CN103162867A - 一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器 - Google Patents
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Abstract
一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：该光纤温度传感器是由两个保护管，两个固定帽和传输光纤构成；所述传输光纤内设有光纤光栅；所述两个保护管分别与两个固定帽进行连接，所述两个保护管呈中空状；所述其中一个固定帽内设有中心通孔，另一个固定帽中设有凹槽，传输光纤从一个保护管的中心通孔中穿入后经一个固定帽的中心通孔处进入另一个保护管内，后由该保护管与另一个固定帽相连的凹槽内进入该固定帽中，各个部件之间通过机械连接、粘接剂连接、焊接连接中的一种或其组合进行连接而成。本发明优点：封装简单，安装、互换方便，无误差，长期运行无温度漂移，不需重新标定。
Description
技术领域
本发明涉及光纤光栅传感技术领域，涉及一种基于光纤光栅的温度传感器，尤其涉及一种在电高压环境下测温的油浸式变压器绕组用光纤温度传感器。
背景技术
电力设备在运行过程中，受电、热、自然环境、长期工作、超负荷工作等因素影响，容易导致设备老化、性能下降，可靠性降低，甚至危及系统的安全运行。如变压器、开关柜、环网柜触头或电缆接头等位置因接触不良，接触电阻增大，导致触头温升过高，引起火灾、爆炸等事故。因此，有必要对电力设备进行实时、在线监测，及时发现故障，将事故消除在萌芽状态，延长设备使用寿命。一般采用传感器对其电力设备进行安全监测。
然而传统的温度传感器不能同时满足稳定性、耐久性、既可粘贴也可埋入、分布式在线数据采集等要求。光纤光栅是一种性能良好的温度传感元件，无论在技术成熟度，还是成本上都已经取得了实质的突破。光纤光栅用于温度传感的主要优点体现在：不受电磁干扰，电绝缘性好；耐久性好；质量轻、体积轻、对结构影响小、易于布置；既可以实现点测量；绝对测量；节省线路，只用一根线就可以传送温度状态信号；信号、数据可多路传输，便于与计算机连接，单位长度上信号衰减小；灵敏度高，精度高；频带宽，信噪比高等。因此，光纤光栅技术有着广阔的应用前景。考虑到裸光纤光栅特别脆弱，尤其是抗剪能力较差，直接将其作为温度传感器无法胜任传感器布设以及恶劣的服役环境，因此，对裸光纤光栅进行封装处理，是将光纤光栅作为温度传感器推广应用的一个必然环节。
电力行业中传统的测温方法一般有安装在测温点的热电偶/热电阻或某些点式的测温装置、红外测温装置有人工巡检等，这些方法由于自身测温原理所限不可避免地存在一些无法克服的缺陷，如只能反映局部位置的温度情况，测试范围有限；对安装空间有要求，繁琐且不可靠；易受电磁干扰，影响精度等等。因此传统的测温方法和设备无法满足电力行业中适应各种苛刻的化学环境，不受电磁干扰的优点，可直接接触电气设备的各种触点、连接点，用于感知所处位置的温度监测需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，该结构适应各种苛刻的化学环境，不受电磁干扰；尺寸小，容易安装到传统测温难以到达的部位；设计在使用时具有易安装、光纤通讯插入损耗低、密封性好；可直接接触电气设备的各种触点、连接点，用于感知所处位置的温度监测等功能。
本发明提供了一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：该光纤温度传感器是由两个保护管，两个固定帽和传输光纤构成；所述传输光纤内设有光纤光栅；所述两个保护管分别与两个固定帽进行连接，所述两个保护管呈中空状；所述其中一个固定帽内设有中心通孔，另一个固定帽中设有凹槽，传输光纤从一个保护管的中心通孔中穿入后经一个固定帽的中心通孔处进入另一个保护管内，后由该保护管与另一个固定帽相连的凹槽内进入该固定帽中，各个部件之间通过机械连接、粘接剂连接、焊接连接中的一种或其组合进行连接而成。
所述两个保护帽分别为前端固定帽和后端固定帽，所述两个保护管分别为中端保护管和尾纤保护管；在前端固定帽内设有凹槽，在尾纤保护管内设有中心通孔。。
所述前端保护帽与中端保护管之间通过机械、粘接剂、焊接连接中的一种进行连接；所述后端保护帽与中端保护管之间通过机械、粘接剂、焊接连接中的一种进行连接。。
在中端保护管中设有耐高温绝缘材料层；在中端保护管上设有开孔。
所述传输光纤与尾纤保护管之间通过机械、粘接剂、焊接连接中的一种进行连接；所述尾纤保护管与后端保护帽之间通过机械、粘接剂、焊接连接中的一种进行连接。
在尾纤保护管上设有开孔，尾纤保护管中设有耐高温绝缘材料层。
所述传输光纤采用石英玻璃制造的单模光纤或者采用石英玻璃制造的多模光纤中的一种。
