CN211147973U - 测漏装置与变压器 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种测漏装置与变压器，该测漏装置包括壳体、光学元件、光发射器、光接收器与电路板，光学元件设于安装腔体内并将安装腔体分割为第一腔体与第二腔体，光学元件具有预设折射率；光发射器与光接收器均设于第一腔体，光发射器用于发出垂直于入射面的入射光；当第二腔体的介质折射率小于预设折射率时，入射光能够在反射面上产生全反射，且能够垂直于入射面射出至光接收器；当第二腔体的介质的折射率大于预设折射率时，入射光能够在反射面上产生半反射，反射的光线能够垂直于入射面射出至光接收器；电路板设于第一腔体并与光发射器及光接收器连接，电路板能够根据光接收器获取的光线强度输出匹配的光线强度信号。

Description

测漏装置与变压器

技术领域

本公开涉及变压器技术领域，具体而言，涉及一种测漏装置与变压器。

背景技术

电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一，用来将某一数值的交流电压(电流)变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压(电流)的设备。电力变压器上普遍设有油枕，油枕是用于变压器的一种储油装置，当变压器油的体积随着油温的变化而膨胀或缩小时，油枕起储油和补油作用，能保证油箱内充满油。同时由于装备了油枕，使变压器与空气的接触面减小，且从空气中吸收的水分、灰尘和氧化后的油垢都沉积在油枕底部的沉积器中，从而大大减缓变压器油的劣化速度。

通常，油枕中设有气囊，气囊用于隔离变压器油与大气，避免直接接触，平衡变压器箱体内和外界大气的压力。当箱体内压力大时气囊向外排气，大气压力大于箱体内压力时则气囊吸气，从而起到呼吸作用。

但是，气囊容易由于操作不当以及使用时间过长等原因，容易出现破裂漏油的情况，从而导致变压器油枕计油表出现问题未能反映真实的油位，导致出现油位判断错误的情况，如果不能及时发现，甚至会出现因油位误判数值过低导致跳机等重大事故。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种能够在已知介质类型的情况下，实现对介质类型精准判断的测漏装置与变压器。

根据本公开的一个方面，提供了一种测漏装置，该测漏装置包括：

壳体，所述壳体呈筒状，且具有安装腔体；

光学元件，设于所述安装腔体内并将所述安装腔体分割为第一腔体与第二腔体，所述第二腔体的所述壳体上设有开口，所述光学元件具有预设折射率，所述光学元件包括朝向所述第一腔体的入射面与朝向所述第二腔体的反射面；

光发射器与光接收器，均设于所述第一腔体，所述光发射器用于发出垂直于所述入射面的入射光；当所述第二腔体的介质折射率小于所述预设折射率时，所述入射光能够在所述反射面上产生全反射，且能够垂直于所述入射面射出至所述光接收器；当所述第二腔体的介质的折射率大于所述预设折射率时，所述入射光能够在所述反射面上产生半反射，反射的光线能够垂直于所述入射面射出至所述光接收器；

电路板，设于所述第一腔体，所述电路板与所述光发射器及所述光接收器连接，所述电路板能够根据所述光接收器获取的光线强度输出匹配的光线强度信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光学元件为等腰三角形棱镜。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光学元件为等腰梯形棱镜。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光学元件为球透镜。

在本公开的一种示例性实施例中，所述预设折射率为1.3334～1.3900。

在本公开的一种示例性实施例中，所述介质为水、空气或变压器油中的至少一种。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光发射器为激光发射器。

在本公开的一种示例性实施例中，所述激光发射器包括LED光源或LD光源。

在本公开的一种示例性实施例中，所述测漏装置还包括：

信号线，一端与所述电路板连接，另一端用于与终端连接，所述信号线用于传输所述光线强度信号。

根据本公开的另一个方面，提供了一种变压器，该变压器包括上述任一项实施例提供的测漏装置。

本公开提供的测漏装置，当第二腔体中的介质的折射率小于预设折射率时，光线由光密介质射向光疏介质，且通过控制光发射器射入光与反射面之间的角度，即可使光学元件中光线的出射角度大于光线射向介质的临界角，从而使光线在光学元件中发生全反射；当第二腔体的介质的折射率大于预设折射率时，光线由光疏介质射向光密介质，由于光线从光疏介质射向光密介质时，光线无法发生全反射现象，因此光线在光学元件中发生半反射，部分光线投射入介质中。光接收器接收到光学元件反射的光线后，电路板能够根据光接收器获取的反射光线的强度输出匹配的光线强度信号，进而根据光线强度信号可判断出棱镜第二腔体的介质的折射率大于还是小于光学元件的预设折射率。在已知介质类型的情况下，能够实现对介质类型的判断。

此外，通过光学元件、光发射器、光接收器与电路板实现对介质类型的判断，能够降低测漏装置安装及操作过程的难度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开的一种实施例提供的测漏装置的示意图；

