本發(fā)明屬于電力變壓器檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及了一種變壓器油品測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)、容量的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備越來越多，越顯得復(fù)雜多變。變壓器作為電力系統(tǒng)中關(guān)鍵的設(shè)備之一，它不僅僅承擔(dān)著電壓變換，還擔(dān)負(fù)著電能分配的任務(wù)。但是由于各種原因，變壓器在運(yùn)行種可能會(huì)發(fā)生各種的故障，影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行及供電可靠性，我們必須要對(duì)電力變壓器的各種故障進(jìn)行快速診斷和排除。

其中，變壓器油在正常工況下承擔(dān)著絕緣、散熱和消弧等主要功能。隨著長時(shí)間的運(yùn)行或電、熱、機(jī)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(nèi)的絕緣材料會(huì)發(fā)生分解形成小分子物質(zhì)(包括h2和ch4、c2h2、c2h4、c2h6在內(nèi)的小分子氣體)等。生成物在變壓器油介質(zhì)中逐漸積累和溶解于油中，隨著油循環(huán)對(duì)流和擴(kuò)散到整個(gè)器身。另外，運(yùn)行過程中，較高溫度下絕緣油易被氧化，變壓器內(nèi)部的油漆、金屬屑、微水、空氣、微生物等都會(huì)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(zhì)性能最直觀的一種表現(xiàn)形式。很多技術(shù)人員首先就會(huì)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(yīng)該是清潔而透明的液體，試驗(yàn)變壓器不得有沉淀物、機(jī)械雜質(zhì)懸浮物及棉絮狀物質(zhì)。如果其受污染和氧化，并產(chǎn)生樹脂和沉淀物，變壓器油油質(zhì)就會(huì)劣化，顏色會(huì)逐漸變?yōu)闇\紅色，試驗(yàn)變壓器直至變?yōu)樯詈稚囊后w。當(dāng)變壓器有故障時(shí)，也會(huì)使油的顏色發(fā)生改變。一般情況下，變壓器油呈淺褐色時(shí)就不宜再用了。另外，變壓器油可表現(xiàn)為渾濁乳狀、油色發(fā)黑、發(fā)暗。變壓器油渾濁乳狀，表明油中含有水分。油色發(fā)暗，表明變壓器油絕緣老化。油色發(fā)黑，甚至有焦臭味，表明變壓器內(nèi)部有故障。這種直觀觀測(cè)的方式只能對(duì)變壓器油的品質(zhì)做一個(gè)定性的判斷，并且一般情況下變壓器器身和循環(huán)油路都是金屬材質(zhì)，無法在不取油的情況下直接觀測(cè)。

檢測(cè)變壓器油降解或劣化的另外一種傳統(tǒng)方法是通過擊穿電壓測(cè)試，一般而言：劣化越嚴(yán)重，對(duì)應(yīng)的擊穿電壓幅值越低；反之亦然。該方法得到的測(cè)試結(jié)果容易受到多種因素的影響，也只能作為一個(gè)定性輔助的判據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述背景技術(shù)提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種基于光纖傳感的變壓器油品測(cè)試裝置，克服傳統(tǒng)油品檢測(cè)方法只能進(jìn)行定性測(cè)試、精度較低的缺陷，實(shí)現(xiàn)變壓器油的老化或劣化程度的定量評(píng)估。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于光纖傳感的變壓器油品測(cè)試裝置，包括折射率傳感探頭、光纖連接器和光學(xué)解調(diào)器，折射率傳感探頭和光纖連接器之間通過光纖連接，光學(xué)解調(diào)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(hào)并通過光纖傳輸給光學(xué)解調(diào)器，光學(xué)解調(diào)器解調(diào)光信號(hào)，獲得變壓器油的折射率，根據(jù)待測(cè)變壓器油與標(biāo)準(zhǔn)新油的折射率的比值，確定待測(cè)變壓器油的老化或劣化程度。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，折射率傳感探頭包括纖芯以及設(shè)置在纖芯外側(cè)的包層，所述纖芯上設(shè)有單個(gè)光纖布拉格光柵或多個(gè)串聯(lián)的光纖布拉格光柵。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，在光纖布拉格光柵所對(duì)應(yīng)的包層區(qū)域上進(jìn)行化學(xué)腐蝕或物理拉錐工藝處理，從而減小該區(qū)域包層的直徑。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，在光纖布拉格光柵所對(duì)應(yīng)的一側(cè)包層區(qū)域上進(jìn)行拋磨工藝處理，形成拋磨面，從而增強(qiáng)光纖布拉格光柵對(duì)折射率的敏感度。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，在所述拋磨面的對(duì)側(cè)包層區(qū)域上覆蓋負(fù)熱脹系數(shù)聚合物，從而補(bǔ)償光纖布拉格光柵的熱脹冷縮效應(yīng)。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)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(shù)方案的優(yōu)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(shù)方案的優(yōu)選方案，所述光學(xué)解調(diào)器采用波長解調(diào)器或光譜儀。

采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果：

本發(fā)明彌補(bǔ)現(xiàn)有變壓器油油品直觀觀測(cè)誤差大、評(píng)估不規(guī)范、取樣復(fù)雜等不足，可用于入網(wǎng)新變壓器油的檢測(cè)和在運(yùn)變壓器油的在線監(jiān)測(cè)，服務(wù)于變壓器油的質(zhì)量監(jiān)測(cè)和考核，從而為變壓器的運(yùn)行健康提供基礎(chǔ)參數(shù)。具體而言，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：本發(fā)明中，經(jīng)過包層腐蝕工藝和側(cè)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；