有多根传输光纤同时设置在该油浸式变压器绕组用光纤温度传感器中。
所述粘接剂为高温粘接剂、树脂粘接剂、塑料粘接剂、金属粘接剂、硅胶粘接剂中的一种。
本发明的优点：
本发明所述的油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，与现有技术相比具有以下优点，适应各种苛刻的化学环境，不受电磁干扰；尺寸小，容易安装到传统测温难以到达的部位；设计在使用时具有易安装、光纤通讯插入损耗低、密封性好；可直接接触电气设备的各种触点、连接点，用于感知所处位置的温度监测等功能。同时，该发明在高温高电磁环境下的油浸式变压器中长期可靠地监测热点温度，并具有封装简单可靠，安装、互换方便，无误差，长期运行无温度漂移，不需重新标定等优点，满足变压器绕组温度监测使用的要求，解决现有温度传感器不能直接监测热点，温度误差大，需要重新标定等问题。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是油浸式变压器绕组用光纤温度传感器整体结构示意图；
图2是油浸式变压器绕组用光纤温度传感器分体结构示意图；
图3是油浸式变压器绕组用光纤温度传感器的中端保护管结构示意图；
图4是油浸式变压器绕组用光纤温度传感器中尾纤保护管的结构示意图；
图5是油浸式变压器绕组用光纤温度传感器中前端固定帽的结构示意图；
图6是油浸式变压器绕组用光纤温度传感器中后端固定帽的结构示意图；
其中：
1为前端固定帽， 2为中端保护管， 3为后端固定帽， 4为尾纤保护管， 5为传输光纤， 6为光纤光栅，
7为中端保护管的耐高温绝缘材料层，8为中端保护管上的开孔，
9为尾纤保护管的耐高温绝缘材料层，10为尾纤保护管上的开孔，
11为中心通孔，12为凹槽。
具体实施方式
实施例1
图1是本发明一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器整体结构示意图；图2是本发明一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器分体结构示意图；
如图1和图2所示：一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：该光纤温度传感器是由两个保护管2和4，两个固定帽1和3和传输光纤5构成;所述传输光纤5内设有光纤光栅6;所述两个保护管2和4分别与两个固定帽1和3进行连接，所述两个保护管2和4呈中空状；所述其中一个固定帽3内设有中心通孔11，另一个固定帽1中设有凹槽12，传输光纤5从一个保护管4的中心通孔11中穿入后经一个固定帽3的中心通孔11处进入另一个保护管2内，后由该保护管2与另一个固定帽1相连的凹槽12内进入该固定帽1中，各个部件之间进行连接而成。
具体实施例中：所述两个保护帽1和3分别为前端固定帽1和后端固定帽3，所述两个保护管2和4分别为中端保护管2和尾纤保护管4；在前端固定帽1内设有凹槽12，在尾纤保护管4内设有中心通孔11。
具体实施例中：所述前端保护帽1与中端保护管2之间通过机方式进行连接。
具体实施例中：所述后端保护帽3与中端保护管2之间通过机械方式进行连接。
如图3所示的一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，所述在中端保护管2中可设有耐高温绝缘材料层7；所述在中端保护管2上可设有开孔8。
具体实施例中：所述传输光纤5与尾纤保护管4之间通过粘接剂进行连接。
具体实施例中：所述尾纤保护管4与后端保护帽3之间通过焊接方式进行连接。
如图4所示的一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其中：所述在尾纤保护管4上设有开孔10，所述在尾纤保护管4中设有耐高温绝缘材料层9。
具体实施例中：所述传输光纤5采用石英玻璃制造的单模光纤。
具体实施例中：所述可以有3根传输光纤5同时设置在该油浸式变压器绕组用光纤温度传感器中。
具体实施例中：所述一个油浸式变压器绕组用光纤温度传感器分布在光缆中的同一根传输光纤5上。
具体实施例中：所述粘接剂为高温粘接剂。
实施例2
图1是本发明一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器整体结构示意图；图2是本发明一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器分体结构示意图；
如图1和图2所示：一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：该光纤温度传感器是由两个保护管2和4，两个固定帽1和3和传输光纤5构成;所述传输光纤5内设有光纤光栅6;所述两个保护管2和4分别与两个固定帽1和3进行连接，所述两个保护管2和4呈中空状；所述其中一个固定帽3内设有中心通孔11，另一个固定帽1中设有凹槽12，传输光纤5从一个保护管4的中心通孔11中穿入后经一个固定帽3的中心通孔11处进入另一个保护管2内，后由该保护管2与另一个固定帽1相连的凹槽12内进入该固定帽1中，各个部件之间进行连接而成。
