CN204424032U - 分布式光纤测温智能变压器 - Google Patents
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Abstract
分布式光纤测温智能变压器，主要解决现有变压器热故障等问题。本实用新型提供一种分布式光纤测温智能变压器，它包括铁芯，绕组，引线，测温光纤，变压器油箱，贯通器，贯通器板，外部光纤，智能变压器控制柜，总线，后台监控装置，变压器器身。本实用新型可在不停电状态下，对运行中变压器的铁芯、绕组、变压器油及外部环境温度进行实时监测，从而可早期缺陷跟踪，避免事故的发生，提高电网运行的安全可靠性，并且可以更直观的监测和评估变压器的运行状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种分布式光纤测温智能变压器，属于变压器技术领域。
背景技术
电力变压器过热故障是常见的多发性故障，它对变压器的安全运行和使用寿命具有很大的威胁。分析、判断和预防变压器过热故障已成为变压器制造厂家及有关部门都广泛关注的一个问题。
目前，对变压器内部各部分温度的常规测量方法有两种：
(1)电信号测量法。现在大部分电厂、变电站还是采用基于电信号传感器(如热电阻、热电偶等)来进行测温，这种方法通过测量变压器油的温度获得变压器绕组的平均温度，这种测量方式得到的数据与绕组实际温度有误差，同时也不能反映出绕组最热点温度及铁芯内部温度。
(2)点式光纤测温法。目前，在我国的变压器领域，采用点式光纤测量变压器绕组温度的方法已经逐渐得到认可。点式光纤测温通过计算机模拟出绕组的几个最热点，然后将光纤埋置在模拟出的绕组最热点与铁芯中进行监测，这种点式测温方法只能监测绕组及铁芯的指定位置的温度，不能完全的反映绕组与铁芯的温度，对变压器过热故障的监测存在盲区。
发明内容
本实用新型针对以上问题，提供了一种分布式光纤测温智能变压器，该变压器避免了变压器超温运行发生事故，同时也为有效提高变压器的负荷能力和延长变压器寿命及实时状态评估提供可靠数据的分布式光纤测温方式。
本实用新型是通过如下技术方案实现的：
分布式光纤测温智能变压器，包括铁芯，绕组，引线，测温光纤，变压器油箱，贯通器，贯通器板，外部光纤，智能变压器控制柜，总线，后台监控装置，变压器器身；所述绕组套装在铁芯的芯柱上，将测温光纤铺设在变压器铁芯、绕组与引线上，并且测温光纤的首尾头通过安装在变压器油箱的贯通器板上的贯通器连接外部光纤，从而引入到智能变压器控制柜中，智能变压器控制柜通过总线与后台监控装置连接。
所述铁芯的绝缘层中铺设铁芯内部测温光纤，测温光纤覆盖芯柱及铁轭，并使用胶带作为保护层，变压器运行时，铁芯内部的温度可通过测温光纤实时传输到后台监控装置。
所述测温光纤与导线一起绕制，使测温光纤分布在所述绕组每饼线段的匝间；所述绕组的导线每饼线段匝间放置纸垫条作为测温光纤的铺设通道，将测温光纤铺设于通道内并用胶带纸封好，防止测温光纤在绕组整形阶段被导线及垫块压断，在铺设完成一匝测温光纤后，测温光纤由线饼的内径侧升层过渡到下一段线饼上，待下一段线饼匝间纸垫条放置好后，铺设测温光纤。
所述变压器绕组套装在铁芯的芯柱上，绕组上的测温光纤首尾端使用胶带固定在绕组的绝缘端圈上并向外引出。
所述测温光纤经过引线及引线夹件引出到贯通器连接外部光纤，在变压器油箱外部，通过外部光纤将测得的数据传输到智能变压器控制柜中，然后将智能变压器控制柜中的温度信号通过总线传输到后台监控装置，及时反映变压器各部分温度状态数据，实现信息共享互动和智能控制。
