一种用于配电变压器振动监测的嵌入式振动传感器结构总成的制作方法

1.本实用新型属于电力设备状态监测技术领域，具体涉及一种用于配电变压器振动监测的嵌入式振动传感器结构总成。


背景技术：

2.配电变压器是电力系统中的关键设备。在配电变压器服役过程中，一方面，铁芯硅钢片的磁致伸缩效应会引起铁芯周期性振动；另一方面，变压器的过载、直流偏磁、投切等工况也会引起铁芯产生较为剧烈的突发性振动。变压器铁芯振动长期作用下将使得铁芯夹件、螺杆和垫脚位置产生机械性能劣化，并引起绕组松动、铁芯磨损、紧固件疲劳、局部过热、绝缘老化等机械或绝缘故障，给电力系统的稳定运行带来了极大的安全隐患。因此，提高变压器铁芯振动监测系统的可靠性对电力系统的安全稳定运行意义重大。
3.变压器铁芯振动状态监测从变压器的机械动力学特性出发，根据振动信号中所包含的设备状态信息对变压器状态进行感知，具有较高的工程应用价值。但是，受限于测量方式、测量位置、测量准确度和变压器构造等因素影响，变压器振动状态感知技术在工程推广中受到重重阻力，实际应用并不理想。
4.目前变压器铁芯振动多采用外置式测量方法。布置在变压器外壳的外置式振动传感器测量信号衰减严重，信噪比较低，变压器铁芯振动信号传递过程中发生畸变，损失大量高频分量，且受绕组、风机等其他振源干扰，导致外置式振动监测方案数据可靠性较低。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于配电变压器振动监测的嵌入式振动传感器结构总成，能够有效解决变压器振动测量方法与变压器工作环境适配性差、变压器振动传感数据可靠性低、运维难度大等缺陷，具有重要的工程经济价值。
6.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
7.本实用新型公开了一种用于配电变压器振动监测的嵌入式振动传感器结构总成，包括振动传感器、信号线、屏蔽外壳、绝缘层和绝缘固定件；屏蔽外壳设置在配电变压器的铁芯铁芯上铁轭与三相柱芯的交界处，并与配电变压器的夹件槽钢固定连接；振动传感器设在屏蔽外壳内部，并通过绝缘固定件与夹件槽钢固定连接；绝缘层填充在振动传感器与夹件槽钢和屏蔽外壳之间；信号线一端连接振动传感器，另一端通过配电变压器外壳上的穿壁法兰引出。
8.优选地，屏蔽外壳的表面设有耐腐蚀镀层。
9.优选地，信号线为双层屏蔽的同轴电缆。
10.优选地，信号线由两相铁芯芯柱中间位置电场最小处开孔引出，沿拉杆布线至穿壁法兰引出。
11.进一步优选地，信号线通过绝缘纸捆扎固定在拉杆上。
12.优选地，振动传感器设置区域的工频电场强度不高于0.12kv/cm，信号线设置区域
的工频电场强度不高于0.09kv/cm。
13.优选地，屏蔽外壳的拐角为圆角。
14.进一步优选地，圆角的曲率半径不小于8mm。
15.优选地，绝缘固定件为尼龙螺栓。
16.优选地，绝缘层为环氧树脂，绝缘层的厚度不小于5mm。
17.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
18.本实用新型公开的一种用于配电变压器振动监测的嵌入式振动传感器结构总成，根据配电变压器铁芯振动分布，整体规划了振动传感器的布置方式。由于铁芯通过配电变压器底部垫脚与外壳进行固定，在运行过程中上铁轭和芯柱上部振动较为强烈。将振动传感器分别布置于配电变压器铁芯上铁轭与三相柱芯交界处，可采集到理想的铁芯振动信号。振动传感器与变压器铁芯上夹件相融合，能够输出准确、抗干扰能力强、高信噪比的变压器铁芯振动信号。振动传感器设置在屏蔽外壳内，并通过绝缘层填充两者之间的空间，通过绝缘固定件与夹件槽钢固定连接，低局部放电水平的封装形式，能够避免加速变压器油劣化。本实用新型能够有效解决变压器振动测量方法与变压器工作环境适配性差、变压器振动传感数据可靠性低、运维难度大等缺陷，具有重要的工程经济价值。
19.进一步地，屏蔽外壳的表面设有耐腐蚀镀层，避免传感器引入，加速变压器油的劣化。
20.进一步地，信号线采用双层屏蔽的同轴电缆，能够降低工频干扰，确保信号的稳定。
21.进一步地，振动传感器设置区域的工频电场强度不高于0.12kv/cm，信号线设置区域的工频电场强度不高于0.09kv/cm，能够限制振动传感器受到的电磁干扰，保障振动传感器内压电晶体的使用寿命和确保振动信号的可靠性。
