变压器油中氢气及局部放电在线监测综合传感器的制作方法

本实用新型属于变压器在线监测技术领域，尤其涉及变压器油中氢气及局部放电在线监测综合传感器。

背景技术：

油浸式变压器状态在线监测主要有几种不同监测原理，最常用的有油中气体及微水含量监测，内部局部放电量监测，铁芯接地电流等等。目前这些传感器都是独立设计的，每种传感器都有自己的安装方式和结构设计，特别是油中气体及微水含量传感器和局部放电传感器都要求安装在变压器油箱上的球阀法兰上或者开孔，因此对于很多变压器智能化改造项目，在没有额外的阀门的情况下，又无法开孔，则无法安装多种传感器，也无法实现变压器的综合在线监测。

综上，现有技术存在如下问题和缺点：

(1)安装要求高，需要两个阀门或安装孔，无法实施老变压器改造；(2)传感器成本高，每个传感器都需要独立的安装部件和结构设计；(3)安装接口多，故障点多；

目前变压器油中气体监测和局部放电在线监测技术尚属于专业技术，同时掌握的厂家很少，因此都是独立设计及应用，关键就是传感器结构和制造工艺还需要改进和综合设计。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种变压器油中氢气及局部放电在线监测综合传感器，解决了设备上同时提供氢气检测通道和局部放电检测通道的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：变压器油中氢气及局部放电在线监测综合传感器，包括机壳、油中气体检测模块、局部放电检测模块和油中微水传感器，机壳设置进油孔和出油孔，油中气体检测模块设于机壳内，油中气体检测模块包括与进油孔连接的油泵、与油泵连接的脱气膜管、相应设于脱气膜管侧边的气泵和与气泵出气口相对应的氢气传感器，脱气膜管与出油孔连接，局部放电检测模块包括变压器局部放电监测套筒和变压器局部放电在线监测传感器探头，变压器局部放电监测套筒一端与机壳固定连接、另一端位于机壳外并固设所述变压器局部放电在线监测传感器探头，油中微水传感器设于机壳的侧壁上并且油中微水传感器探测端伸出机壳外。

所述机壳外侧固设有液晶触摸屏。

所述进油孔、出油孔、油中微水传感器以及变压器局部放电监测套筒一端均设置在机壳的同一面侧壁上。

本实用新型所述的变压器油中氢气及局部放电在线监测综合传感器，一种油中氢气和局部放电二合一传感器，在仅需要一个阀门的情况下很方便的安装且具有两种原理的状态监测，整套装置更适用于智能变电站的现场条件。仅需一个阀门即可在一个装置中实现两种原理的监测，而且不会互相影响，从而大大降低了系统成本，施工安装简单方便，也提升了变压器综合监测的功能和效率，可以最快速、准确地监测出变压器油中气体及微水含量、变压器局部放电等在线监测参量，并且使用、维护改造方便,本实用新型的在线检测为实时检测。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的立体结构示意图；

图3是本实用新型的立体图；

图4是局部放电检测模块使用时的结构示意图；

图5是本实用新型的立体图；

图6是本实用新型通过转接法兰连接球阀时的结构示意图；

图7是变压器局部放电监测套筒3的立体图；

图中：变压器局部放电在线监测传感器探头1、同轴电缆2、变压器局部放电监测套筒3、法兰盘4、油中微水传感器探测端5、油中微水传感器6、油泵7、机壳8、脱气膜管9、液晶触摸屏10、氢气传感器11、气泵12、进油孔13、出油孔14、线路板15、聚四氟乙烯密封圈16、变压器17、变压器壳体18、开孔19、变压器阀门 20、转接法兰21、卡套螺母22。

