一種變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器的制造方法
【專利摘要】一種變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器，屬于電氣工程應用技術領域，目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供一種變壓器內部油中顆粒雜質的在線檢測器，其特點是解決目前大型電力變壓器內部油中顆粒雜質狀態(tài)的在線檢測問題，預警顆粒雜質引發(fā)油中局部放電故障，確保大型電力變壓器的安全運行。其方案為包括順序連接的發(fā)光源、入射多芯光纖、光纖耦合探頭、折射多芯光纖、光電轉換單元和顆粒雜質狀態(tài)顯示單元。
【專利說明】
一種變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種變壓器油中顆粒雜質狀態(tài)檢測器，屬于電氣工程應用。
【背景技術】
[0002]電力變壓器在電力輸配電過程中起到十分重要的作用，而變壓器中的變壓器油起到了絕緣、散熱和消弧作用。良好的變壓器油應該是清潔而透明的礦物絕緣油，不得含有顆粒雜質、沉淀物、水分及氣體物質。然而，在實際運行過程中，浸泡在變壓器油中的變壓器線圈、鐵芯和分接開關部件都會在電磁力的作用下產生振動和發(fā)熱，或者當變壓器內部分接開關觸頭間出現(xiàn)電弧，都會加重變壓器油中顆粒雜質含量的增加，最終影響電力變壓器的安全運行。特別對于超高壓電力變壓器和特高壓電力變壓器，油中顆粒雜質對其絕緣強度的影響越顯突出。由于顆粒雜質懸浮在油中并會隨著油的循環(huán)流動，尤其是在高壓電場作用下不斷運動，聚集在電場強度較高的部位，很容易形成油絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，引起油中局部放電，使變壓器油的電氣絕緣性能發(fā)生劣變，甚至造成超高壓電力變壓器和特高壓電力變壓器內部絕緣擊穿事故。因此，變壓器油中顆粒雜質對油絕緣強度的降低有很大的影響，變壓器油的電氣絕緣特性劣變或老化會直接影響大型電力變壓器的安全運行。
[0003]目前對變壓器油的顆粒雜質狀態(tài)檢測通常在變壓器安裝及檢修過程中，對變壓器設備中的絕緣油取油樣送檢，但是采用這種方法取油樣由于存在二次污染問題以及油樣保管放置時間過長等因素，經常會影響油樣采集標本不合格，重復多次取樣過程，不僅造成人力物力浪費，而且無法解決運行中的電力變壓器油中的顆粒雜質狀態(tài)檢測問題。對于運行中的電力變壓器，可以從變壓器底部閥門(含密封取樣閥)取油樣，油樣進入采油管線和相關輔助裝置組成的油液測試系統(tǒng)，實現(xiàn)變壓器油中顆粒雜質的在線油樣采集和分析測試，這種方法雖然在某種程度上解決了運行中的電力變壓器油中的顆粒雜質狀態(tài)檢測問題，但是仍然不可避免地存在油樣采集取樣的二次污染問題和采集過程繁雜問題，而且通過變壓器底部閥門(含密封取樣閥)取油樣方式，不能實時在線檢測電力變壓器內部故障位置處的油中顆粒雜質狀態(tài)。由于電力變壓器是一種封閉的高壓電力設備，結構復雜，油中顆粒雜質在高壓電場作用下會聚集在電場強度較高的部位，譬如在變壓器線圈首端的附近電場強度偏高會時常引發(fā)局部放電，因此在線實時檢測大型電力變壓器內部油中顆粒雜質狀態(tài)，對確保大型電力變壓器安全運行就顯得十分必要。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供一種變壓器內部油中顆粒雜質的在線檢測器，其特點是解決目前大型電力變壓器內部油中顆粒雜質狀態(tài)的在線檢測問題，預警顆粒雜質引發(fā)油中局部放電故障，確保大型電力變壓器的安全運行。
[0005]本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的采用以下技術方案:
[0006]—種變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器，其包括順序連接的發(fā)光源、入射多芯光纖、光纖耦合探頭、折射多芯光纖、光電轉換單元和顆粒雜質狀態(tài)顯示單元。
[0007]上述技術方案中，光纖耦合探頭設置在變壓器內部油中電場強度較高的部位。
