為什么要使用熒光光纖溫度傳感器監測油浸式變壓器繞阻溫度

變壓器是電網一次設備的重要組成部分, 變壓器的繞組熱點溫度是決定其絕緣壽命的主要因素。油浸式電力變壓器溫度測量技術受制于變壓器內部環境高電壓、大電流、高絕緣以及強電磁場干擾的影響, 基于傳統電信號測量技術使用的熱電偶、熱電阻傳感器無法滿足變壓器內部繞組熱點溫度測量的技術需求。目前, 適用直接測量變壓器繞組溫度的傳感器只能選用光纖溫度傳感器。半導體光纖溫度傳感器屬于光強或波長調制型傳感器, 實際使用過程中容易受到溫度、光源強度、光纖微彎效益、耦合損耗等因素的影響, 受干擾情況比較嚴重。基于拉曼/布里淵散射的光纖傳感器測量精度、空間分辨率和測溫范圍相互制約, 保持幾個攝氏度的測溫誤差, 其空間定位誤差在1m左右, 對于變壓器內部使用誤差較大。光纖光柵溫度傳感器基于波長信號解調, 但光纖光柵在原理上會受壓力、應力、形變等等其他因素的干擾, 對光柵的封裝要求非常高。

500KV油浸式變壓器熒光光纖測溫系統

伴隨著光電子技術的發展, 熒光光纖溫度傳感器擁有體積小、耐高溫、耐超高壓、抗腐蝕、絕緣性能好、性價比高、不受應力振動干擾等諸多優勢, 能夠突破其他光纖測溫技術的局限, 非常適合油浸式變壓器內部繞組熱點溫度的測量。目前可以實現500kV以上變壓器內部繞組溫度監測，直接采用包括熒光光纖測溫。針對高等級變壓器設計要求, 特別設計了耐受高等級電壓的光纖溫度探頭, 并經過工頻耐壓及雷電沖擊試驗, 完全達到變壓器內部高等級電壓安裝要求。

熒光光纖溫度監測系統主要由熒光光纖溫度傳感器、貫通器、光纖跳線、熒光解調主機、監控軟件組成。熒光光纖溫度傳感器是該系統中的感溫部分, 也是唯一安裝在變壓器內部的部件。貫通器被安裝在變壓器壁上, 用于連接內部熒光光纖溫度傳感器和外部光纖跳線, 起到光學聯通并能夠達到隔油密封的作用, 能夠承受的壓力約7MPa。熒光解調主機用來解調熒光光纖溫度傳感器傳送出來的光學信號解析出溫度。溫度信號再通過485總線方式輸出至上位機監控軟件, 實時讀出、保存、分析溫度數據。

油浸式變壓器熒光光纖測溫系統原理

熒光物質的發光是能量高的光照射熒光物質, 激發出比其能量低的熒光, 激發出的熒光強度隨時間成指數規律衰減。根據《光子學報》, 稀土熒光特性與溫度關系推算到熒光衰減時間與溫度有這樣的關系, 即熒光衰減時間是溫度參數的單值函數, 溫度升高, 熒光壽命減小, 通過測量熒光壽命可以得到溫度值, 利用該方法測量的溫度只取決于熒光壽命, 而與其他參量無關。

熒光光纖溫度傳感器安裝油浸式變壓器

具有絕緣固定塊的抗軸向拉力設計, 配合油浸式變壓器用絕緣墊塊的開孔, 能夠將熒光光纖溫度傳感器牢固地安裝在變壓器的線圈內。通常變壓器內部線圈繞好后, 在套裝過程中即可進行熒光光纖溫度傳感器的安裝。在變壓器絕緣墊塊上根據設定的尺寸進行開孔, 隨著絕緣墊塊一起將熒光光纖溫度傳感器裝在變壓器繞組內。

熒光光纖測溫傳感器感溫部分需要安裝在被檢測的變壓器內部熱點上, 連接器端通過貫通器連接到測溫主機上, 對熒光信號進行解析并實時顯示溫度值。數據通過485總線傳輸到監視上位機, 上位機能夠顯示實時溫度曲線并將溫度保存在后臺數據庫中。實現整個溫度監測系統的運行。

熒光光纖傳感器的優點

熒光光纖傳感器成功應用到超高電壓等級油浸式變壓器中, 解決了變壓器內部由于高壓環境的局限難以對溫度進行實時監控的難題, 克服了傳統測溫技術在電力系統應用的不足。熒光光纖測溫監測系統能夠提供動態、實時、安全可靠的高電壓內部環境的溫度信息, 有效地評估變壓器運行狀態, 為變壓器設計水平和制造質量提供數據支持。熒光光纖傳感器在變壓器公司500k V油浸式變壓器中監測溫度分布, 是熒光光纖傳感器在變壓器中的成功應用, 也是熒光光纖傳感器在的電力系統中的標志性應用。