CN105806467A - 一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电抗器设备状态技术领域，特指一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置及测量方法,包括设于变压器油箱上的电抗器铁芯、光纤振动传感器、光纤耦合器、光纤光栅调解仪与计算机，电抗器铁芯与光纤振动传感器对应设置，光纤振动传感器连接于光纤耦合器，光纤耦合器连接于光纤光栅调解仪，光纤光栅调解仪连接于计算机。本发明采用当电抗器运行时，电抗器铁芯产生振动，并通过光纤振动传感器将振动力传至光纤耦合器，再通过光纤耦合器传至光纤光栅调解仪，再通过计算机得出测量结果，非常精确，有效掌握电抗器铁芯振动的特点。

Description

一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及电抗器设备状态技术领域，特指一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置及测量方法。

背景技术

目前，随着我国超、特高压电网的建设，对高压并联电抗器的需求也在相应的增加。电力系统中的并联电抗器，用于吸收系统中的容性无功功率、限制过电压、抑制同步电机带轻载时可能出现的自励磁现象，起到稳定和保护电力系统的作用，在电力系统中是不可缺少的电气设备。

与变压器相比，并联电抗器的振动问题更加突出，这与其结构有关。除了铁芯磁致伸缩导致铁芯振动外，由于分段铁芯饼之间存在着交变磁场的吸引力，因此振动一般要比同容量变压器高出10DB左右。

高压并联电抗器振动过大可能会对设备造成损害。有一些故障，如瓦斯继电器误动、高压引线均压环接地铝片断裂、穿缆引线绝缘磨损、芯块接地片松脱以及铁芯限位装置放电等都是长期振动造成的结果。

高压并联电抗器振动异常增大时，预示着设备内部可能存在缺陷。例如紧固铁芯的螺钉发生松动，硅钢片发生变形或弯曲，发生短路或铁芯多点接地等故障时，都会造成铁芯的振动导常变大。

目前，国内针对电抗器铁芯的振动仅在设计阶段采用理论计算的方法进行估算，电抗器投运后只能通过测量油箱壁的振动，不能直接测量铁芯的振动信号，难于掌握电抗器铁芯的振动的特点，无法为铁芯电抗器减振措施和铁芯故障诊断的研究提供数据基础。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置及测量方法，该测量装置能够测量高压并联电抗器铁芯的振动信号，为铁芯电抗器减振措施和铁芯故障诊断提供有效的铁芯振动测量方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置，包括设于变压器油箱上的电抗器铁芯、光纤振动传感器、光纤耦合器、光纤光栅调解仪与计算机，电抗器铁芯与光纤振动传感器对应设置，光纤振动传感器连接于光纤耦合器，光纤耦合器连接于光纤光栅调解仪，光纤光栅调解仪连接于计算机。

进一步而言，所述光纤振动传感器通过光纤耦合器连接有内部连接光纤，内部连接光纤通过油箱出线装置连接有外部连接光纤，外部连接光纤连接于光纤光栅调解仪，通过光纤光栅调解仪对光纤信号进行解析并计算测量其加速度。

进一步而言，所述光纤振动传感器固定安装于光纤振动传感器基座上，光纤振动传感器基座上设有基座安装固定孔与振动传感器安装螺孔，光纤振动传感器通过螺栓配合振动传感器安装螺孔安装于光纤振动传感器基座上，光纤振动传感器基座通过螺栓配合基座安装固定孔安装于电抗器铁芯的铁芯横梁与压梁上。

进一步而言，所述油箱出线装置包括法兰盘、接口板与保护罩，法兰盘、接口板与保护罩均采用304不锈钢材质制成，法兰盘一端设有直径120mm的通孔，且连接于变压器油箱，法兰盘另一端设有6个M8螺纹孔，接口板为圆形结构，接口板直径为188mm，厚度为5mm，接口板上设有6个直径为10mm连接孔，6个M8螺纹孔与6个直径为10mm连接孔对应设置，接口板中间设有12个光纤接口通道，保护罩一端设有6个直径为9.5mm的通孔，且连接于法兰盘(9)，保护罩另一端设有6个均布M6深10mm螺孔，保护罩侧壁上设有M25出线孔。

进一步而言，所述光纤耦合器采用Fc/Apc光纤接头，内部连接光纤与外部连接光纤均采用单模，光纤长度为10m，光纤光栅调解仪采用MicronOptics光纤光栅传感解调仪，型号sm130，波长范围1520-1580nm，4通道，传感器最大容量15，光纤振动传感器采用采用MicronOptics光纤光栅加速度传感器，型号OS7100，长度为238mm，宽度为9mm，厚度为19mm。

进一步而言，所述光纤振动传感器基座采用304不锈钢材质制成，长度为38mm，宽度为38mm，厚度为26mm，基座安装固定孔采用孔径为7mm，孔深为18mm，光纤振动传感器基座四面分别设有振动传感器安装螺孔，振动传感器安装螺孔采用英制10～32螺纹孔。

