CN103217231B - 用于油浸变压器的光纤光栅测温传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于油浸变压器的光纤光栅测温传感器，其特征在于，包括光纤光栅和绝缘外壳；光纤光栅的传感光栅外部设有耐高温涂覆层，光纤光栅的尾纤外部套有耐高温的第一保护套管，传感光栅和部分尾纤封装在绝缘外壳内，绝缘外壳内填充抗有机溶剂的填充料。本发明的光纤光栅测温传感器具有良好的耐高温油浸性能，可长期放置在变压器绝缘油中使用，且可实现浸油变压器内部绕组和其他重点监控部位的直接温度测量，避免了电气类传感器间接测量的不准确、不及时和不直观的问题。

Description

用于油浸变压器的光纤光栅测温传感器

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感器，尤其涉及一种用于油浸变压器的光纤光栅测温传感器。

背景技术

电力变压器是电力系统中重要的电气设备之一，其运行状况对电力系统安全可靠运行关系极大。对于油浸式变压器，其寿命实际主要是固体绝缘的寿命。促使绝缘老化的主要因素是温度、水分和氧气，其中在变压器带负载时，热效应的作用最为突出。可以说热效应是变压器老化的决定性因素。也就是说变压器绕组绝缘的热老化速度与绕组的热点温度有关。因此，对于变压器绕组的温度实时监测，对了解油浸变压器的运行状况，并根据监测数据适当降低变压器绕组运行温度和控制绕组最高热点温度，从而延长绕组绝缘物的使用寿命显得尤为重要。由此可见，变压器绕组温度的测量对于变压器事故的预警以及及时动作有着及其重要的意义。

目前绕组温度计是一种常见的测量变压器绕组温度的专业监测仪表。由于变压器绕组本身是一个带电体，直接测量变压器绕组温度在绝缘处理具有较大难度，特别是电压等级较高的绕组，因此，绕组温度计实际上是利用热模拟测量技术来测量电力变压器绕组最热温度的。所谓热模拟测量技术是在易测量的变压器顶层油温T₀基础上，再施加一个变压器负荷电流变化的附加温升ΔT，由此二者之和T₀+ΔT即可模拟变压器最热点温度。这种温度计虽然在一定程度上弥补了基于只检测油顶层温度来推断绕组温度以作为变压器运行工况的判据的方法而导致的测量不准确、不及时、不直观的弱点，但其测试方法仍然无法改变模拟计算带来的误差，存在测试误差大的缺点，并且由于安装在变压器上的测温设备经过一段时间运行后精度降低，测量误差增大，产品长期稳定性较差，存在隐患，这将给变压器的运行带来一定程度的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中安装在变压器上的测温设备经过一段时间运行后易污染油气，精度降低，测量误差增大的缺陷，提供一种可实现浸油变压器内部绕组和其他重点监控部位的直接温度测量，且测量准确性高的光纤光栅测温传感器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种用于油浸变压器的光纤光栅测温传感器，包括光纤光栅和绝缘外壳；

所述光纤光栅的传感光栅外部设有耐高温涂覆层，所述光纤光栅的尾纤外部套有耐高温的第一保护套管，所述传感光栅和部分所述尾纤封装在所述绝缘外壳内，所述绝缘外壳内填充抗有机溶剂的填充料。

本发明所述的光纤光栅测温传感器中，所述抗有机溶剂的填充料为硅酮胶。

本发明所述的光纤光栅测温传感器中，所述抗有机溶剂的填充料为经脱泡处理后的硅酮胶。

本发明所述的光纤光栅测温传感器中，所述绝缘外壳为一开口容器，其开口的一端外侧以及置于所述绝缘外壳外的尾纤上还套有绝缘的第二保护套管。

本发明所述的光纤光栅测温传感器中，所述绝缘外壳为细石英管或陶瓷管。

本发明所述的光纤光栅测温传感器中，所述耐高温涂覆层为聚酰亚胺涂层。

本发明所述的光纤光栅测温传感器中，所述第一保护套管为聚四氟乙烯紧套管。

本发明所述的光纤光栅测温传感器中，所述第二保护套管为聚四氟乙烯螺旋管。

本发明产生的有益效果是：本发明通过在光纤光栅的传感光栅外部设耐高温涂覆层，光纤光栅的部分尾纤外部套设耐高温的第一保护套管，将光纤光栅和部分所述尾纤封装在绝缘外壳内，并在绝缘外壳内填充抗有机溶剂的填充料；使光纤光栅测温传感器具有良好的耐高温油浸性能，可长期放置在变压器绝缘油中使用，且可实现浸油变压器内部绕组和其他重点监控部位的直接温度测量，避免了电气类传感器间接测量的不准确、不及时和不直观的问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例用于油浸变压器的光纤光栅测温传感器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例用于油浸变压器的光纤光栅测温传感器，包括光纤光栅和绝缘外壳2；光纤光栅包括传感光栅1及与其连接的光纤6。传感光栅1可选用布拉格光栅。

