本實用新型涉及高電壓技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈。

背景技術(shù)：

高壓XLPE電纜的局部放電問題是引起高壓電纜事故的主要因素，多年來一直受到廣泛關(guān)注。究其原因，主要是由于電纜的絕緣部件存在缺陷，產(chǎn)生局部微量放電。而該放電過程加速了XLPE電纜絕緣性能劣化，最終導(dǎo)致電纜擊穿。如何測量電纜的早期局部放電現(xiàn)象，對預(yù)防電纜事故具有重要意義。另一方面，由于電力電纜中間接頭的電場應(yīng)力較為集中，是電力電纜絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，更容易產(chǎn)生絕緣故障。據(jù)統(tǒng)計，大部分的電纜絕緣擊穿問題發(fā)生在電纜中間接頭部位。因此，電纜接頭的局部放電狀態(tài)監(jiān)測是提高電纜安全運行的重點。

傳統(tǒng)的電纜局部放電檢測方法有脈沖電流法、振蕩波測試法、高頻電流法等。但是，脈沖電流法和振蕩波測試法只能用于電纜離線情況下的安全檢查，無法用于電纜接頭的在線監(jiān)測。高頻電流法適合現(xiàn)場大規(guī)模的局部放電巡檢，但是這種方法容易受外部信號干擾，難以用于實時監(jiān)測。

為提高檢測信號的靈敏度并增強抗干擾性能，可以將局放檢測傳感器放置于接頭附件內(nèi)部。內(nèi)置傳感器主要有電容式傳感器和電感式傳感器兩種。華北電力大學(xué)、重慶大學(xué)等國內(nèi)多家科研機構(gòu)和公司對電纜接頭的內(nèi)置傳感器設(shè)計做了許多研究，并提出了多種解決方案。如專利號為CN201010546445.1的中國發(fā)明專利公開了一種內(nèi)置式電纜附件局部放電檢測裝置，通過在電纜附件的外部設(shè)置一個電磁感應(yīng)傳感器，實現(xiàn)對局放信號的測量。由于該傳感器放置在電纜接頭的銅屏蔽殼內(nèi)部，可以隔離大部分的外界噪聲，因而可靠性得到很大提高。但是該方法仍存在兩個問題：一是傳感器存在方向性，而局放點的位置和方向都具有隨機性，因而測量結(jié)果不夠精確；二是雖然該傳感器的放置方式不易受到外部的電磁信號干擾，但是不能避免電纜芯線引入的高頻信號干擾。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供了一種用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈，可以實現(xiàn)全方位準確感應(yīng)電纜接頭部分發(fā)生的局部放電信號。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案。

首先，本實用新型公開了一種用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的技術(shù)方案，柔性PCB板差分感應(yīng)線圈設(shè)置于電纜接頭附件的橡膠絕緣層外側(cè)，柔性PCB板差分感應(yīng)線圈由N個差分感應(yīng)線圈單元陣列組成，N為整數(shù)，N個差分感應(yīng)線圈單元均印制于柔性PCB上，每個差分感應(yīng)線圈單元內(nèi)部由兩個對稱的線圈單元串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成，N個差分感應(yīng)線圈單元通過串聯(lián)或并聯(lián)組合后構(gòu)成柔性PCB板差分感應(yīng)線圈。

優(yōu)選的是，所述每個差分感應(yīng)線圈單元內(nèi)部由兩個對稱的線圈單元串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成，構(gòu)成結(jié)構(gòu)為：其中一個線圈單元采用順時針方向繞線，另一線圈單元采用逆時針方向繞線。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述每個差分感應(yīng)線圈單元在柔性PCB板上的布線線路呈軸對稱；所述呈軸對稱的布線線路結(jié)構(gòu)為：其中一側(cè)的線圈的布線呈順時針，另一側(cè)的線圈布線呈逆時針。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述差分感應(yīng)線圈單元采用螺旋四邊形方式繞線。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述差分感應(yīng)線圈單元采用螺旋形方式繞線。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述差分感應(yīng)線圈單元采用螺旋六邊形方式繞線。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述N個差分感應(yīng)線圈單元之間采用串聯(lián)或串/并聯(lián)的方式連接。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述柔性PCB板差分感應(yīng)線圈將具有橡膠絕緣層的電纜接頭附件全部包圍。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的外側(cè)覆著銅編織網(wǎng)，所述銅編織網(wǎng)的外側(cè)為電纜鎧裝。

