[發明專利]一種用于變壓器狀態檢測多參量傳感的光纖絕緣紙簇系統

在審

• 申請號: 202210818932.1
• 申請日: 2022-07-12
• 公開（公告）號: CN115900783A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 薛峰;胡岳;王湘女;林浩釗;李靖;王莉娜;葉睿菁;董彩紅;劉勤鋒;劉卓賢;高承芳;劉珂
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司東莞供電局;上海交通大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01K11/322;G01B11/16;G01H9/00;G01R31/12
• 代理公司: 南通一恒專利商標代理事務所(普通合伙) 32553
• 代理人: 梅家祺

本發明提供一種用于變壓器狀態檢測多參量傳感的光纖絕緣紙簇系統，涉及高電壓絕緣技術領域，包括：多根分布式傳感裸光纖、耐高溫光纖并帶黏結層與隔離層，以及變壓器繞組導線上配套的安裝槽；多根所述分布式傳感裸光纖，用于分布式傳感表征變壓器狀態的多種物理參量；所述耐高溫光纖并帶黏結層與隔離層，用于黏結與固定每圈按照圓柱體纜狀并排布置的多根所述分布式傳感裸光纖，并用圓環體隔離層分隔多圈層排列的分布式傳感裸光纖；多根所述分布式傳感裸光纖通過所述耐高溫光纖并帶黏結層與隔離層整體構成光纖絕緣紙簇；變壓器繞組導線上配套的所述安裝槽，用于放置所述光纖絕緣紙簇。本發明能夠實現變壓器的多參量帶電狀態監測與診斷。

技術領域

本發明涉及高電壓絕緣技術領域，具體地，尤其涉及一種用于變壓器狀態檢測多參量傳感的光纖絕緣紙簇系統。

背景技術

變壓器作為電力系統中的樞紐設備，在運行過程中易遭受熱性、電性和機械性應力以及其他應力的共同作用導致失效或故障，能造成停電以及設備資產的重大損失，并且危害環境甚至危及人身安全。變壓器因安裝隱患、絕緣缺陷與劣化、沖擊及過負荷等原因導致的局部過熱、繞組溫升和變形等問題，需要及時檢測及預警，對變壓器運行容量的動態評估也需要實時準確的狀態檢測。因絕緣和密封要求，變壓器的狀態檢測基本采用外部間接檢測方式，傳感位置遠離信號源，難以及時發現、準確定位與預警缺陷；在高負荷地區，存在變壓器動態容量評估的需求，需要對變壓器運行狀態進行直接檢測，確切得知何時更換老舊變壓器，取得良好的經濟效益，保證變壓器安全運行具有重要意義。

大部分變壓器的損壞是因其喪失了應有的絕緣能力，而影響絕緣能力的最主要因素是變壓器運行時的繞組熱點溫度。油浸式電力變壓器運行時變壓器內部有空載損耗和負載損耗。這些損耗轉變為熱量，熱量的一部分用來提高繞組、鐵芯及結構件的溫度，繞組和鐵芯向變壓器油散出熱量，使變壓器油的溫度逐漸提高。因此變壓器的使用壽命常常取決于承受最高溫度處絕緣材料的壽命。在80～140℃的溫度區間，變壓器絕緣所遭受的溫度每上升6℃，其老化率增倍而壽命減半。一旦繞組熱點溫度超過140℃，將危及變壓器的正常運行。目前間接測量法，應用最為廣泛的是IEEE?Std?C57.91和IEC354標準中推薦的熱點溫度計算模型以及國標?GB/T15164推薦的電力變壓器繞組溫度模擬計算模型。熱點溫度由環境溫度，頂油或底油溫度以及繞組熱點對油的溫差來計算得到，針對不同負載情況采用不同的負載系數進行修正，對于不同的冷卻方式則采用相應的繞組指數和油指數進行修正。但是由于變壓器繞組溫度測量中干擾因素較多，標準中的熱點模型無法覆蓋所有影響因素，在實際測量中還需對模型中公式做較為復雜的對比修改。

除了對變壓器的溫度檢測，變壓器的繞組變形也是衡量變壓器健康狀態的重要參數。目前，國內外使用較多的繞組變形檢測技術主要有短路阻抗法、頻響分析法、掃頻阻抗法和振動分析法。短路阻抗法是通過測量工頻電壓下的短路阻抗的來作為判斷繞組是否已發生變形的依據，短路阻抗法可以實現在線監測，但靈敏度較低、測試時間長、誤判率較高，還需要與其他方法配合使用。頻率響應法(FRA)是從低壓脈沖法(LVI)發展而來的，低壓脈沖法(LVI)由波蘭的Lech和Tyminski提出于1966年提出，當頻率超過1kHz時，變壓器繞組的鐵芯基本上不起作用，可視為一個由線性的電阻、電感及電容等分布參數構成的無源線性雙端口網絡。繞組發生機械變形后勢必會引起網絡分布參數的變化，從而使繞組對低壓脈沖的響應發生變化。頻響法的測試結果容易受到不確定因素的影響，且缺少統一的診斷判據，其診斷結果尚有不確定性。掃頻分析法由劉有為等人于2009年提出，通過結合頻率響應法和低電壓短路阻抗法測試技術的優點，實現一次測量同時可以取得變壓器繞組的短路阻抗-頻率特征曲線和頻響特征曲線，但在中高頻段時的測試靈敏度，受不確定因素的影響較大。