專利名稱：一種監(jiān)測(cè)油浸式電力變壓器頂層油溫度的可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)測(cè)油浸式電力變壓器頂層油溫度的可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器，屬光電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
油浸式電力變壓器是電力系統(tǒng)運(yùn)行的核心設(shè)備之一，而油浸式電力變壓器油溫度的高低直接關(guān)系到油浸式電力變壓器的使用壽命以及輸變電系統(tǒng)的運(yùn)行安全，因此需要每個(gè)變電所對(duì)油浸式電力變壓器油的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。油浸式電力變壓器的絕緣性與老化率與油浸式電力變壓器油的溫度有關(guān)，超過(guò)溫度的允許限值不但會(huì)降低油浸式電力變壓器的運(yùn)行壽命，還會(huì)對(duì)油浸式電力變壓器的安全運(yùn)行造成威脅。在相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)油浸式電力變壓器在負(fù)載運(yùn)行情況下的溫升限制值或熱點(diǎn)溫度做了相應(yīng)的規(guī)定。油浸式電力變壓器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1094.2—1996《電力變壓器第2部分溫升》規(guī)定了，對(duì)于采用A級(jí)絕緣材料的變壓器，油不與大氣直接接觸的油浸式電力變壓器頂層油溫升為60K;油與大氣直接接觸的油浸式電力變壓器頂層油溫升為55K，我國(guó)油浸式電力變壓器的溫升標(biāo)準(zhǔn)均以環(huán)境溫度40攝氏度為準(zhǔn)。監(jiān)測(cè)油浸式電力變壓器的上層油的溫度，可以了解油浸式電力變壓器的運(yùn)行情況，對(duì)上層油的溫度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，對(duì)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，進(jìn)而對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定都有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)測(cè)油浸式電力變壓器頂層油溫度的可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器，利用溫度對(duì)光纖Bragg光柵的波長(zhǎng)的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)油浸式電力變壓器內(nèi)部溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確度高。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器包括光纖Bragg光柵I、銅管2、帶螺紋的銅管3、銅墊4、氟硅膠密封圈5、螺母6、光纖引出孔7、光纖8、手柄9、聚四氟乙烯套管10、光譜分析儀11組成；銅管2、帶螺紋的銅管3和手柄9為一體成型的結(jié)構(gòu)，并在內(nèi)部加工光纖引出孔7，銅管2底端是密封；在帶外螺紋的銅管3上依次套有銅墊4、氟娃膠密封圈5和螺母6 ;通過(guò)光纖引出孔7,光纖Bragg光柵I自由懸空在光纖引出孔7底部，并用聚四氟乙烯套管10保護(hù)裸露的光纖，且把聚四氟乙烯套管10的一端稍稍套入光纖引出孔7，采用密封、無(wú)縫方式的連接，光纖8引出的部分與光譜分析儀11相連接。所述的監(jiān)測(cè)油浸式電力變壓器頂層油溫度的可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器插入到油浸式電力變壓器的頂層油的深度以剛好完全浸沒(méi)可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器為宜，可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器可以長(zhǎng)期插入到油浸式電力變壓器的頂層油中。所述的光譜分析儀、油浸式電力變壓器均為市售的普通元件。所述測(cè)溫位置的選擇由于油浸式電力變壓器中的油在溫差或油泵的驅(qū)動(dòng)下，從底部經(jīng)各個(gè)繞組內(nèi)部和外部的油道，流過(guò)頂部，因而頂層油溫是各部分油匯合的溫度的反映，也是油浸式電力變壓器油中的最高溫度；所以通過(guò)監(jiān)測(cè)油浸式電力變壓器油的頂層溫度，可以更加全面地掌握油浸式電力變壓器的運(yùn)行狀況，避免了因油溫的過(guò)熱引發(fā)的故障，而最終導(dǎo)致電纜火災(zāi)、局部電網(wǎng)癱瘓。