在上述任一技術(shù)方案中優(yōu)選的是，所述柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的柔性PCB板的兩側(cè)覆蓋有一層硅膠，以保護其上的差分感應(yīng)線圈不被磨損。

本實用新型還公開了一種用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的安裝方法，該方法包括如下步驟：

步驟一，將柔性PCB板差分感應(yīng)線圈置放于電纜接頭附件的橡膠絕緣層外表面；

步驟二，將置放于橡膠絕緣層外表面的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈沿絕緣橡膠層四周緊密圍繞成柱體或椎體型；

步驟三，在柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的外面再繞上銅編織網(wǎng)，并引出信號線作為局放檢測傳感器的輸出。

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，為了實現(xiàn)全方位準確感應(yīng)電纜接頭部分發(fā)生的局部放電信號，本實用新型的技術(shù)方案設(shè)計了一種基于柔性PCB板的差分感應(yīng)線圈，如上所述，該柔性PCB板差分感應(yīng)線圈將電纜接頭全部包圍，電纜接頭內(nèi)部發(fā)生的局放現(xiàn)象必然在絕緣護套層產(chǎn)生一個位移電流J_D，根據(jù)Maxwell方程 ▽×H=J_D ，該位移電流引起絕緣體內(nèi)部磁場變化，進而引起差分感應(yīng)線圈中各個單元線圈輸出電壓的變化；同時，由于各個單元線圈輸出電壓不同，離局放發(fā)生點位置最近的單元線圈輸出電壓最大，較遠端的單元線圈輸出電壓較小，因而通過許多單元線圈組合后的差分感應(yīng)線圈能夠檢測出局放信號，其輸出信號的幅度能夠反映局放的放電量。由于安裝后的差分感應(yīng)線圈沿電纜軸向?qū)ΨQ，因此基于柔性PCB板的差分感應(yīng)線圈的傳感器能夠檢測到各個方向的局放信號，即傳感器沒有方向性。同時，該線圈具有很強的抗干擾能力，如接頭外部或芯線內(nèi)部的干擾信號在單元線圈上感應(yīng)出信號，則每個單元線圈上的電壓值應(yīng)基本相等，而各單元線圈經(jīng)組合后，差分感應(yīng)線圈輸出的信號幅值接近于零，因此可以很好的抑制外部干擾。

本實用新型的用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈，這種型式的傳感器用于電纜接頭局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以提高電纜接頭局放檢測的可靠性和抗干擾能力。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為按照本實用新型的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的一優(yōu)選實施例的差分感應(yīng)線圈單元PCB板的螺旋四邊形布線示意圖，其中A、B為差分感應(yīng)線圈單元的輸出端；

圖2為按照本實用新型的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的一優(yōu)選實施例的差分感應(yīng)線圈單元PCB板的螺旋形布線示意圖，其中A、B為差分感應(yīng)線圈單元的輸出端；

圖3為按照本實用新型的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的一優(yōu)選實施例的差分感應(yīng)線圈單元采用串聯(lián)方式連接成一個柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的方法，其中M1、M2、…、M16為差分感應(yīng)線圈單元，A、B為各個差分感應(yīng)線圈單元的輸出端；

圖4為按照本實用新型的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的一優(yōu)選實施例的差分感應(yīng)線圈單元采用串/并聯(lián)方式連接成一個柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的方法，其中M1、M2、…、M16為差分感應(yīng)線圈單元，A、B為各個差分感應(yīng)線圈單元的輸出端；

圖5為安裝了本實用新型的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的電纜接頭附件結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；

附圖標記：

1、橡膠絕緣層，2、柔性PCB板差分感應(yīng)線圈，3、銅編織網(wǎng)，4、電纜鎧裝。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

