CN110044400B - 一种分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法，它包括如下步骤：计算缠绕圈数：首先根据分布式光纤传感器的测量方式对应的空间分辨率及绕组的尺寸确定每一饼线圈上缠绕光纤的圈数；缠绕光纤：根据确定的光纤的圈数和所需缠绕的类型进行缠绕，缠绕时保持光纤的拉紧力并保证每一圈之间贴紧无缝隙，在绕组导线换位处将光纤过渡到下一饼；粘贴光纤：光纤在绕组上缠绕完毕后，使用光纤测试笔进行检测无断点，则使用环氧树脂胶对光纤进行粘贴与固定，环氧树脂胶涂好后静置绕组，环氧树脂固化后，即可进行绕组组装。本发明的布线方法可对绕组的温度和应变等信息进行监测，并保证了监测的准确性、可靠性和经济性。
Description
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法。
背景技术
目前，对于变压器绕组各参量的检测，如变形情况、温度等，因为变压器绕组处于油箱内部，无法直接观察和测量，所以一般采用间接方法。绕组变形有低压脉冲法、短路阻抗法、频率响应法以及超声波法、振动法等，但这些方法均存在着无法精确定位、易受外界干扰等问题。绕组热点温度检测有顶层油温推算法、热路模型与有限元仿真法，这些方法精度较低，定位精度较低。这些问题制约了变压器负载水平和运行效率的进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法，解决现有技术中的变压器绕组检测困难的问题，本发明的分布式光纤传感具有测量和定位精度高，可以对绕组温度、应变、振动等信息进行传感的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法，它包括如下步骤：
1)计算缠绕圈数：首先根据分布式光纤传感器的测量方式对应的空间分辨率及绕组的尺寸确定每一饼线圈上缠绕光纤的圈数；
2)缠绕光纤：根据步骤1)确定的所述光纤的圈数和所需缠绕的类型进行缠绕，缠绕时保持所述光纤的拉紧力并保证每一圈之间贴紧无缝隙，绕制时使所述光纤位于绕组导体绝缘纸宽面的中心，在所述绕组导线换位处将所述光纤过渡到下一饼，过渡方式由所述绕组导线的缠绕方式决定；
3)粘贴光纤：所述光纤在所述绕组上缠绕完毕后，使用光纤测试笔进行检测，如无断点，则使用环氧树脂胶对所述光纤进行粘贴与固定，使胶液表面均匀覆盖住绕组表面所缠绕的所有所述光纤，所述环氧树脂胶涂好后静置所述绕组，以使得环氧树脂固化，环氧树脂固化后，即可进行所述绕组组装。
进一步的，步骤1)中，所述绕组的尺寸包括所述绕组的缠绕方式、直径和所述绕组导线的尺寸和类型。
进一步的，每匝绕组上粘贴圈数n由以下约束条件确定
其中，r为光纤直径，l为导线宽面宽度，R为绕组半径，σ为空间分辨率，其中常数k≥0.8。
进一步的，其中常数k≥1。
再进一步的，步骤2)中，在所述光纤开头处，应留出10m-20m自由光纤用于引出信号和焊接接头。
进一步的，步骤2)中，在两饼绕组导线换位处，当换位发生在连续式绕组外径侧换位抬升区时，如只需缠绕一圈所述光纤，则沿所述绕组导线换位处过渡到下一饼继续缠绕，如需缠绕多圈所述光纤，则首尾两圈沿所述绕组导线换位处过渡到下一饼继续缠绕、中间的圈在所述绕组导线换位处下降至本匝绕组导线上继续缠绕。
进一步的，步骤2)中，在两饼绕组导线换位处，当换位发生在连续式绕组内径侧换位抬升区时，如只需缠绕一圈所述光纤，则在两饼所述绕组导线换位处直接过渡到下一饼，至于悬空部分的所述光纤与本饼上下两处换位区域保持平行，如需缠绕多圈所述光纤，除首尾两圈外，中间的圈在所述绕组导线换位处抬升至本匝绕组导线上继续缠绕。
进一步的，步骤2)中，绕制时应使得所述绕组导线与所述绕组保持相同绕向。
进一步的，步骤3)中，在所述环氧树脂胶固化期间，将所述绕组轴向调至水平，并沿所述绕组的中心轴旋转，以避免未固化的所述环氧树脂胶流动或滴落。
进一步的，步骤3)中，所述环氧树脂胶涂好后静置所述绕组的静止时间为2小时-2天。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明的一种分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法首先通过测量绕组尺寸计算得到每匝绕组上应缠绕的光纤圈数，按照此圈数在绕组上每匝绕组导线最外侧一圈绕组导线进行缠绕，缠绕完成后的光纤使用环氧树脂进行固定。通过此方法，本发明可以实现对所需传感量的精确测量，同时保证使用光纤较为经济、对绕组绝缘水平影响最小；并且，使用此方法粘贴光纤后，能有效保证传感的精度和光纤布置的经济性，否则随意的粘贴可能会造成一匝线圈上光纤过短，无法传感到完整的应变和温度信息，或者光纤过长造成浪费。同时，本发明中使用环氧树脂胶进行粘贴，即可保证粘接体有一定的硬度以保证应变传递的完整，又具有一定的韧性以防止绕组在短路等故障中发生变形后粘接体产生裂缝、断裂甚至脱落，环氧树脂胶还能耐受变压器油的浸渍和最高200℃的高温环境，其闪络电压和击穿电压远高于同等距离的油纸绝缘，能充分保证粘贴的可靠性和安全性。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明单根光纤在绕组表面的布置图；