具体实施方式

由图1-图7所示的变压器油中氢气及局部放电在线监测综合传感器，包括机壳8、油中气体检测模块、局部放电检测模块和油中微水传感器6。

机壳8为立方体形壳体，机壳8设置进油孔13和出油孔14，机壳8设有六个侧壁，在机壳8的其中一个侧壁上设有法兰安装孔，在法兰安装孔内固设有法兰盘4，并且进油孔13和出油孔14也均设置在法兰盘4上，法兰盘4还设有中心孔和传感器安装孔。

油中气体检测模块设于机壳8内，油中气体检测模块包括与进油孔13连接的油泵7、与油泵7连接的脱气膜管9、相应设于脱气膜管 9侧边的气泵12和与气泵12出气口相对应的氢气传感器11，脱气膜管9与出油孔14连接，油泵7、脱气膜管9、气泵12和氢气传感器 11均安装于机壳8内，油泵7的进油口管道连接机壳8的进油孔13，油泵7的出油口管道连接脱气膜管9的进油口，脱气膜管9的出油口管道连接机壳8的出油孔14，气泵12相应设于脱气膜管9管壁的外侧，气泵12的进气口朝向脱气膜管9的管壁，氢气传感器11的探测端与气泵12出气口相对应，脱气膜管9为全氟树脂脱气膜管。

局部放电检测模块包括变压器局部放电监测套筒3和变压器局部放电在线监测传感器探头1，变压器局部放电监测套筒3一端与机壳8固定连接、另一端位于机壳8外并固设所述变压器局部放电在线监测传感器探头1，并且变压器局部放电监测套筒3一端穿插过法兰盘4上中心孔并伸入机壳8内且固定安装在机壳8内，变压器局部放电监测套筒3与法兰盘4中心孔之间设有三层聚四氟乙烯密封圈16，即在变压器局部放电监测套筒3外圈套第一层聚四氟乙烯密封圈16，第一层聚四氟乙烯密封圈16的外圈套上第二层聚四氟乙烯密封圈16，第二层聚四氟乙烯密封圈16的外圈套上第三层聚四氟乙烯密封圈16，以避免漏油，避免转接法兰21中心通孔中的变压器油从法兰盘4的中心孔进入机壳8内部，变压器局部放电监测套筒3采用不锈钢材料，变压器局部放电在线监测传感器探头1固设在变压器局部放电监测套筒3另一端外。

变压器局部放电监测套筒3的一端设有外螺纹，并通过外螺纹螺纹连接一个卡套螺母22，卡套螺母22固设在机壳8内。

油中微水传感器6设于机壳8的侧壁上并且油中微水传感器探测端5伸出机壳8外，具体的，油中微水传感器探测端5从法兰盘4上传感器安装孔伸出机壳8外，油中微水传感器探测端5设有外螺纹，油中微水传感器探测端5上安装螺母，螺母被挡在机壳8外，并且螺母具体被卡挡在法兰盘4外。油中微水传感器与法兰盘4固定连接或者油中微水传感器探测端5上安装的螺母与法兰盘4固定连接。

所述机壳8上固设有液晶触摸屏10。所述进油孔13、出油孔14、油中微水传感器6以及变压器局部放电监测套筒3一端均设置在机壳 8的同一面侧壁上，即设置法兰盘的那面侧壁上。

机壳8内设线路板15，线路板15上设有MCU、MCU的外围电路和为MCU提供电力的电源模块，MCU型号为arm9处理器，油中微水传感器6型号为GTM-60微量水分传感器，变压器局部放电在线监测传感器探头1型号为GTM-500超高频阀门安装式局部放电传感器，氢气传感器11型号为H2/CT-40000，油中微水传感器6、变压器局部放电在线监测传感器探头1、氢气传感器11、气泵12、油泵7 和液晶触摸屏10均与MCU电连接，其中，变压器局部放电在线监测传感器探头1通过同轴电缆2电连接MCU，同轴电缆2一端伸入变压器局部放电监测套筒3并连接所述变压器局部放电在线监测传感器探头1，MCU作为主控制器用于处理油中微水传感器6、变压器局部放电在线监测传感器探头1和氢气传感器11所采集到的各项数据， MCU作为主控制器用于控制气泵12、油泵7和液晶触摸屏10，本实用新型旨在提供同时检测油中微水、变压器局部放电和氢气的检测通道、相关的机械结构以及相关传感器的结构位置关系，MCU的型号以及相关的外围电路和用于传感器采集的放大电路、AD电路均由用户自行设计。