具体实施例中：所述两个保护帽1和3分别为前端固定帽1和后端固定帽3，所述两个保护管2和4分别为中端保护管2和尾纤保护管4；在前端固定帽1内设有凹槽12，在尾纤保护管4内设有中心通孔11。
具体实施例中：所述前端保护帽1与中端保护管2之间通过粘接剂进行连接。
具体实施例中：所述后端保护帽3与中端保护管2之间通过粘接剂进行连接。
如图3所示的一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，所述在中端保护管2中设有耐高温绝缘材料层7。
具体实施例中：所述传输光纤5与尾纤保护管4之间通过机械方式进行连接。
具体实施例中：所述尾纤保护管4与后端保护帽3之间通过机械方式进行连接。
如图4所示的一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其中：所述在尾纤保护管4中设有耐高温绝缘材料层9。
具体实施例中：所述传输光纤5为石英玻璃制造的多模光纤。
具体实施例中：所述1根传输光纤5设置在该油浸式变压器绕组用光纤温度传感器中。
具体实施例中：所述2个油浸式变压器绕组用光纤温度传感器分布在光缆中的同一根传输光纤5上。
具体实施例中：所述粘接剂为硅胶粘接剂。
实施例3
图1是本发明一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器整体结构示意图；图2是本发明一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器分体结构示意图；
如图1和图2所示：一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：该光纤温度传感器是由两个保护管2和4，两个固定帽1和3和传输光纤5构成;所述传输光纤5内设有光纤光栅6;所述两个保护管2和4分别与两个固定帽1和3进行连接，所述两个保护管2和4呈中空状；所述其中一个固定帽3内设有中心通孔11，另一个固定帽1中设有凹槽12，传输光纤5从一个保护管4的中心通孔11中穿入后经一个固定帽3的中心通孔11处进入另一个保护管2内，后由该保护管2与另一个固定帽1相连的凹槽12内进入该固定帽1中，各个部件之间连接而成。
具体实施例中：所述两个保护帽1和3分别为前端固定帽1和后端固定帽3，所述两个保护管2和4分别为中端保护管2和尾纤保护管4；在前端固定帽1内设有凹槽12，在尾纤保护管4内设有中心通孔11。
具体实施例中：所述前端保护帽1与中端保护管2之间通过焊接方式进行连接。
具体实施例中：所述后端保护帽3与中端保护管2之间通过焊接方式进行连接。
如图3所示的一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，所述在中端保护管2中设有耐高温绝缘材料层7；所述在中端保护管2上设有开孔8。
具体实施例中：所述传输光纤5与尾纤保护管4之间通过粘接剂进行连接。
具体实施例中：所述尾纤保护管4与后端保护帽3之间通过机械方式进行连接。
如图4所示的一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其中：所述在尾纤保护管4上设有开孔10，所述在尾纤保护管4中设有耐高温绝缘材料层9。
具体实施例中：所述传输光纤5为石英玻璃制造的单模光纤。
具体实施例中：所述有5根传输光纤5同时设置在该油浸式变压器绕组用光纤温度传感器中。
具体实施例中：所述1个油浸式变压器绕组用光纤温度传感器设置在光缆中的同一根传输光纤5上。
具体实施例中：所述粘接剂为金属粘接剂。
实施例4
图1是本发明一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器整体结构示意图；图2是本发明一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器分体结构示意图；
如图1和图2所示：一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：该光纤温度传感器是由两个保护管2和4，两个固定帽1和3和传输光纤5构成;所述传输光纤5内设有光纤光栅6;所述两个保护管2和4分别与两个固定帽1和3进行连接，所述两个保护管2和4呈中空状；所述其中一个固定帽3内设有中心通孔11，另一个固定帽1中设有凹槽12，传输光纤5从一个保护管4的中心通孔11中穿入后经一个固定帽3的中心通孔11处进入另一个保护管2内，后由该保护管2与另一个固定帽1相连的凹槽12内进入该固定帽1中，各个部件之间连接而成。