22.进一步地，屏蔽外壳的拐角为圆角，避免电场集中，在变压器遭受雷电等暂态过电压导致地电位抬升后在传感器屏蔽外壳产生放电，同时也能起到避免加速变压器油的劣化的效果。
附图说明
23.图1为本实用新型的整体结构示意图；
24.图2为本实用新型的振动传感器封装结构示意图；
25.图3为实施例的配电变压器铁芯三向振动信号最佳测点分布示意图；
26.图4为实施例的配电变压器上铁轭电场强度沿铁轭方向分布示意图。
27.图中：1-振动传感器、2-铁芯上夹件、3-信号线、4-穿壁法兰、5-拉杆、6-铁芯、7-夹件槽钢、8-屏蔽外壳、9-绝缘层、10-绝缘固定件。
具体实施方式
28.下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，其内容是对本实用新型的解释而不是限定：
29.如图1和图2，为本实用新型的用于配电变压器振动监测的嵌入式振动传感器结构总成，包括振动传感器1、信号线3、屏蔽外壳8、绝缘层9和绝缘固定件10；屏蔽外壳8设置在
配电变压器的铁芯6铁芯上铁轭与三相柱芯的交界处，并与配电变压器的夹件槽钢7固定连接；振动传感器1设在屏蔽外壳8内部，并通过绝缘固定件10与夹件槽钢7固定连接；绝缘层9填充在振动传感器1与夹件槽钢7和屏蔽外壳8之间；信号线3一端连接振动传感器1，另一端通过配电变压器外壳上的穿壁法兰4引出。
30.在本实用新型的一个较优的实施例中，屏蔽外壳8为金属材质，屏蔽外壳8的表面设有耐腐蚀镀层。
31.在本实用新型的一个较优的实施例中，信号线3为双层屏蔽的同轴电缆。
32.在本实用新型的一个较优的实施例中，信号线3由两相铁芯芯柱中间位置电场最小处开孔引出，沿拉杆5布线至穿壁法兰4引出。优选地，信号线3通过绝缘纸捆扎固定在拉杆5上。
33.在本实用新型的一个较优的实施例中，振动传感器1设置区域的工频电场强度不高于0.12kv/cm，信号线3设置区域的工频电场强度不高于0.09kv/cm。
34.在本实用新型的一个较优的实施例中，屏蔽外壳8的拐角为圆角。优选地，圆角的曲率半径不小于8mm。
35.在本实用新型的一个较优的实施例中，绝缘固定件10为尼龙螺栓。
36.在本实用新型的一个较优的实施例中，绝缘层9为环氧树脂，绝缘层9的厚度不小于5mm。
37.下面以一个具体实施例来对本实用新型进行进一步地解释说明：
38.本实施例中配电变压器的型号为s13-630，根据配电变压器铁芯6振动模式(振动强度分布)规划嵌入式振动传感器1布置位置。铁芯6通过配电变压器底部垫脚与外壳进行固定，在运行过程中上铁轭和芯柱上部振动较为强烈。将振动传感器1分别布置于配电变压器铁芯6上铁轭与三相柱芯交界处，可采集到理想的铁芯6振动信号。
39.根据配电变压器铁芯6上铁轭位置的电场强度设计振动传感器1屏蔽和布线方案。在配电变压器铁芯上夹件2位置焊接表面进行耐腐蚀镀层处理的c型钢板，形成封闭的信号线通道。振动传感器1的信号线3采用双层屏蔽的同轴电缆，降低工频干扰，确保信号的稳定。振动传感器1布置位置工频电场强度不应高于0.12kv/cm，信号线3布置位置工频电场强度不应高于0.09kv/cm。
40.嵌入式振动传感器1的金属外壳应进行圆角处理，曲率半径不应低于8mm。将振动传感器1安装于金属通道内，采用尼龙螺栓将其与夹件槽钢7进行固定，通道周围填充环氧树脂材料，确保传感器金属外壳与变压器铁芯6绝缘，环氧树脂层厚度不应低于5mm；环氧树脂应与金属通道完美贴合，不能留有空隙。
41.采用无缝金属屏蔽层护套抑制电磁干扰，环氧树脂层优化电场分布，无缝层式封装降低局部放电水平。
42.振动传感器1的传感器信号线3通道于两相铁芯6芯柱中间位置电场最小处开孔引出，沿拉杆5布线，采用绝缘纸捆扎固定，通过变压器外壳侧壁的穿壁法兰4引出，连接变压器外部的信号调制处理设备。
43.以上所述，仅为本实用新型实施方式中的部分，本实用新型中虽然使用了部分术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了方便的描述和解释本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。以上
所述仅以实施例来进一步说明本实用新型的内容，以便于更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。