图2为本公开的一种实施例提供的光源元件中光线传播的示意图；

图3为本公开的另一种实施例提供的光源元件中光线传播的示意图。

附图标记说明：

11、光学元件，12、光发射器，13、光接收器，14、电路板，15、壳体，16、信号线。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

申请人发现，目前通常通过光纤发射及接受光，在探头位置设置一个腔体，当浸入油后会因为折射率变化导致光路偏转，从而导致接收光强发生变化。但是，当油囊中有水也会导致光强变弱影响漏油判断，无法准确的判断出是气囊否漏油；另外，由于传输介质为光纤时，光纤很容易出现断裂的情况，从而导致安装及操作过程复杂。

本公开实施方式提供了一种测漏装置与变压器，如图1所示，该测漏装置包括壳体15、光学元件11、光发射器12、光接收器13与电路板14。壳体15呈筒状，且具有安装腔体；光学元件11设于安装腔体内并将安装腔体分割为第一腔体与第二腔体，第二腔体的壳体15上设有开口，以使介质能够与光学元件11接触，光学元件11具有预设折射率，光学元件11包括朝向第一腔体的入射面与朝向第二腔体的反射面；光发射器12与光接收器13均设于第一腔体，光发射器12用于发出垂直于入射面的入射光；当第二腔体的介质折射率小于预设折射率时，入射光能够在反射面上产生全反射，且能够垂直于入射面射出至光接收器13；当第二腔体的介质的折射率大于预设折射率时，入射光能够在反射面上产生半反射，反射的光线能够垂直于入射面射出至光接收器13；电路板14设于第一腔体，电路板14与光发射器12及光接收器13连接，电路板14能够根据光接收器13获取的光线强度输出匹配的光线强度信号。

本公开提供的测漏装置，当第二腔体中的介质的折射率小于预设折射率时，光线由光密介质射向光疏介质，且通过控制光发射器射入光与反射面之间的角度，即可使光学元件中光线的出射角度大于光线射向介质的临界角，从而使光线在光学元件中发生全反射；当第二腔体的介质的折射率大于预设折射率时，光线由光疏介质射向光密介质，由于光线从光疏介质射向光密介质时，光线无法发生全反射现象，因此光线在光学元件中发生半反射，部分光线投射入介质中。光接收器接收到光学元件反射的光线后，电路板能够根据光接收器获取的反射光线的强度输出匹配的光线强度信号，进而根据光线强度信号可判断出棱镜第二腔体的介质的折射率大于还是小于光学元件的预设折射率。在已知介质类型的情况下，能够实现对介质类型的判断。

此外，通过光学元件、光发射器、光接收器与电路板实现对介质类型的判断，能够降低测漏装置安装及操作过程的难度。

其中，介质为水、空气或变压器油中的至少一种。例如，测漏装置用于检测变压器油枕中气囊是否漏油时，当气囊完好时介质为空气或水，当气囊破漏时介质为油。通常情况下，空气的折射率为1.0003，水的反射率为1.3333，变压器中用于冷却和绝缘作用的油的折射率大于1.3900，使光学元件11的折射率小于油的折射率，大于空气和水的折射率，即光学元件11的折射率可为1.3334～1.3900，例如为1.3500、1.3600、1.3700等，在此不一一列举。同时，使光发射器12在光学元件11的入射面的预设入射角大于能够使介质为水或空气时使光线在光学元件11中全反射的角度，使得第二腔体为空气或水时，射入光学元件11的光线在光学元件11出射面的角度大于临界角，光线在光学元件11中发生全反射。当第二腔体为油时，光线从光源元件射向油时为从光疏介质射向光密介质，光线在光学元件11中半反射，部分光线射入油中，反射到光接收器13的光线大大减少。光接收器13接收到光学元件11反射的光线后，由于当介质为水、空气或油时，光接收器13收到的光线的强度差距较大，电路板14能够根据光接收器13获取的反射光线的强度输出匹配的光线强度信号，进而根据光线强度信号可判断出棱镜第二腔体的介质是否为油，从而实现对油枕中气囊是否漏油的检测。

如图1所示，测漏装置还包括信号线16，信号线16的一端与电路板14连接，另一端用于与终端连接，信号线16用于传输光线强度信号。

具体地，采用信号线16将电路板14与终端连接，由于信号线16具有较高的稳定性，能够使测漏装置的安装更加简单，测漏装置与终端的信号传输更加可靠，以实现对油枕气囊中是否漏油的实时监控，提高了测漏装置的可靠性。

此外，可设置连接电路板14与终端的备用信号线16，当正在使用的信号线16出现传输故障时，可启用备用信号线16保证信号的传输，进一步提高测漏装置的可靠性。同时，当启用备用信号线16时，信号如果依旧无法正常传输，可判断出故障因处于线路板上，实现对故障产生位置的判断，提高测漏装置的维护效率，减低测漏装置的维护成本。

