一种用于开关柜内XLPE电力电缆的复合电流传感器的制作方法

本发明专利属于变电设备带电监测领域，涉及电力电缆，尤其是电力开关柜内XLPE电力电缆局部放电在线监测方法。

背景技术：

随着部分交联聚乙烯(XLPE)电力电缆运行时间的逐渐增加；由电缆附件以及电缆本体绝缘故障引发的电力事故也在不断的增加，尤以电缆附件发生事故为多。

监测XLPE电缆内的局部放电可以很好的反映电缆的绝缘状态，国内外专家学者及国际电力权威机构一致认为局部放电试验是XLPE电力电缆绝缘状况评价的最佳方法。然而，国内电缆局部放电在线监测技术起步于十几年前，如何在线诊断电缆及其附件的绝缘状况,及时发现故障隐患，具有非常重要的现实意义。

当XLPE电缆绝缘内部存在缺陷时，会导致局部放电的发生。局部放电发生时，会在电缆内产生脉冲电流。因此，XLPE电缆局放的监测方法有一种高频电流法。高频电流法直接监测电缆内局部放电发生时的脉冲电流，能更加真实地反映脉冲波形等特点，正在被广泛的研究和应用。

高频电流法监测XLPE电缆局部放电的原理是，将高频电流传感器(罗戈夫斯基线圈)放在电缆终端侧，让电缆蔽层的接地线或者未屏蔽的单相电缆穿过，线圈耦合局放脉冲电流周围产生的电磁场信号，来监测XLPE电缆局部放电信号。高频电流法的监测频带通常在几十kHz到几十MHz之间，能够有效地获取局部放电的脉冲电流信号，高频电流传感器安装简便，是一种非侵入式的监测方法，安全可靠。目前，在开关柜内应用还处于研究阶段，且开关柜内结构紧凑，已运行的开关柜并未预留高频电流传感器的安装位置。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，发明了一种结合了高频电流互感器和零序电流互感器的复合电流传感器。该传感器同时监测工频电流和高频电流，且安装方便，不改变开关柜内结构，能够在现有开关柜内进行安装，实现电力电缆局部放电监测和工频小信号电流监测。方便了运维人员巡视、保障开关柜健康无故障运行。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种用于开关柜内XLPE电力电缆的复合电流传感器，包括磁芯、高频电流互感器线圈、零序电流互感器线圈，在磁芯上绕制匝数较少、线径粗的高频电流互感器线圈，高频电流互感器线圈通过同轴电缆引出，在高频电流互感器线圈的外侧磁芯上绕制匝数多、线径细的零序电流互感器线圈，零序电流互感器线圈通过导线引出，在零序电流互感器线圈外侧浇注环氧树脂。

一种用于开关柜内XLPE电力电缆的复合电流传感器的安装方法，将复合传感器套接在XLPE电缆终端电缆分叉处，避开电缆屏蔽层接地线。

本发明以整合零序电流互感器和高频电流互感器为核心，主要部件为环形磁性、工频感应线圈、高频感应线圈及外壳二次端子等。本发明选取铁氧体为高频线圈和工频感应线圈的磁芯。两个线圈分别绕制在磁芯上，同时用环氧树脂封装，两个线圈中心频率不同，正常工作时不相互影响。

(1)本项目通过将复合电流传感器套接在XLPE电缆终端电缆分叉处，避开电缆屏蔽层接地线，为一种非侵入式的监测方法，安全可靠。该方法克服了超声波法、超高频法等不能监测电缆全长的缺点，且抗干扰性强，能更加真实地反映局部放电波形。

(2)为了改善高频电流传感器性能，在确定线圈带宽后，需要选取磁性材料，本文拟选取锰锌铁氧体或镍锌铁氧体为电流传感器磁芯。

(3)复合电流传感器将高频电流互感器和零序电流互感器合为一体，避免了开关柜在未预留高频传感器安装位置的情况下，高频电流传感器安装困难的问题，同时最大限度靠近开关柜内XLPE电缆接头部位，监测灵敏。

(4)高频电流传感器引出线为带屏蔽的单芯电缆，匹配阻抗50欧姆，零序电流互感器引出线为普通的铜导线。

本发明的优点和积极效果是：

1、本复合电流传感器解决了运维人员对开关柜内XLPE电力电缆在线监测困难的问题，克服了现有红外、紫外、超声、特高频技术进行监测的缺陷，有效地监控电力电缆的健康状况，避免开关柜内电力电缆因绝缘故障引发的停电及重大事故。

2、本复合电流传感器原理简单，通过制作高频电流互感器和零序电流互感器的复合电流传感器，安装简易，不改变开关柜内结构。安装好后，能够在不停电的情况下实现对开关柜内电力电缆的局部放电在线监测，保障了电力电缆健康无故障的运行。

3.XLPE电缆局部放电在线监测系统在一定程度上提高的电气设备的智能性，替代的普通运维人员对电缆的巡视，节省了大量的劳动力，且有更高的准确性，为电网的稳定提供保障。

附图说明

图1为复合电流传感器的结构图；

图2为复合电流传感器安装位置图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本复合电流传感器将铁氧体磁芯1作为复合电流传感器的磁芯，在磁芯上首先绕制匝数较少、线径较粗的高频电流互感器线圈3，绕制好线圈后，将线圈用同轴电缆4引出，在线圈外侧绕制匝数多、线径细的零序电流互感器线圈2，绕制好后，用普通导线5引出。最后用环氧树脂将复合电流互感器浇筑。保护互感器内部的线圈。零序电流互感器的引出线为零序电流二次线；同轴电缆为高频电流互感器引出线。

本复合电流传感器的安装如图2，6为电缆终端的某一相接头，7为三相电缆接头分叉处，将复合传感器套接在电缆接头分叉处下侧，将分叉处引出的接地线8穿过复合传感器，零序电流二次引出线可测量电缆零序电流；高频电流互感器引出线可测量电缆内局部放电产生的脉冲电流信号。

所述的复合传感器故障时，不影响电力电缆线路的正常运行。

本发明经过实验室试验，完全符合《国家电网公司电力安全工作规程(变电部分)》中的要求，可在现场应用。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。