[發明專利]一種基于光纖傳感的變壓器油品測試裝置

在審

• 申請號: 201710220713.2
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN107044968A
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 江軍;張潮海;韓嘯;吳淑群;陳文
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 葛瀟敏

技術領域

本發明屬于電力變壓器檢測技術領域，涉及了一種變壓器油品測試裝置。

背景技術

隨著電力系統電壓等級、容量的不斷發展，電力系統關鍵設備越來越多，越顯得復雜多變。變壓器作為電力系統中關鍵的設備之一，它不僅僅承擔著電壓變換，還擔負著電能分配的任務。但是由于各種原因，變壓器在運行種可能會發生各種的故障，影響電力系統安全運行及供電可靠性，我們必須要對電力變壓器的各種故障進行快速診斷和排除。

其中，變壓器油在正常工況下承擔著絕緣、散熱和消弧等主要功能。隨著長時間的運行或電、熱、機械故障情形下，由于電、熱、氧化等多種因素作用，油浸式變壓器內的絕緣材料會發生分解形成小分子物質(包括H₂和CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆在內的小分子氣體)等。生成物在變壓器油介質中逐漸積累和溶解于油中，隨著油循環對流和擴散到整個器身。另外，運行過程中，較高溫度下絕緣油易被氧化，變壓器內部的油漆、金屬屑、微水、空氣、微生物等都會溶解于變壓器油中，使得油品下降，絕緣能力減弱。

變壓器油絕緣油的顏色通常是反映油品品質性能最直觀的一種表現形式。很多技術人員首先就會通過油品色澤度、黏性和氣味來判別其污染程度。良好的變壓器油應該是清潔而透明的液體，試驗變壓器不得有沉淀物、機械雜質懸浮物及棉絮狀物質。如果其受污染和氧化，并產生樹脂和沉淀物，變壓器油油質就會劣化，顏色會逐漸變為淺紅色，試驗變壓器直至變為深褐色的液體。當變壓器有故障時，也會使油的顏色發生改變。一般情況下，變壓器油呈淺褐色時就不宜再用了。另外，變壓器油可表現為渾濁乳狀、油色發黑、發暗。變壓器油渾濁乳狀，表明油中含有水分。油色發暗，表明變壓器油絕緣老化。油色發黑，甚至有焦臭味，表明變壓器內部有故障。這種直觀觀測的方式只能對變壓器油的品質做一個定性的判斷，并且一般情況下變壓器器身和循環油路都是金屬材質，無法在不取油的情況下直接觀測。

檢測變壓器油降解或劣化的另外一種傳統方法是通過擊穿電壓測試，一般而言：劣化越嚴重，對應的擊穿電壓幅值越低；反之亦然。該方法得到的測試結果容易受到多種因素的影響，也只能作為一個定性輔助的判據。

發明內容

為了解決上述背景技術提出的技術問題，本發明旨在提供一種基于光纖傳感的變壓器油品測試裝置，克服傳統油品檢測方法只能進行定性測試、精度較低的缺陷，實現變壓器油的老化或劣化程度的定量評估。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：

一種基于光纖傳感的變壓器油品測試裝置，包括折射率傳感探頭、光纖連接器和光學解調器，折射率傳感探頭和光纖連接器之間通過光纖連接，光學解調器與光纖連接器之間通過光纖連接；所述折射率傳感探頭置于變壓器油中，采集光信號并通過光纖傳輸給光學解調器，光學解調器解調光信號，獲得變壓器油的折射率，根據待測變壓器油與標準新油的折射率的比值，確定待測變壓器油的老化或劣化程度。

基于上述技術方案的優選方案，折射率傳感探頭包括纖芯以及設置在纖芯外側的包層，所述纖芯上設有單個光纖布拉格光柵或多個串聯的光纖布拉格光柵。

基于上述技術方案的優選方案，在光纖布拉格光柵所對應的包層區域上進行化學腐蝕或物理拉錐工藝處理，從而減小該區域包層的直徑。

基于上述技術方案的優選方案，在光纖布拉格光柵所對應的一側包層區域上進行拋磨工藝處理，形成拋磨面，從而增強光纖布拉格光柵對折射率的敏感度。

基于上述技術方案的優選方案，在所述拋磨面的對側包層區域上覆蓋負熱脹系數聚合物，從而補償光纖布拉格光柵的熱脹冷縮效應。

基于上述技術方案的優選方案，所述光纖采用玻璃光纖、塑料光纖或聚合物光纖。

基于上述技術方案的優選方案，所述光纖連接器采用FC光纖連接器、SC光纖連接器、ST光纖連接器或LC光纖連接器。

基于上述技術方案的優選方案，所述光學解調器采用波長解調器或光譜儀。

采用上述技術方案帶來的有益效果：

本發明彌補現有變壓器油油品直觀觀測誤差大、評估不規范、取樣復雜等不足，可用于入網新變壓器油的檢測和在運變壓器油的在線監測，服務于變壓器油的質量監測和考核，從而為變壓器的運行健康提供基礎參數。具體而言，具有如下優點：

(1)結構簡單：本發明中，經過包層腐蝕工藝和側面拋磨工藝的光纖布拉格光柵直接放置于變壓器油中，無需其它任何輔助元件；