如图1所示，测漏装置还包括壳体15，壳体15具有安装腔体，光学元件11、光发射器12、光接收器13与电路板14设于安装腔体内。通过壳体15的设置，形成密封腔体，密封腔体形成对各部件的容纳安装，同时起到对各部件防潮的作用，尤其是避免光学元件11上产生冷凝水或粘附其它液体而导致的光学射入光学元件11的光线的角度发生变化的问题出现，同时也避免了线路板受潮而导致失效的问题出现，保证了测漏装置中各部件的性能与使用寿命，提高了测漏装置的可靠性。

进一步地，光学元件11将安装腔体分隔离为第一腔体与第二腔体；光发射器12、光接收器13与电路板14密封与第一腔体内，第二腔体用于容纳介质。

其中，壳体15可为圆柱形、棱柱形等形状，壳体15为不锈钢材质，能够防止壳体15在潮湿环境下腐蚀生锈，保证壳体15的可靠性。此外，壳体15还可以为铝、铁、金属合金材料或塑性材料，本公开对此不做限制。

如图1所示，光学元件11为棱镜。如图2所示，光学元件11例如为等腰三角棱镜；或者，如图3所示，光学元件11为等腰梯形棱镜；再或者，光学元件11还可为透镜，例如球形透镜。光学元件11可为塑胶材质或玻璃材质，本领域上人员可选取其它形状或材料的棱镜或透镜，凡是与本申请技术效果相同的技术方案，均属于本申请的保护范围。

具体地，光发射器12为激光发射器12，采用激光发射器12，可保证发射光线进入光学元件11入射面的角度，提高测漏装置的精确性。

其中，激光发射器12包括LED(发光二极管)光源或LD(半导体激光器)光源。激光发射器12采用LED光源时，具有寿命高、成本低、功耗小、体积小、可靠性高等优点。激光发射器12采用LD光源时，具有光束发散角较小、光强大等优点。

本公开还提供了一种变压器，该变压器包括油枕，设于油枕中的气囊，设于气囊中的上述测漏装置。具体地，测漏装置位于气囊的底部，当气囊完好时，油枕中的油不会进入到气囊中，光学元件11第二腔体的介质为空气或水，由于光学元件11的折射率大于空气和水的折射率，光发射器12射入光学元件11的光线发生全反射，光接收器13收的反射光线强度较高，电路板14根据光接收器13获取的较高强度的光线输出匹配的光线强度信号，从而判断介质为水或空气，进而确定气囊完好。当气囊破裂时，油枕中的油进入气囊中，由于测漏装置位于气囊的底部，气囊中漏入的油能够直接到达光学元件11的第二腔体，由于光学元件11的折射率小于油的折射率，光线无法发生全反射现象，因此光线在光学元件11中发生半反射，部分光线投射入油中，光接收器13收的反射光线强度相对较弱，电路板14根据光接收器13获取的较弱强度的光线输出匹配的光线强度信号，从而判断介质为油，进而确定气囊破裂，实现对油枕中气囊的实时检测，保证变压器正常工作。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种测漏装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体呈筒状，且具有安装腔体；

光学元件，设于所述安装腔体内并将所述安装腔体分割为第一腔体与第二腔体，所述第二腔体的所述壳体上设有开口，所述光学元件具有预设折射率，所述光学元件包括朝向所述第一腔体的入射面与朝向所述第二腔体的反射面；

光发射器与光接收器，均设于所述第一腔体，所述光发射器用于发出垂直于所述入射面的入射光；当所述第二腔体的介质折射率小于所述预设折射率时，所述入射光能够在所述反射面上产生全反射，且能够垂直于所述入射面射出至所述光接收器；当所述第二腔体的介质的折射率大于所述预设折射率时，所述入射光能够在所述反射面上产生半反射，反射的光线能够垂直于所述入射面射出至所述光接收器；

电路板，设于所述第一腔体，所述电路板与所述光发射器及所述光接收器连接，所述电路板能够根据所述光接收器获取的光线强度输出匹配的光线强度信号。

2.根据权利要求1所述的测漏装置，其特征在于，所述光学元件为等腰三角形棱镜。

3.根据权利要求1所述的测漏装置，其特征在于，所述光学元件为等腰梯形棱镜。

4.根据权利要求1所述的测漏装置，其特征在于，所述光学元件为球透镜。

5.根据权利要求1所述的测漏装置，其特征在于，所述预设折射率为1.3334～1.3900。

6.根据权利要求1所述的测漏装置，其特征在于，所述介质为水、空气或变压器油中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的测漏装置，其特征在于，所述光发射器为激光发射器。

8.根据权利要求7所述的测漏装置，其特征在于，所述激光发射器包括LED光源或LD光源。

9.根据权利要求1所述的测漏装置，其特征在于，所述测漏装置还包括：

信号线，一端与所述电路板连接，另一端用于与终端连接，所述信号线用于传输所述光线强度信号。

10.一种变压器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的测漏装置。

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