[0008]上述技術方案中，光纖耦合探頭由光透鏡、多芯光纖和聚四氟乙烯空心圓柱體耦合構成。光纖耦合探頭通過多芯光纖分別連接構成，入射多芯光纖和折射多芯光纖的前端分別粘接光透鏡處理后，被對稱地埋設在內半徑較小的聚四氟乙烯空心圓柱體中構成光纖耦合探頭。
[0009]上述技術方案中，纖耦合探頭的空心圓柱體軸線與電場強度方向重合。
[0010]上述技術方案中，發(fā)光源采用二極管LED。
[0011]上述技術方案中，光電轉換單元由光敏三極管和多芯光纖耦合構成或者由光敏電阻和多芯光纖親合構成。
[0012]上述技術方案中，顆粒雜質狀態(tài)顯示單元由發(fā)光二極管、非門芯片和工作電源連接構成。
[0013]光纖耦合探頭I是經過對兩路多芯光纖的前端處理后構成，被埋設在油中電場強度較高的部位，與光纖耦合探頭I耦合的入射多芯光纖的另一端與發(fā)光光源2連接，發(fā)光光源2連接工作電源5，與光纖耦合探頭I耦合的折射多芯光纖的另一端與光電轉換單元3連接，光電轉換單元3連接顆粒雜質狀態(tài)顯示單元4，顆粒雜質狀態(tài)顯示單元4連接工作電源5。
[0014]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]本發(fā)明利用光纖的高絕緣和良好的導光特性，設計一種專門采集油中顆粒雜質狀態(tài)的光纖耦合探頭，將這種光纖耦合探頭埋設在大型電力變壓器內部油中電場強度較高的部位，聚集在光纖耦合探頭內的油中顆粒雜質會改變光纖耦合探頭的透光率，使連接光纖耦合探頭的入射多芯光纖和折射多芯光纖的通光強度發(fā)生變化，通光強度的偏差大小表征油中顆粒雜質含量程度的多少，從而達到檢測變壓器油中顆粒雜質狀態(tài)，實現(xiàn)對大型電力變壓器油中顆粒雜質引發(fā)局部放電故障的預警。變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器含有光纖耦合探頭、發(fā)光光源、光電轉換單元、顆粒雜質狀態(tài)顯示單元和工作電源，通過多芯光纖分別連接構成，入射多芯光纖和折射多芯光纖的前端分別粘接光透鏡處理后，被對稱地埋設在內半徑較小的聚四氟乙烯空心圓柱體中構成光纖耦合探頭。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0017]圖1是變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器框圖；
[0018]圖2是光纖耦合探頭結構圖；
[0019]圖3變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器電路原理圖；
[0020]1.光纖耦合探頭，2.發(fā)光光源，3.光電轉換單元，4.顆粒雜質狀態(tài)顯示單元，5.工作電源，6.發(fā)光二極管(LED)，7.限流電阻辦，8.光敏三極管，9.發(fā)光二極管，10.限流電阻R2，
11.非門，12.非門，13.限流電阻R3，14.發(fā)光二極管，15入射多芯光纖，16折射多芯光纖。
【具體實施方式】
[0021]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。實施例
[0022]變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器如圖1、圖2、圖3所示，該檢測器含有光纖耦合探頭1、光發(fā)光光源2、光電轉換單元3、顆粒雜質狀態(tài)顯示單元4和工作電源5，通過多芯光纖分別連接構成，入射多芯光纖15和折射多芯光纖16的前端分別粘接光透鏡處理后，被對稱地埋設在內半徑較小的聚四氟乙烯空心圓柱體中構成光纖耦合探頭I，入射多芯光纖的另一端連接發(fā)光二極管(LED)6，發(fā)光二極管(LED)6分別連接限流電阻RJ和工作電源5，折射多芯光纖的另一端連接光敏三極管8的基極，光敏三極管8分別連接發(fā)光二極管9、限流電阻R21和工作電源5，光敏三極管8的發(fā)射極連接非門11，非門11連接非門12，非門12連接限流電阻R313和工作電源5，發(fā)光二極管14分別連接限流電阻R313和工作電源5。
[0023]光纖耦合探頭I由光透鏡、入射多芯光纖、折射多芯光纖和聚四氟乙烯空心圓柱體親合構成。發(fā)光光源由發(fā)光二極管(LED)6作為發(fā)光光源，并與入射多芯光纖親合構成。光電轉換單元由光敏三極管8和折射多芯光纖耦合構成。