具体实施例中：所述两个保护帽1和3分别为前端固定帽1和后端固定帽3，所述两个保护管2和4分别为中端保护管2和尾纤保护管4；在前端固定帽1内设有凹槽12，在尾纤保护管4内设有中心通孔11。
具体实施例中：所述前端保护帽1与中端保护管2之间通过焊接连接方式进行连接。
具体实施例中：所述后端保护帽3与中端保护管2之间通过机械方式进行连接。
如图3所示的一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，所述在中端保护管2中设有耐高温绝缘材料层7。
具体实施例中：所述传输光纤5与尾纤保护管4之间通过机械方式进行连接。
具体实施例中：所述尾纤保护管4与后端保护帽3之间通过机械方式进行连接。
如图4所示的一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其中：所述在尾纤保护管4中设有耐高温绝缘材料层9。
具体实施例中：所述传输光纤5为石英玻璃制造的多模光纤。
具体实施例中：所述有1根传输光纤5设置在该油浸式变压器绕组用光纤温度传感器中。
具体实施例中：所述1个油浸式变压器绕组用光纤温度传感器设置在光缆中的同一根传输光纤5上。
综上所述，与现有技术相比具有以下优点，该结构适应各种苛刻的化学环境，不受电磁干扰；尺寸小，容易安装到传统测温难以到达的部位；设计在使用时具有易安装、光纤通讯插入损耗低、密封性好；可直接接触电气设备的各种触点、连接点，用于感知所处位置的温度监测等功能。同时，该发明在高温高电磁环境下的油浸式变压器中长期可靠地监测热点温度，并具有封装简单可靠，安装、互换方便，无误差，长期运行无温度漂移，不需重新标定等优点，满足变压器绕组温度监测使用的要求，解决现有温度传感器不能直接监测热点，温度误差大，需要重新标定等问题。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：该光纤温度传感器是由两个保护管，两个固定帽和传输光纤构成；所述传输光纤内设有光纤光栅；所述两个保护管分别与两个固定帽进行连接，所述两个保护管呈中空状；所述其中一个固定帽内设有中心通孔，另一个固定帽中设有凹槽，传输光纤从一个保护管的中心通孔中穿入后经一个固定帽的中心通孔处进入另一个保护管内，后由该保护管与另一个固定帽相连的凹槽内进入该固定帽中，各个部件之间通过机械连接、粘接剂连接、焊接连接中的一种或其组合进行连接而成。
2.按照权利要求1所述的油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：所述两个保护帽分别为前端固定帽和后端固定帽，所述两个保护管分别为中端保护管和尾纤保护管；在前端固定帽内设有凹槽，在尾纤保护管内设有中心通孔。
3.按照权利要求1、2所述的油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：所述前端保护帽与中端保护管之间通过机械、粘接剂、焊接连接中的一种进行连接；所述后端保护帽与中端保护管之间通过机械、粘接剂、焊接连接中的一种进行连接。
4.按照权利要求1、2所述的油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：在中端保护管中设有耐高温绝缘材料层；在中端保护管上设有开孔。
5.按照权利要求1、2所述的油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：所述传输光纤与尾纤保护管之间通过机械、粘接剂、 焊接连接中的一种进行连接；所述尾纤保护管与后端保护帽之间通过机械、粘接剂、焊接连接中的一种进行连接。
6.按照权利要求1、2所述的油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：在尾纤保护管上设有开孔，尾纤保护管中设有耐高温绝缘材料层。
7.按照权利要求1、2所述的油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：所述传输光纤采用石英玻璃制造的单模光纤或者采用石英玻璃制造的多模光纤中的一种。
8.按照权利要求1、2所述的油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：有多根传输光纤同时设置在该油浸式变压器绕组用光纤温度传感器中。
9.按照权利要求1、2所述的油浸式变压器绕组用光纤温度传感器，其特征在于：所述粘接剂为高温粘接剂、树脂粘接剂、塑料粘接剂、金属粘接剂、硅胶粘接剂中的一种。
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