為了克服高壓電纜局放檢測在現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本實用新型實施例提出一種柔性PCB板差分感應(yīng)線圈，這種電磁感應(yīng)式傳感器在安裝前為平面柔性PCB板，方便生產(chǎn)、運輸和安裝。本實用新型的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的電磁感應(yīng)式傳感器由多個線圈組成，這些線圈直接通過PCB板布線實現(xiàn)，因而線圈的一致性好，并且在柔性PCB板的兩側(cè)覆蓋有一層硅膠，以保護感應(yīng)線圈不被磨損。本實用新型的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的電磁感應(yīng)式傳感器用于電纜接頭局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以提高電纜接頭局放檢測的可靠性和抗干擾能力。

本實施例設(shè)計了一種基于柔性PCB板的差分感應(yīng)線圈，該柔性PCB板差分感應(yīng)線圈將電纜接頭全部包圍，電纜接頭內(nèi)部發(fā)生的局放現(xiàn)象必然在絕緣護套層產(chǎn)生一個位移電流J_D，根據(jù)Maxwell方程 ▽×H=J_D ，該位移電流引起絕緣體內(nèi)部磁場變化，進而引起差分感應(yīng)線圈中各個單元線圈輸出電壓的變化；同時，由于各個單元線圈輸出電壓不同，離局放發(fā)生點位置最近的單元線圈輸出電壓最大，較遠端的單元線圈輸出電壓較小，因而通過許多單元線圈組合后的差分感應(yīng)線圈能夠檢測出局放信號，其輸出信號的幅度能夠反映局放的放電量。由于安裝后的差分感應(yīng)線圈沿電纜軸向?qū)ΨQ，因此基于柔性PCB板的差分感應(yīng)線圈的傳感器能夠檢測到各個方向的局放信號，即傳感器沒有方向性。同時，該線圈具有很強的抗干擾能力，如接頭外部或芯線內(nèi)部的干擾信號在單元線圈上感應(yīng)出信號，則每個單元線圈上的電壓值應(yīng)基本相等，而各單元線圈經(jīng)組合后，差分感應(yīng)線圈輸出的信號幅值接近于零，因此可以很好的抑制外部干擾。

本實施例所述的用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分線圈，柔性PCB板差分感應(yīng)線圈設(shè)置于電纜接頭附件的橡膠絕緣層外側(cè)，柔性PCB板差分感應(yīng)線圈由N個差分感應(yīng)線圈單元陣列組成，N為整數(shù)，N個差分感應(yīng)線圈單元均印制于柔性PCB上，每個差分感應(yīng)線圈單元內(nèi)部由兩個對稱的線圈單元串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成，N個差分感應(yīng)線圈單元通過串聯(lián)或并聯(lián)組合后構(gòu)成柔性PCB板差分感應(yīng)線圈。

本實施例所述的用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分線圈，每個差分感應(yīng)線圈單元內(nèi)部由兩個對稱的線圈單元串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成，其中一個線圈單元采用順時針方向繞線，另一線圈單元采用逆時針方向繞線。

本實施例所述的用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分線圈，每個差分感應(yīng)線圈單元在柔性PCB板上的布線線路呈軸對稱，其中一側(cè)的線圈的布線呈順時針，另一側(cè)的線圈布線呈逆時針，差分感應(yīng)線圈單元采用螺旋四邊形方式、螺旋形方式或螺旋六邊形方式繞線。

本實施例所述的用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分線圈，N個差分感應(yīng)線圈單元之間采用串聯(lián)或串/并聯(lián)的方式連接。

本實施例所述的用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分線圈，柔性PCB板差分感應(yīng)線圈將具有橡膠絕緣層的電纜接頭附件全部包圍。

本實施例所述的用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分線圈，柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的外側(cè)覆著銅編織網(wǎng)，銅編織網(wǎng)的外側(cè)為電纜鎧裝。