进一步而言，一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置的测量方法，当电抗器运行时，电抗器铁芯产生振动，并经过刚性连接传导至铁芯横梁与压梁，通过检测铁芯横梁与压梁处的振动信号来达到测量电抗器铁芯振动率；当电抗器运行时，电抗器铁芯产生振动，并通过光纤振动传感器将振动力传至光纤耦合器，再通过光纤耦合器传至光纤光栅调解仪，通过光纤光栅调解仪对光纤信号进行解析并计算测量其加速度，再通过计算机得出测量结果。

本发明有益效果：

本发明采用这样的结构设置地，当电抗器运行时，电抗器铁芯产生振动，并通过光纤振动传感器将振动力传至光纤耦合器，再通过光纤耦合器传至光纤光栅调解仪，再通过计算机得出测量结果，非常精确，有效掌握电抗器铁芯振动的特点。

附图说明

图1是高压并联电抗器铁芯振动测量装置结构图；

图2是光纤振动传感器基座结构图；

图3是油箱出线装置结构图；

图4是接口板结构图；

图5是保护罩结构图；

图6是光纤振动传感器安装图。

1、电抗器铁芯；2、光纤振动传感器；3、光纤耦合器；4、内部连接光纤；5、变压器油箱；6、外部连接光纤；7、光纤光栅调解仪；8、计算机；9、法兰盘；10、接口板；11、铁芯横梁；12、压梁；13、光纤振动传感器基座；14、基座安装固定孔；15、振动传感器安装螺孔；16、保护罩；17、M25出线孔；18、连接孔；19、光纤接口通道。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

如图1所示，本发明所述一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置，包括设于变压器油箱5上的电抗器铁芯1、光纤振动传感器2、光纤耦合器3、光纤光栅调解仪7与计算机8，电抗器铁芯1与光纤振动传感器2对应设置，光纤振动传感器2连接于光纤耦合器3，光纤耦合器3连接于光纤光栅调解仪7，光纤光栅调解仪7连接于计算机8。

以上所述构成本发明基本结构。

本发明采用这样的设置，当电抗器运行时，电抗器铁芯1产生振动，并通过光纤振动传感器2将振动力传至光纤耦合器3，再通过光纤耦合器3传至光纤光栅调解仪7，再通过计算机8得出测量结果，非常精确，有效掌握电抗器铁芯振动的特点。

更具体而言，所述光纤振动传感器2通过光纤耦合器3连接有内部连接光纤4，内部连接光纤4通过油箱出线装置连接有外部连接光纤6，外部连接光纤6连接于光纤光栅调解仪7。采用这样的结构设置，通过光纤光栅调解仪7对光纤信号进行解析并计算测量其加速度。

更具体而言，如图2所示，所述光纤振动传感器2固定安装于光纤振动传感器基座13上，光纤振动传感器基座13上设有基座安装固定孔14与振动传感器安装螺孔15，光纤振动传感器2通过螺栓配合振动传感器安装螺孔15安装于光纤振动传感器基座13上，光纤振动传感器基座13通过螺栓配合基座安装固定孔14安装于电抗器铁芯1的铁芯横梁11与压梁12上。采用这样的结构设置，当电抗器运行时，电抗器铁芯1产生振动，并经过刚性连接传至铁芯横梁11与压梁12上，从而通过检测铁芯横梁11与压梁12的振动信号来达到测量电抗器铁芯1振动的目的。

更具体而言，如图3至图5所示，所述油箱出线装置包括法兰盘9、接口板10与保护罩16，法兰盘9、接口板10与保护罩16均采用304不锈钢材质制成，法兰盘9一端设有直径120mm通孔，且连接于变压器油箱5，法兰盘9另一端设有6个M8孔，接口板10为圆形结构，接口板10直径为188mm，厚度为5mm，接口板10上设有6个直径为10mm连接孔18，6个M8孔与6个直径为10mm连接孔18对应设置，接口板10中间设有12个光纤接口通道19，采用Fc/Apc光纤接头，保证密封，并可经受1.2MPA压力，防止渗漏油，保护罩16一端设有6个直径为9.5mm，且连接于法兰盘9，保护罩16另一端设有6个均布M6深10mm螺孔，用于后期加装观察盖板，保护罩16侧壁上设有M25出线孔。保护罩16的作用在于保护光纤出线。

更具体而言，所述光纤耦合器3采用Fc/Apc光纤接头，内部连接光纤4与外部连接光纤6均采用单模，光纤长度为10m，光纤光栅调解仪7采用MicronOptics光纤光栅传感解调仪，型号sm130，波长范围1520-1580nm，4通道，传感器最大容量15，光纤振动传感器2采用采用MicronOptics光纤光栅加速度传感器，型号OS7100，长度为238mm，宽度为9mm，厚度为19mm。