图2为本发明多圈光纤在绕组表面的布置图(以3根为例)；
图3为图2中A-A处的剖面图；
图4为本发明单圈光纤在连续式绕组上的布置图；
图5为本发明多圈光纤在连续式绕组上的布置图(以3圈为例)；
图6为本发明光纤在绕组表面粘贴的剖面示意图。
附图标记说明：1、绕组导线；2、光纤；3、绝缘纸；4、绕组导体；5、连续式绕组外径侧换位抬升区；6、连续式绕组内径侧换位抬升区；7、环氧树脂胶。
具体实施方式
实施例1
如图1至图6所示，本实施例1涉及一种分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法，它包括如下步骤：
1)计算缠绕圈数：首先根据分布式光纤传感器的测量方式对应的空间分辨率及绕组的尺寸确定每一饼线圈上缠绕光纤2的圈数；
2)缠绕光纤2：根据步骤1)确定的所述光纤2的圈数和所需缠绕的类型进行缠绕，缠绕时保持所述光纤2的拉紧力并保证每一圈之间贴紧无缝隙，绕制时使所述光纤2位于绕组导体1绝缘纸3宽面的中心，在所述绕组导线1换位处将所述光纤2过渡到下一饼，过渡方式由所述绕组导线1的缠绕方式决定；
3)粘贴光纤2：所述光纤2在所述绕组上缠绕完毕后，使用光纤2测试笔进行检测，如无断点，则使用环氧树脂胶7对所述光纤2进行粘贴与固定，使胶液表面均匀覆盖住绕组表面所缠绕的所有所述光纤2，所述环氧树脂胶7涂好后静置所述绕组，以使得环氧树脂固化，环氧树脂固化后，即可进行所述绕组组装。
如图3所示，本实施例1的分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法绕制时将光纤2紧密缠绕于绕组每一匝绕组导线1最外侧一圈绕组导线1上，且注意保持使得光纤2位于绕组导体1宽面绝缘纸3的中心，每一圈之间尽量紧贴，不要留下缝隙，也不要发生交叉。
其中，绕组导体4外包覆有绝缘纸3。
具体的，步骤1)中，所述绕组的尺寸包括所述绕组的缠绕方式、直径和所述绕组导线1的尺寸和类型。
具体的，每匝绕组上粘贴圈数n由以下约束条件确定
其中，r为光纤2直径，l为导线1宽面宽度，R为绕组半径，σ为空间分辨率，其中常数k≥0.8。
具体的，其中常数k≥1。
本实施例1中，k值根据情况选择，一般取大于1的值，如绕组半径R较小，k可以最小取0.8。
具体的，步骤2)中，在所述光纤2开头处，应留出10m-20m自由光纤2用于引出信号和焊接接头。
如图4、图5所示，具体的，步骤2)中，在两饼绕组导线1换位处，当换位发生在所述连续式绕组外径侧换位抬升区5时，如只需缠绕一圈所述光纤2，则沿所述绕组导线1换位处过渡到下一饼继续缠绕，如需缠绕多圈所述光纤2，则首尾两圈沿所述绕组导线1换位处过渡到下一饼继续缠绕、中间的圈在所述绕组导线1换位处下降至本匝绕组导线1上继续缠绕。
如图4、图5所示，具体的，步骤2)中，在两饼绕组导线1换位处，当换位发生在所述连续式绕组内径侧换位抬升区6时，如只需缠绕一圈所述光纤2，则在两饼所述绕组导线1换位处直接过渡到下一饼，至于悬空部分的所述光纤2与本饼上下两处换位区域保持平行，如需缠绕多圈所述光纤2，除首尾两圈外，中间的圈在所述绕组导线1换位处抬升至本匝绕组导线1上继续缠绕。
具体的，步骤2)中，绕制时应使得所述绕组导线1与所述绕组保持相同绕向。
具体的，步骤3)中，在所述环氧树脂胶7固化期间，将所述绕组轴向调至水平，并沿所述绕组的中心轴旋转，以避免未固化的所述环氧树脂胶7流动或滴落。
其中，光纤2缠绕完毕后，使用环氧树脂胶7进行粘贴，粘贴时应注意施胶量应使得胶液表面均匀覆盖住绕组表面所缠绕的所有光纤2，施胶量不能太少使得光纤2表面露出，也不能太多使得胶液流下,合理的施胶量如图6所示。
具体的，步骤3)中，所述环氧树脂胶7涂好后静置所述绕组的静止时间为2小时-2天。
本实施例1中，环氧树脂胶7涂好后静置绕组的静止时间根据环境温度和环氧树脂性质决定，2h-3h到1天-2天不等。优选地，在环氧树脂胶7固化期间，可将绕组轴向调至水平，沿轴慢速旋转，以避免未固化的环氧树脂胶7流动或滴落。