液晶触摸屏10用于显示测量结果，液晶触摸屏10可以显示变压器油中气体、微水含量以及变压器局部放电的实时数据和历史数据，同时可以查看历史曲线及分析诊断情况。

所述电路板可以采集包括油中气体及微水含量、变压器局部放电的变压器在线监测参数，统一汇总，并于触摸屏上显示各传感器检测结果，用户可以通过通讯方式如IEC61850、MODBUS等上送至上位机平台。

本实用新型所述的变压器油中氢气及局部放电在线监测综合传感器，安装完成后，法兰盘4通过转接法兰21连接变压器上的阀门20，并且法兰盘4、转接法兰21、变压器阀门20和变压器是从上至下依次固定连接，变压器阀门20是打开状态，此时，设置液晶触摸屏10的侧壁为机壳8的顶侧壁，设置法兰盘4的侧壁为机壳8的底侧壁，因此，进油孔13、出油孔14和油中微水传感器6均设置在机壳8的底侧壁上，变压器局部放电监测套筒3顶端向上穿插过法兰盘 4上中心孔并伸入机壳8内且固定安装在机壳8内，变压器局部放电监测套筒3底端向下伸出机壳8外，并且变压器局部放电监测套筒3 底端向下依次穿过转接法兰21的中心孔、变压器阀门20的阀孔后又穿过变压器壳体18上的开孔19并进入变压器内部，变压器局部放电在线监测传感器探头1也随之进入变压器内部，油中微水传感器探测端5向下伸入转接法兰21的中心孔内，转接法兰21的中心孔、变压器阀门20的阀孔以及变压器壳体18上的开孔19从上至下依次对应并依次连通，变压器内部的变压器油从其壳体上的开孔19进入变压器阀门20的阀孔后又进入转接法兰21的中心孔，机壳8的进油孔 13和出油孔14均与转接法兰21的中心孔连通。

工作时，油中微水传感器探测端5接触到从变压器17内部涌入转接法兰21中心孔中的变压器油并进行监测，测量变压器油中的微水含量；油中气体检测模块工作过程如下：油泵7将转接法兰21中的变压器油通过进油孔13引入机壳8内部的脱气膜管9内，脱气膜管9 利用高分子薄膜脱气原理将变压器油中溶解的特征气体分离出来，特征气体排出脱气膜管9外，通过气泵12将特征气体送至氢气传感器 11进行气体检测，气泵12工作时，气泵12的进气口吸入特征气体，气泵12的出气口朝向氢气传感器11排出特征气体，氢气传感器11 进行气体检测，同时，脱气膜管9中的变压器油又在油泵7的作用下通过出油孔14返回至转接法兰21的中心孔中，不消耗变压器油，脱气膜管9采用高分子薄膜脱气原理，使用管状结构增加接触面积，在油泵7的循环作用下大大提高了脱气效率，并达到油气平衡状态；局部放电检测模块的工作过程如下：变压器局部放电在线监测传感器探头1伸入到变压器的内部(变压器壳体18内部)，变压器局部放电在线监测传感器探头1通过变压器阀门20后与变压器壳体壁18平齐，不仅可以第一时间检测到变压器的局部放电信号，更不会影响到变压器本身的内部结构，是既准确又安全、可靠的测量方式，变压器局部放电检测到的超高频信号通过变压器局部放电监测套筒3内部的同轴电缆2直接引出；油中气体检测模块、局部放电检测模块不会互相干扰。该变压器局部放电监测套筒3的长度可以根据不同的变压器阀门20尺寸和类型定制，适用于各种新建或老变压器改造项目。