更具体而言，所述光纤振动传感器基座13采用304不锈钢材质制成，长度为38mm，宽度为38mm，厚度为26mm，基座安装固定孔14采用孔径为7mm，孔深为18mm，光纤振动传感器基座13四面分别设有振动传感器安装螺孔15，振动传感器安装螺孔15采用英制10～32螺纹孔采用光纤布拉格光栅测量技术FBG。工作温度-40～80℃，灵敏度16pm/g，频率范围DC～300Hz，最大操作冲击100g。尺寸238*9*19mm，重量228g，外壳材料ASTMF-15Kovar/镀金密封，尾纤长度1m(±10cm)，Fc/Apc接口，光缆弯曲半径≥17mm，安装方式英制10-32螺纹孔。

如图6所示，在铁芯横梁11与压梁12上通过螺栓连接振动传感器基座13，安装位置分别为左压梁中部、右压梁下部，铁芯横梁11中部与下部，避开电抗器器身上端部的高电压区域，同时测点分布左、中、右，能够对电抗器铁芯1的振动信号全方位的测量。采用这样的结构设置，当电抗器运行时，电抗器铁芯1产生振动，并经过刚性连接传导至铁芯横梁11与压梁12，通过检测铁芯横梁11与压梁12处的振动信号来达到测量电抗器铁芯1振动率。

以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置，包括设于变压器油箱(5)上的电抗器铁芯(1)、光纤振动传感器(2)、光纤耦合器(3)、光纤光栅调解仪(7)与计算机(8)，其特征在于：所述电抗器铁芯(1)与光纤振动传感器(2)对应设置，所述光纤振动传感器(2)连接于光纤耦合器(3)，所述光纤耦合器(3)连接于光纤光栅调解仪(7)，所述光纤光栅调解仪(7)连接于计算机(8)。

2.根据权利要求1所述一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置，其特征在于：所述光纤振动传感器(2)通过光纤耦合器(3)连接有内部连接光纤(4)，所述内部连接光纤(4)通过油箱出线装置连接有外部连接光纤(6)，所述外部连接光纤(6)连接于光纤光栅调解仪(7)。

3.根据权利要求2所述一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置，其特征在于：所述光纤振动传感器(2)固定安装于光纤振动传感器基座(13)上，所述光纤振动传感器基座(13)上设有基座安装固定孔(14)与振动传感器安装螺孔(15)，所述光纤振动传感器(2)通过螺栓配合振动传感器安装螺孔(15)安装于光纤振动传感器基座(13)上，所述光纤振动传感器基座(13)通过螺栓配合基座安装固定孔(14)安装于电抗器铁芯(1)的铁芯横梁(11)与压梁(12)上。

4.根据权利要求2所述一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置，其特征在于：所述油箱出线装置包括法兰盘(9)、接口板(10)与保护罩(16)，所述法兰盘(9)、接口板(10)与保护罩(16)均采用304不锈钢材质制成，所述法兰盘(9)一端设有120mm的通孔，且连接于变压器油箱(5)，所述法兰盘(9)另一端设有6个M8螺纹孔，所述接口板(10)为圆形结构，所述接口板(10)直径为188mm，厚度为5mm，所述接口板(10)上设有6个直径为10mm连接孔(18)，所述6个M8螺纹孔与6个直径为10mm连接孔(18)对应设置，所述接口板(10)中间设有12个光纤接口通道(19)，所述保护罩(16)一端设有6个直径为9.5mm的通孔，且连接于法兰盘(9)，所述保护罩(16)另一端设有6个均布M6深10mm螺孔，所述保护罩(16)侧壁上设有M25出线孔。

5.根据权利要求2所述一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置，其特征在于：所述光纤耦合器(3)采用Fc/Apc光纤接头，所述内部连接光纤(4)与外部连接光纤(6)均采用单模，光纤长度为10m，所述光纤光栅调解仪(7)采用MicronOptics光纤光栅传感解调仪，型号sm130，波长范围1520-1580nm，4通道，传感器最大容量15，所述光纤振动传感器(2)采用采用MicronOptics光纤光栅加速度传感器，型号OS7100，长度为238mm，宽度为9mm，厚度为19mm。

6.根据权利要求3所述一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置，其特征在于：所述光纤振动传感器基座(13)采用304不锈钢材质制成，长度为38mm，宽度为38mm，厚度为26mm，所述基座安装固定孔(14)采用孔径为7mm，孔深为18mm，所述光纤振动传感器基座(13)四面分别设有振动传感器安装螺孔(15)，所述振动传感器安装螺孔(15)采用英制10～32螺纹孔。

7.根据权利要求1～6所述一种高压并联电抗器铁芯振动测量装置的测量方法，其步骤如下：

当电抗器运行时，电抗器铁芯(1)产生振动，并经过刚性连接传导至铁芯横梁(11)与压梁(12)，通过检测铁芯横梁(11)与压梁(12)处的振动信号来达到测量电抗器铁芯(1)振动率；

当电抗器运行时，电抗器铁芯(1)产生振动，并通过光纤振动传感器(2)将振动力传至光纤耦合器(3)，再通过光纤耦合器(3)传至光纤光栅调解仪(7)，通过光纤光栅调解仪(7)对光纤信号进行解析并计算测量其加速度，再通过计算机(8)得出测量结果。