所述测温光纤的包层为聚酰亚胺包层，涂层为聚四氟乙烯涂层，包层与涂层的材质不会改变变压器油的物理特性，在高电场的情况下不放电。
所述测温光纤与导线一起绕制，使测温光纤分布在绕组每饼线段的匝间，为了防止测温光纤在变压器生产过程中发生断裂，测温光纤的物理特性被破坏，在测温光纤弯曲部位，要保证测温光纤的最小弯曲半径小于30mm。
本实用新型的有益效果是：
电力变压器是电力系统中最重要的电气设备，其运行状况对电力系统的安全可靠运行关系极大。
本实用新型具有以下有益效果：
(1)在不停电状态下，对运行中变压器的铁芯、绕组、变压器油及外部环境温度进行实时监测，从而可早期缺陷跟踪，避免事故的发生，提高电网运行的安全可靠性；
(2)大幅延长变压器的使用寿命；
(3)验证和优化变压器的设计，提高变压器的制造质量，消除隐患，以尽量避免将有缺陷的变压器带入电网运行；
(4)改进了变压器内部材料发热和散热情况；
(5)为变压器的维护维修提供有价值的信息，发现可能发生问题的根源，提前采取措施；
(6)可以更直观的监测和评估变压器的运行状态。
附图说明
图1是本实用新型的分布式光纤测温智能变压器内部结构示意图；
图2是本实用新型实施例中的测温光纤在铁芯内部的分布位置示意图；
图3是图2的A-A向剖视图；
图4是本实用新型实施例中的高压绕组与低压绕组线饼中测温光纤的分布位置示意图；
图5是图3的俯视图；
图6是本实用新型实施例中的测温光纤在变压器器身中的分布位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
分布式光纤测温智能变压器的产品型号是SZ11-20000/66，容量为20000KVA，电压等级66KV，铁芯采用上海宝钢的B30P110硅钢片，芯柱的截面积：2343cm2。
参照图1，分布式光纤测温智能变压器，包括铁芯1，绕组2，引线3，测温光纤4，变压器油箱5，贯通器6，贯通器板7，外部光纤8，智能变压器控制柜9，总线10，后台监控装置11，变压器器身12；所述绕组2套装在铁芯1的芯柱上，将测温光纤4铺设在变压器铁芯1、绕组2与引线3上，并且测温光纤4的首尾头通过安装在变压器油箱5的贯通器板7上的贯通器6连接外部光纤8，从而引入到智能变压器控制柜12中，智能变压器控制柜12通过总线13与后台监控装置14连接。
所述绕组2包括低压绕组13、高压绕组14与调压绕组15，引线3为高压引线；
参照图2和图3，所述铁芯1包括芯柱及铁轭，测温光纤4覆盖芯柱及铁轭，铁芯1采用三相三柱等轭结构，在铁芯1的绝缘层21中预留出测温光纤4的铺设位置，将测温光纤4铺设在绝缘层21中并使用胶带22作为保护层，变压器运行时，铁芯1内部的温度可通过测温光纤实时传输到后台监控装置。
所述低压绕组13采用组合纸包铜扁线绕制，采用连续式左绕向；高压绕组14采用组合纸包扁铜线绕制，采用连续式左绕向；调压绕组15采用纸包扁铜线绕制，采用四螺旋结构。
如图4-5所示，所述测温光纤4与导线31一起绕制，使测温光纤4分布在所述绕组2每饼线段的匝间；所述绕组2的导线31每饼线段匝间放置纸垫条33作为测温光纤的铺设通道，将测温光纤4铺设于通道内并用胶带纸封好，防止测温光纤4在绕组2整形阶段被导线31及垫块压断，在铺设完成一匝测温光纤4后，测温光纤4由线饼的内径侧升层过渡到下一段线饼上，待下一段线饼匝间纸垫条33放置好后，铺设测温光纤4。