本實(shí)用新型的工作原理可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器通過(guò)油浸式電力變壓器的試驗(yàn)孔，插入到油浸式電力變壓器的上層油中，確保傳感器能檢測(cè)油浸式電力變壓器的頂層油的溫度；當(dāng)油浸式電力變壓器因接點(diǎn)接觸不良、磁路故障、導(dǎo)體故障等原因產(chǎn)生大量的熱量，通過(guò)油浸式電力變壓器油傳遞到光纖Bragg光柵，導(dǎo)致光纖Bragg光柵反射波長(zhǎng)的移位，最終達(dá)到對(duì)油浸式電力變壓器油的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。本實(shí)用新型的有益效果I、采用光纖Bragg光柵手段測(cè)量，體積小、帶寬較寬、抗電磁干擾能力強(qiáng)和耐腐蝕夕卜，波長(zhǎng)編碼具有絕對(duì)測(cè)量、準(zhǔn)確度高；2、光纖Bragg光柵傳感器可以長(zhǎng)期插入到油浸式電力變壓器的頂層油中，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)油浸式電力變壓器的頂層油的溫度；3、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型在油浸式電力變壓器上安裝使用示意圖。圖中1-光纖Bragg光柵、2_銅管、3_帶螺紋的銅管、4_銅墊、5_氟硅膠密封圈、
6-螺母、7-光纖引出孔、8-光纖、9-手柄、10-聚四氟乙烯套管、11-光譜分析儀、12-油浸式電力變壓器、13-油浸式電力變壓器的試驗(yàn)孔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明如圖I所示可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器包括光纖Bragg光柵I、銅管2、帶螺紋的銅管3、銅墊4、氟硅膠密封圈5、螺母6、光纖引出孔7、光纖8、手柄9、聚四氟乙烯套管10、光譜分析儀11組成，銅管2、帶螺紋的銅管3和手柄9為一體成型的結(jié)構(gòu)，并在內(nèi)部加工光纖出線孔7，銅管2底端是密封；在帶外螺紋的銅管3上依次套有銅墊4、氟硅膠密封圈5和螺母6 ;通過(guò)光纖出線孔7，光纖Bragg光柵I自由懸空在光纖引出孔7底部，并用聚四氟乙烯套管10保護(hù)裸露的光纖，且把聚四氟乙烯套管10的一端稍稍套入光纖出線孔7，采用密封、無(wú)縫方式的連接，光纖8引出的部分與光譜分析儀11相連接。由于光纖Bragg光柵I的一端自由懸空,所以封裝材料的熱膨脹不會(huì)引起反射波長(zhǎng)的變化，避免了外界溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。由于彈光效應(yīng)和波導(dǎo)效應(yīng)對(duì)光纖光柵的波長(zhǎng)沒(méi)有顯著的影響，只通過(guò)光纖的熱膨脹效應(yīng)和光纖熱光效應(yīng)，引起反射峰值波長(zhǎng)的變化。同時(shí)由于我國(guó)關(guān)于油浸式電力變壓器的油溫測(cè)溫裝置中規(guī)定，變壓器應(yīng)裝有管座。管座應(yīng)設(shè)在油箱的頂部，并深入油內(nèi)為120± iOmm。光纖Bragg光柵溫度傳感器安裝于變壓器內(nèi)部，在安裝的過(guò)程中不容易觀察，因此采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種可調(diào)式光纖Bragg溫度傳感器，可以通過(guò)帶螺紋的銅管3、銅墊4、氟硅膠密封圈5和螺母6，調(diào)節(jié)深入油浸式電力變壓器油的深度，既可以滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，又可以保證測(cè)量的對(duì)象為油浸式電力變壓器的頂層油溫，確保測(cè)量的精確性。如圖2所示可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器完成裝配以后，可以按以下方法使用首先把可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器和光譜分析儀連接，可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器通過(guò)油浸式電力變壓器的試驗(yàn)孔插入到油浸式電力變壓器的頂層油中；待穩(wěn)定后，根據(jù)光譜分析儀分析光纖Bragg光柵反射的波長(zhǎng)值的變化，然后通過(guò)光纖Bragg光柵溫度傳感器波
長(zhǎng)的移位與溫度的變化關(guān)系，計(jì)算出油浸式電力變壓器頂層油的溫度；最后