本實施例所述的用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分線圈，柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的安裝方法包括：步驟一，將柔性PCB板差分感應(yīng)線圈置放于電纜接頭附件的橡膠絕緣層外表面；步驟二，將置放于橡膠絕緣層外表面的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈沿絕緣橡膠層四周緊密圍繞成柱體或椎體型；步驟三，在柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的外面再繞上銅編織網(wǎng)，并引出信號線作為局放檢測傳感器的輸出。

本實施例所述的用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分線圈，柔性PCB板差分感應(yīng)線圈由N（N為整數(shù)）個差分感應(yīng)線圈單元陣列組成，每個差分感應(yīng)線圈單元由兩個線圈單元串聯(lián)或并聯(lián)而成：其中一個線圈單元采用順時針繞線，另一個線圈單元采用逆時針方向繞線。差分感應(yīng)線圈單元陣列通過串聯(lián)或并聯(lián)組合后，通過兩個電極輸出信號。當(dāng)外部均勻磁場作用于差分感應(yīng)線圈時，兩個線圈單元的感應(yīng)電壓相互抵消，每組差分感應(yīng)線圈輸出的電壓為零。因此，只有不均勻的磁場作用于差分感應(yīng)線圈時，才輸出感應(yīng)電壓。該柔性PCB板差分感應(yīng)線圈放置于電纜接頭附件的絕緣套管（橡膠絕緣層）外表面，沿絕緣套管四周緊密圍繞成柱體或椎體，再在外面繞上銅接地網(wǎng)（銅編織網(wǎng)），并將信號線引出至局放測量電路。

本實施例所述的用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分線圈，為了抑制外部干擾，達到最佳效果，差分感應(yīng)線圈單元內(nèi)部的兩個線圈單元在PCB板上的布線線路應(yīng)呈軸對稱。柔性PCB板差分感應(yīng)線圈中的每個差分感應(yīng)線圈單元的PCB板上的布線線路呈軸對稱，其中一側(cè)的線圈的布線呈順時針，另一側(cè)的線圈布線呈逆時針，線圈形狀可以是螺旋四邊形、螺旋形、螺旋六邊形等。其中四邊形布線的差分感應(yīng)線圈單元如圖1所示，圖1中所示A、B為差分感應(yīng)線圈單元的輸出端；其中螺旋形布線的差分感應(yīng)線圈單元如圖2所示，圖2中所示A、B為差分感應(yīng)線圈單元的輸出端。

本實施例所述的用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分線圈，柔性PCB板差分感應(yīng)線圈由許多差分感應(yīng)線圈單元組成, 多個差分感應(yīng)線圈單元可以通過并聯(lián)或串/并聯(lián)方式組成柔性PCB板差分感應(yīng)線圈，如圖3和圖4所示。圖3所示為差分感應(yīng)線圈單元采用串聯(lián)方式連接成一個柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的方法，其中M1、M2、…、M16為差分感應(yīng)線圈單元，A、B為各個差分感應(yīng)線圈單元的輸出端。圖4所示為差分感應(yīng)線圈單元采用串/并聯(lián)方式連接成一個柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的方法，其中M1、M2、…、M16為差分感應(yīng)線圈單元，A、B為各個差分感應(yīng)線圈單元的輸出端。

本實施例所述的用于檢測電纜接頭局部放電信號的柔性PCB板差分線圈，安裝時，將柔性PCB板差分感應(yīng)線圈放置于電纜接頭附件的絕緣套管（橡膠絕緣層）外表面，沿絕緣套管四周緊密圍繞成柱體或椎體，再在外面繞上銅接地網(wǎng)（銅編織網(wǎng)），并將信號線引出至局放測量電路。安裝完成后的柔性PCB板差分感應(yīng)線圈的接頭附件結(jié)構(gòu)側(cè)視圖如圖5所示，橡膠絕緣層1、柔性PCB板差分感應(yīng)線圈2、銅編織網(wǎng)3、電纜鎧裝4順序布置。由于柔性PCB板線圈在安裝后的厚度很薄，緊貼在接頭附件的絕緣層外側(cè)，因而不會對接頭附件內(nèi)部原有的電場分布造成影響。

以上所述僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非是對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本實用新型的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。