如图6所示，绕组2套装在铁芯1的芯柱上，测温光纤4铺设在变压器器身12上的低压绕组13、高压绕组14及调压绕组15上，最后通过胶带22固定于低压端圈41与高、调压端圈42向外引出。
所述测温光纤4经过引线3及引线夹件引出到贯通器6连接外部光纤8，在变压器油箱5外部，通过外部光纤8将测得的数据传输到智能变压器控制柜9中，然后将智能变压器控制柜9中的温度信号通过总线10传输到后台监控装置11，及时反映变压器各部分温度状态数据，实现信息共享互动和智能控制。
所述测温光纤4与导线31一起绕制，使测温光纤4分布在绕组2每饼线段的匝间，为了防止测温光纤4在变压器生产过程中发生断裂，测温光纤4的物理特性被破坏，在测温光纤4弯曲部位，要保证测温光纤最小弯曲半径小于30mm。
所述测温光纤4的包层为聚酰亚胺包层，涂层为聚四氟乙烯涂层，包层与涂层的材质不会改变变压器油的物理特性，在高电场的情况下不放电。
上述分布式光纤测温智能变压器的温度采样区间为10cm，测量温度精度达到0.1℃，检测的变压器部位为：铁芯内部温度75.6℃，高压线圈匝间平均温度83.1℃，低压线圈匝间平均温度82.3℃，引线及油平均温度54.3℃，顶层油温度65.3℃，外部环境温度24.2℃。
Claims (7)
1.分布式光纤测温智能变压器，其特征在于：该智能变压器包括铁芯，绕组，引线，测温光纤，变压器油箱，贯通器，贯通器板，外部光纤，智能变压器控制柜，总线，后台监控装置，变压器器身；所述绕组套装在铁芯的芯柱上，将测温光纤铺设在变压器铁芯、绕组与引线上，并且测温光纤的首尾头通过安装在变压器油箱的贯通器板上的贯通器连接外部光纤，从而引入到智能变压器控制柜中，智能变压器控制柜通过总线与后台监控装置连接。
2.如权利要求1所述的分布式光纤测温智能变压器，其特征在于：所述铁芯的绝缘层中铺设铁芯内部测温光纤，测温光纤覆盖芯柱及铁轭，并使用胶带作为保护层。
3.如权利要求1所述的分布式光纤测温智能变压器，其特征在于：所述测温光纤与导线一起绕制，使测温光纤分布在所述绕组每饼线段的匝间；所述绕组的导线每饼线段匝间放置纸垫条作为测温光纤的铺设通道，将测温光纤铺设于通道内并用胶带纸封好，在铺设完成一匝测温光纤后，测温光纤由线饼的内径侧升层过渡到下一段线饼上，待下一段线饼匝间纸垫条放置好后，铺设测温光纤。
4.如权利要求1所述的分布式光纤测温智能变压器，其特征在于：所述变压器绕组套装在铁芯的芯柱上，绕组上的测温光纤首尾端使用胶带固定在绕组的绝缘端圈上并向外引出。
5.如权利要求1所述的分布式光纤测温智能变压器，其特征在于：所述测温光纤经过引线及引线夹件引出到贯通器连接外部光纤，在变压器油箱外部，通过外部光纤将测得的数据传输到智能变压器控制柜中，然后将智能变压器控制柜中的温度信号通过总线传输到后台监控装置，及时反映变压器各部分温度状态数据，实现信息共享互动和智能控制。
6.如权利要求1所述的分布式光纤测温智能变压器，其特征在于：所述测温光纤的包层为聚酰亚胺包层，涂层为聚四氟乙烯涂层。
7.如权利要求1所述的分布式光纤测温智能变压器，其特征在于：所述测温光纤与导线一起绕制，使测温光纤分布在绕组每饼线段的匝间，在测温光纤弯曲部位，保证测温光纤的最小弯曲半径。
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