本实施例1的一种分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法首先通过测量绕组尺寸计算得到每匝绕组上应缠绕的光纤2圈数，按照此圈数在绕组上每匝绕组导线1最外侧一圈绕组导线1进行缠绕，缠绕完成后的光纤2使用环氧树脂进行固定。通过此方法，本发明可以实现对所需传感量的精确测量，同时保证使用光纤2较为经济、对绕组绝缘水平影响最小；并且，使用此方法粘贴光纤2后，能有效保证传感的精度和光纤2布置的经济性，否则随意的粘贴可能会造成一匝线圈上光纤2过短，无法传感到完整的应变和温度信息，或者光纤2过长造成浪费。同时，本发明中使用环氧树脂胶7进行粘贴，即可保证粘接体有一定的硬度以保证应变传递的完整，又具有一定的韧性以防止绕组在短路等故障中发生变形后粘接体产生裂缝、断裂甚至脱落，环氧树脂胶7还能耐受变压器油的浸渍和最高200℃的高温环境，其闪络电压和击穿电压远高于同等距离的油纸绝缘，能充分保证粘贴的可靠性和安全性。
实施例2
本实施例2涉及一种分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法，有一直径为700mm的连续式绕组，其绕制使用3*8mm扁导线，在扁导线上绕制传感光纤，传感光纤采用直径为0.9mm的紧套纤，仪器设置空间分辨率为2m，常数k取1.2，计算过程如下
得出0.11≤n≤5.3，综合其他因素，n可以取3，则此时，绕组缠绕如图5所示。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法，其特征在于：它包括如下步骤：
1)计算缠绕圈数：首先根据分布式光纤传感器的测量方式对应的空间分辨率及绕组的尺寸确定每一饼线圈上缠绕光纤的圈数；所述绕组的尺寸包括所述绕组的缠绕方式、直径和所述绕组导线的尺寸和类型；
每匝绕组上粘贴圈数n由以下约束条件确定
其中，r为光纤直径，l为导线宽面宽度，R为绕组半径，σ为空间分辨率，其中常数k≥0.8；
2)缠绕光纤：根据步骤1)确定的所述光纤的圈数和所需缠绕的类型进行缠绕，缠绕时保持所述光纤的拉紧力并保证每一圈之间贴紧无缝隙，绕制时使所述光纤位于绕组导体绝缘纸宽面的中心，在所述绕组导线换位处将所述光纤过渡到下一饼，过渡方式由所述绕组导线的缠绕方式决定；绕组导体外包覆有绝缘纸；
3)粘贴光纤：所述光纤在所述绕组上缠绕完毕后，使用光纤测试笔进行检测，如无断点，则使用环氧树脂胶对所述光纤进行粘贴与固定，使胶液表面均匀覆盖住绕组表面所缠绕的所有所述光纤，所述环氧树脂胶涂好后静置所述绕组，以使得环氧树脂固化，环氧树脂固化后，即可进行所述绕组组装。
2.根据权利要求1所述的分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法，其特征在于：其中常数k≥1。
3.根据权利要求1所述的分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法，其特征在于：步骤2)中，在所述光纤开头处，应留出10m-20m自由光纤用于引出信号和焊接接头。
4.根据权利要求1所述的分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法，其特征在于：步骤2)中，在两饼绕组导线换位处，当换位发生在连续式绕组外径侧换位抬升区时，如只需缠绕一圈所述光纤，则沿所述绕组导线换位处过渡到下一饼继续缠绕，如需缠绕多圈所述光纤，则首尾两圈沿所述绕组导线换位处过渡到下一饼继续缠绕、中间的圈在所述绕组导线换位处下降至本匝绕组导线上继续缠绕。
5.根据权利要求1所述的分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法，其特征在于：步骤2)中，在两饼绕组导线换位处，当换位发生在连续式绕组内径侧换位抬升区时，如只需缠绕一圈所述光纤，则在两饼所述绕组导线换位处直接过渡到下一饼，至于悬空部分的所述光纤与本饼上下两处换位区域保持平行，如需缠绕多圈所述光纤，除首尾两圈外，中间的圈在所述绕组导线换位处抬升至本匝绕组导线上继续缠绕。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法，其特征在于：步骤2)中，绕制时应使得所述绕组导线与所述绕组保持相同绕向。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法，其特征在于：步骤3)中，在所述环氧树脂胶固化期间，将所述绕组轴向调至水平，并沿所述绕组的中心轴旋转，以避免未固化的所述环氧树脂胶流动或滴落。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法，其特征在于：步骤3)中，所述环氧树脂胶涂好后静置所述绕组的静止时间为2小时-2天。
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