[0024]顆粒雜質狀態(tài)顯示單元由發(fā)光二極管9、發(fā)光二極管14、限流電阻R21和R313、非門11和非門12以及工作電源5連接構成。
[0025]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:由于電力變壓器油中顆粒雜質在高壓電場作用下會聚集在電場強度較高的部位，譬如在變壓器線圈首端的附近，這些區(qū)域電場強度偏高時常引發(fā)局部放電故障，是事故防范的重點部位。把光纖耦合探頭I埋設在變壓器A相線圈首端附近的油中，并且把光纖耦合探頭的空心圓柱體軸線盡量與電場強度方向重合。同理，光纖耦合探頭I也可以埋設在變壓器B相或C相線圈首端附近的油中。
[0026]接通5?12V直流開關電源。發(fā)光二極管(LED)6發(fā)出的光通過入射多芯光纖傳到與光纖耦合探頭I耦合的入射多芯光纖前端透鏡上，并通過透鏡射入光纖耦合探頭內的變壓器油中，再從變壓器油中穿透射入與光纖耦合探頭丨耦合的折射多芯光纖的前端透鏡上，然后進入折射多芯光纖內，最后通過折射多芯光纖傳輸?shù)焦饷羧龢O管8的基極上，使光敏三極管8處于導通狀態(tài)，控制流過發(fā)光二極管9的電流大小，控制發(fā)光二極管9的發(fā)出綠色亮光，由此指示變壓器A相線圈首端附近的油中顆粒雜質含量未超標，與此同時光敏三極管8的發(fā)射極輸出高電平，高電平通過非門11和非門12后輸出仍為高電平，導致發(fā)光二極管14關閉，不發(fā)出亮光。當光纖耦合探頭I內的油中顆粒雜質含量增加，使折射多芯光纖的通光強度減弱，同時通過折射多芯光纖傳輸?shù)焦饷羧龢O管8的基極上的光強減弱，最后會導致光敏三極管8處于截止狀態(tài)，光敏三極管8集電極電流為零，導致發(fā)光二極管9關閉，不發(fā)出亮光，與此同時光敏三極管8的發(fā)射極輸出低電平，低電平通過非門11和非門12后輸出仍為低電平，在工作電壓5的作用下，發(fā)光二極管14導通，發(fā)出紅色亮光，指示變壓器A相線圈首端附近的油中顆粒雜質含量超標。同理，B相、C相線圈首端附近的油中顆粒雜質狀態(tài)檢測可以按A相技術方案實現(xiàn)，最終實現(xiàn)對大型電力變壓器油中顆粒雜質引發(fā)局部放電故障的預警。
【主權項】
1.一種變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器，其特征在于:包括順序連接的發(fā)光源、入射多芯光纖、光纖耦合探頭、折射多芯光纖、光電轉換單元和顆粒雜質狀態(tài)顯示單元。2.根據(jù)權利要求1所述的一種變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器，其特征在于:光纖耦合探頭設置在變壓器內部油中電場強度較高的部位。3.根據(jù)權利要求1所述的一種變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器，其特征在于:光纖耦合探頭包括光透鏡、多芯光纖和聚四氟乙烯空心圓柱； 光透鏡分別粘接在入射多芯光纖和折射多芯光纖的前端，并被對稱地埋設在聚四氟乙烯空心圓柱體中。4.根據(jù)權利要求2所述的一種變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器，其特征在于:光纖耦合探頭的空心圓柱體軸線與電場強度方向重合。5.根據(jù)權利要求1所述的一種變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器，其特征在于:發(fā)光源采用二極管LED。6.根據(jù)權利要求1所述的一種變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器，其特征在于:光電轉換單元包括光敏電阻或者光敏三極管。7.根據(jù)權利要求1所述的一種變壓器油中顆粒雜質的在線檢測器，其特征在于:顆粒雜質狀態(tài)顯示單元由發(fā)光二極管、非門芯片和工作電源連接構成。
【文檔編號】G01N15/06GK205593885SQ201521089199
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年12月23日
【發(fā)明人】劉影, 張有潤, 黃琦, 騰云龍, 王均
【申請人】電子科技大學