(2)絕緣性能優(yōu)良：利用光纖本身作為傳感探頭，屬于純光學(xué)傳感，而光纖本身具有優(yōu)異的絕緣性能；

(3)溫度自補(bǔ)償：通過在傳感探頭上覆蓋負(fù)熱脹系數(shù)聚合物，補(bǔ)償溫度變化時(shí)光纖光柵的熱脹冷縮效應(yīng)，增強(qiáng)折射率探頭在不同油溫下的適用性。

(4)操作簡(jiǎn)便：光纖傳感探頭直接放置于油中，光學(xué)信號(hào)直接通過光譜儀或波長解調(diào)儀進(jìn)行信號(hào)的解調(diào)，通過折射率折算到油品的劣化程度；

(5)實(shí)時(shí)性和可靠性高：由于本發(fā)明不涉及變壓器油處理以及信號(hào)變換調(diào)理等過程，對(duì)應(yīng)的信號(hào)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和操作便捷，可靠性也非常高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明中光纖布拉格光柵的包層進(jìn)行化學(xué)腐蝕或物理拉錐工藝處理示意圖，其中圖(a)為正視圖，圖(b)為側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明中光纖布拉格光柵的包層進(jìn)行側(cè)邊拋磨工藝處理的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

一種基于光纖傳感的變壓器油品測(cè)試裝置，如圖1所示，包括折射率傳感探頭、光纖連接器和光學(xué)解調(diào)器，折射率傳感探頭和光纖連接器之間通過光纖連接，光學(xué)解調(diào)器與光纖連接器之間通過光纖連接。將折射率傳感探頭置于待測(cè)的變壓器油中，采集光信號(hào)，并通過光纖將采集到的光信號(hào)傳送給光學(xué)解調(diào)器，光學(xué)解調(diào)器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，獲得變壓器油的折射率。

一般而言，針對(duì)同一種變壓器油，相比于標(biāo)準(zhǔn)新油，老化或劣化的變壓器油樣具有更高的折射率，并且隨著老化或劣化程度的加劇，折射率數(shù)值會(huì)進(jìn)一步提高。因此，計(jì)算變壓器油的老化或劣化系數(shù)：

上式中，imea為浸泡在待測(cè)變壓器油的光纖輸出強(qiáng)度，單位為db或dbm；iref為浸泡在純凈標(biāo)準(zhǔn)變壓器油的光纖輸出強(qiáng)度，單位為db或dbm。該劣化系數(shù)可以直接對(duì)應(yīng)到變壓器油的劣化程度，數(shù)值越高對(duì)應(yīng)的劣化程度越嚴(yán)重，反之亦然。對(duì)同一油樣而言，通過劣化系數(shù)可以與變壓器油的劣化程度建立一一對(duì)應(yīng)的量化關(guān)系。

在本實(shí)施例中，射率傳感探頭包括纖芯以及設(shè)置在纖芯外側(cè)的包層，所述纖芯上設(shè)有單個(gè)光纖布拉格光柵或多個(gè)串聯(lián)的光纖布拉格光柵。

在本實(shí)施例中，如圖2(a)、(b)所示，在光纖布拉格光柵所對(duì)應(yīng)的包層區(qū)域上進(jìn)行化學(xué)腐蝕或物理拉錐工藝處理，從而減小該區(qū)域包層的直徑，增強(qiáng)折射率靈敏性。

在本實(shí)施例中，如圖3所示，在光纖布拉格光柵所對(duì)應(yīng)的一側(cè)包層區(qū)域上通過側(cè)邊拋磨工藝處理，形成拋磨面，進(jìn)一步增強(qiáng)光纖布拉格光柵對(duì)折射率的敏感度。如圖2所示，在拋磨面的對(duì)側(cè)包層區(qū)域上覆蓋負(fù)熱脹系數(shù)聚合物，從而補(bǔ)償光纖布拉格光柵的熱脹冷縮效應(yīng)，增強(qiáng)折射率探頭在不同油溫下的適用性。采用的負(fù)熱脹系數(shù)聚合物具有折射率隨溫度變化呈現(xiàn)負(fù)熱光效應(yīng)，可以使用dowcorning工廠生產(chǎn)的oe4110或者oe4100型聚合物。

在本實(shí)施例中，所述光纖采用玻璃光纖、塑料光纖或聚合物光纖。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。光學(xué)解調(diào)器采用波長解調(diào)器或光譜儀。

變壓器絕緣油在電力裝備中具有至關(guān)重要的作用，油品的好賴直接關(guān)系到電力設(shè)備和系統(tǒng)的安全問題。采用本發(fā)明提出的變壓器油品測(cè)試裝置，定期檢測(cè)、檢驗(yàn)變壓器油質(zhì)的變化情況和趨勢(shì)，一旦發(fā)現(xiàn)變壓器油存在劣化的趨勢(shì)，及時(shí)分析可能的故障原因，果斷采取相應(yīng)措施，避免故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，確保變壓器的健康狀態(tài)。

實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。