传感光栅1外部设有耐高温涂覆层，本发明实施例中该耐高温涂覆层为聚酰亚胺涂层。涂有聚酰亚胺涂层的传感光栅1能够在高达300℃的温度下稳定工作，确保精确的温度测量且涂覆层能够确保不与化学品发生反应。

尾纤外部套有耐高温的第一保护套管3，本发明的一个实施例中第一保护套管3为聚四氟乙烯紧套管。聚四氟乙烯紧套管为耐高温光纤光栅的保护套管，其主要用于保护与聚酰亚胺类耐高温光纤光栅连接光纤的尾纤部分，增强光纤的可靠性和绝缘性。

传感光栅1和部分尾纤封装在绝缘外壳2内，绝缘外壳2内填充抗有机溶剂的填充料。该抗有机溶剂的填充料为一种惰性试剂，可长期浸泡在油气环境中使用，其主要用于对光纤光栅感温部分（即传感光栅1）提供绝缘封装保护；具体用于将聚酰亚胺类耐高温光纤光栅固定，同时将第一保护套管3与绝缘外壳2粘接。在本发明的一个较佳实施例中，抗有机溶剂的填充料为硅酮胶。

在变压器绝缘油内，含气量直接影响超高压变压器的绝缘性能，当油中存在悬浮的气泡时，在气体与液体的交界面，由于两者的介电系数不同，界面电场将产生畸变，且气体的耐电强度低，会产生气泡放电。因此，含气量成为变压器油的主要控制指标之一。60kv级以上变压器要求进行真空注油和成品试验前的静放处理，其目的就是为了消除变压器器身内部和油中气泡。因此，用于变压器绕组测温的传感器内如有气泡，将直接影响变压器电场均匀程度，造成变压器局部放电、耐压击穿，给变压器的运行带来安全隐患。为了不增加变压器油的含气量指标，在本发明的另一实施例中，将硅酮胶先进行脱泡处理，经过脱泡处理后的硅酮胶内不含任何气泡。

在上述实施例的基础上，进一步地，如图1所示，绝缘外壳2为一开口容器，其开口的一端外侧以及置于绝缘外壳2外的尾纤上还套有绝缘的第二保护套管5。本发明的一个实施例中第二保护套管5可采用聚四氟乙烯螺旋管。其一端密封裹覆绝缘外壳2的开口端，其余部分则包覆在从绝缘外壳2内伸出的尾纤。聚四氟乙烯螺旋管用于提高传感器的整体绝缘性能，并对传感器的尾纤进行二次保护。

本发明的一个实施例中，绝缘外壳2为细石英管或陶瓷管。石英或陶瓷管以及硅酮胶都是导热材料，且石英或陶瓷管的热膨胀系数与光纤光栅的基本一致，硅酮胶不影响光纤光栅本身的特性，因此，传感器的封装不会对光纤光栅本身的感温性能造成任何影响，同时提高了器件的可靠性。

本发明的用于油浸变压器的光纤光栅测温传感器可直接测量油浸变压器内部绕组和其他重点监控部位的温度。

综上，本发明具有以下优点：

1）本发明可实现油浸变压器内部绕组和其他重点监控部位的直接温度测量，避免了电气类传感器间接测量的不准确、不及时和不直观的问题；

2）传感器结构简单，工艺较容易实现；

3）本发明使用的材料均具有高绝缘性，传感器的耐压值可满足大型浸油变压器的业内要求，并且不影响大型浸油变压器本身的绝缘性能；

4）传感器具有良好的耐高温油浸性能，可长期放置在变压器绝缘油中使用。

5）本发明基于光纤光栅对温度进行测量，体积小、重量轻、抗电磁干扰能力强，对变压器不造成任何负荷。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于油浸变压器的光纤光栅测温传感器，其特征在于，包括光纤光栅和绝缘外壳，所述绝缘外壳为细石英管；

所述光纤光栅的传感光栅外部设有耐高温涂覆层，所述耐高温涂覆层为聚酰亚胺涂层，所述光纤光栅的尾纤外部套有耐高温的第一保护套管，所述传感光栅和部分所述尾纤封装在所述绝缘外壳内，所述绝缘外壳内填充抗有机溶剂的填充料，所述抗有机溶剂的填充料为经脱泡处理后的硅酮胶；

所述绝缘外壳为一开口容器，其开口的一端外侧以及置于所述绝缘外壳外的尾纤上还套有绝缘的第二保护套管；所述第二保护套管为聚四氟乙烯螺旋管。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅测温传感器，其特征在于，所述第一保护套管为聚四氟乙烯紧套管。