了足够灵敏外)还要小巧%便

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!引

言

于安装*

大型电力变压器以绝缘纸板为主要绝缘材料)绝缘纸板中的过多的残留水分是变压器正常工作的最大隐患之一)在变压器的制造过程中)要对由绕组和绝缘结构构成的变压器器身进行整体干燥)使绝缘纸板含水质量分数低于%尽Y&\"*特别是绕组中的绝缘纸板)

管尺寸较小)但因其处于绕组包围中)干燥的速度较慢*而其残留水分直接影响变压器的性能和可靠性*为实时了解绝缘纸板的干燥程度)应有相应的测量系统*

缘绝纸板中的水分对其介电特性影响很大)含水的绝缘纸板在外电场作用下会发生界面极化)在交变

#$电场中会产生介电损耗#*而电容式传感器又可以做

得较小)所以用介电方法测量特定位置的微水分非常适合*为此我们开发了用介电方法在线检测绕组绝缘纸板微水分的测量系统*它由低频正弦驱动信号源%传感器%调理电路%数据采集卡%微机及相关算法等构成*

由于绕组内绝缘纸板周围空间很小)安装不便)所

!中国输变电行业技术攻关课题\"Y)%#%&##(*L+,

期增刊一种变压器绕组绝缘纸板微水分测量传感器

空气!可称为平衡电容\"两者串联起来构成交流分!#

其等效电路如图$所示!图中的%为绝缘纸压电路!$为调理电路中的取样电阻!其大小板的等效电阻&%#为$幅值/)当频率*+$.’(,-0的正弦驱动信号01

接到测量电容\"的一极.的一极接地2时!在4\"’31$#

的另一极连接点可得到的响应信号05!通过双.\"\"$#层屏蔽同轴线缆引出)线缆的外屏蔽层接地!内屏蔽层这样既大大减少外界接与05等电位的屏蔽电压06!温度及电磁干扰!又便于信号较长距离传输)05可用表达7式2$4

0#89$:#;*\"#

5+

%%$<%#89$:#;*\"$89$:#;*\"#

01

2$4把驱动信号和感应信号05接入调理电路后可得

出感应信号与驱动信号相位差以及两信号的幅值电压!

通过数据采集卡把相位.幅值及温度数据送入微机)利用式2#4可得%$

7$=>?6@8=#

42$:%#48=6A3@2#;*\"#4%+2$#2#4

$

<=<#=>?6@式中

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B05BB0&@为

01与05的相位差)于是根据1B

文献C#D可得7E

F+$#;*%$\"2G4

#

则纸板的平均水分质量分数可由式2H4求出CGD

!

式中的I为相关系数)

5+#;*I2E

F4$JHG

2H4

K传感器的结构与安装

平面上附有两条平行铜片电极!直接与纸板接触!分别为测量电容\"$

的驱动极和感应极!两电极中心线的距离决定其感应深度!根据绕组绝缘纸板的厚度2LG554

选为/55)传感器壳体及夹持弯板接屏蔽电压!壳体内一侧的小型空气平板电容平衡电容\"#!夹持弯板由弹簧钢片制成!

上面分布网孔以利于被测纸板的水分散失)它既不影响测量灵敏度!

又不占很大空间!而且使传感器安装方便)传感器的外形尺寸约为/M55N$/55NG55)从而适应了变压器绕组内空间狭小.传感器的安装不便的条件)