把所測(cè)量的溫度和油浸式電力變壓器的溫升標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，可以判定認(rèn)為油浸式電力變壓器是否處于正常工作情況下?？烧{(diào)式光纖Bragg光柵傳感器波長(zhǎng)的移位與溫度變化關(guān)系的數(shù)學(xué)模型分析如下反射回來(lái)的峰值波長(zhǎng)滿足= 2n^K(I)對(duì)(I)式進(jìn)行溫度T求導(dǎo)可得
ιλ& JΑ ΔΛ )- = 2 —Λ + ——(2)
AT { AT AT ^ j(2)式兩邊除以(I)式，可以得到= {α + ξ)^ΚΓ = Sr χΔΓ(3)在(3)式中Ct為傳感器的溫度系數(shù)，AJb為波長(zhǎng)的變化 力光纖的熱膨脹系。
所以光纖光柵溫度傳感器Bragg波長(zhǎng)的移位與溫度的變化成線性關(guān)系。則油浸式電力變壓器油溫度的變化AT = , ' B(4)
Asx油浸式電力變壓器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1094. 2—1996《電力變壓器第2部分溫升》規(guī)定對(duì)于采用A級(jí)絕緣材料的變壓器，油不與大氣直接接觸的油浸式變壓器頂層油溫升為60Κ ;油與大氣直接接觸的油浸式變壓器頂層油溫升為55Κ，我國(guó)油浸式電力變壓器的溫升標(biāo)準(zhǔn)均以環(huán)境溫度40攝氏度為準(zhǔn)；根據(jù)這個(gè)規(guī)定，如果是油不與大氣直接接觸的油浸式電力變壓器頂層油溫超過(guò)100 K或者是油與大氣直接接觸的油浸式電力變壓器頂層油溫超過(guò)95Κ，可以判斷該油浸式電力變壓器處于非正常工作狀態(tài)。本實(shí)用新型通過(guò)具體實(shí)施過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明的，在不脫離本實(shí)用新型范圍的情況下，還可以對(duì)實(shí)用新型專利進(jìn)行各種變換及等同代替，因此，本實(shí)用新型專利不局限于所公開(kāi)的具體實(shí)施過(guò)程，而應(yīng)當(dāng)包括落入本實(shí)用新型專利權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實(shí)施方案。
權(quán)利要求1.一種監(jiān)測(cè)油浸式電力變壓器頂層油溫度的可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器，其特征是傳感器包括光纖Bragg光柵(I)、銅管(2)、帶螺紋的銅管(3)、銅墊(4)、氟硅膠密封圈(5)、螺母(6)、光纖引出孔(7)、光纖(8)、手柄(9)、聚四氟乙烯套管(10)、光譜儀(11)組成；銅管(2)、帶螺紋的銅管(3)和手柄(9)為一體成型的結(jié)構(gòu)，并在內(nèi)部加工光纖引出孔(7)，銅管(2)底端是密封；在帶外螺紋的銅管(3)上依次套有銅墊(4)、氟硅膠密封圈(5)和螺母(6);通過(guò)光纖引出孔(7)，光纖Bragg光柵(I)自由懸空在光纖引出孔(7)底部，并用聚四氟乙烯套管(10)保護(hù)裸露的光纖，且把聚四氟乙烯套管(10)的一端稍稍套入光纖引出孔(7)，采用密封、無(wú)縫的方式連接，光纖(8)引出的部分與光譜分析儀(11)相連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)測(cè)油浸式電力變壓器頂層油溫度的可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器，屬光電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。為可調(diào)式光纖Bragg光柵傳感器中銅管、帶螺紋的銅管和手柄為一體成型的結(jié)構(gòu)，并在內(nèi)部加工光纖引出孔，銅管底端是密封；在帶外螺紋的銅管上依次套有銅墊、氟硅膠密封圈和螺母；通過(guò)光纖引出孔，光纖Bragg光柵自由懸空在光纖引出孔底部，并用聚四氟乙烯套管保護(hù)裸露的光纖，且把聚四氟乙烯套管的一端套入光纖引出孔，采用無(wú)縫的連接，光纖引出的部分與光譜分析儀相連接。本實(shí)用新型采用光纖Bragg光柵傳感器可以長(zhǎng)期插入到油浸式電力變壓器的頂層油中，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)變壓器的頂層油的溫度；本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作。
文檔編號(hào)G01K11/32GK202547823SQ20122005849
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者孫家祿, 張少泉, 李國(guó)民, 李川, 李建發(fā), 王達(dá)達(dá) 申請(qǐng)人:云南電力試驗(yàn)研究院(集團(tuán))有限公司電力研究院, 昆明理工大學(xué)