基于光纖光柵的變壓器繞組溫度傳感器設計及測試

徐超峰 張航 胡昌師 王牌

【摘 ?要】為實現油浸式變壓器繞組的直接測量，設計一種光纖光柵溫度傳感器，并進行預埋式安裝。通過變壓器溫升試驗進行測試，試驗表明：光纖光柵傳感器可實現變壓器繞組的直接測量，且具有抗電磁干擾、高度絕緣、耐腐蝕、溫度精度高等特點，滿足變壓器狀態監測要求。

【關鍵詞】光纖光柵;變壓器;繞組;

Abstract：for the direct measurement of the realization of oil immersed transformer winding，design optical fiber grating temperature sensor，and preburied installation.Through the transformer temperature rising test，it shows that the fiber grating sensor can realize direct measurement of transformer windings，and has anti electromagnetic interference，high insulation，corrosion resistance，temperature higher accuracy，meeting the requirements of condition monitoring of transformer.

Keywords：Fiber Bragg grating，transformer，winding;

0 引言

電力變壓器是輸變電系統中最重要的設備之一，它直接關系到電網能否安全高效、經濟運行，變壓器的絕緣能力決定變壓器的壽命，而變壓器運行時的繞組溫度是影響絕緣能力的主要因素[變壓器繞組測溫光纖光柵傳感器設計及性能測試--].為了保障變壓器運行的安全可靠，延長變壓器的使用壽命，在變壓器運行過程中，需要對變壓器繞組的溫度進行實時監測。

目前繞組熱點監測普遍采用的方法包括：熱模擬測量法"直接測量法和間接計算法！其中：熱模擬測量法由于繞組溫升過程與模擬過程不盡相同，因而造成測量誤差較大，國外電網已基本停用該測溫裝置;間接計算法是依據國際電工委員會的導則進行計算，由于導則簡化了變壓器的熱特性分布，因此計算結果只能在某種程度上反映繞組熱點的狀態。直接測量法則采用在繞組內直接布置測量

點的方式進行熱點溫度的監測，由于是直接測量的結果，因此準確反映了熱點溫度的變化，但是由于溫度傳感器的植入，將會引起繞組絕緣特性的變化，且植入點的位置"數量和分布規律等研究，仍然處于探索階段。

到目前為止，常用的繞組熱點直接測量系統多是采用光學測溫原理，如上世紀80年代開始研究的光纖熒光吸收式測溫技術，目前廣泛應用于ABB、GE等公司，該方法存在的突出缺點是需要溫度校正，而且絕緣處理困難、維護技術比較復雜。光纖半導體吸收式測量技術的優點是結構簡單，成本低，但是性能受多個因素的影響，測量結果的精度較差！上述兩種方法存在的共性問題是不能進行光路復用，當需要多路溫度監測時，每一路都要引出自己的光纖，因而極大的限制了其應用空間。

針對目前直接測量法研究過程中存在的問題，本文提出一種新的基于光纖光柵的溫度測量方法，用于在線多點監測繞組熱點溫度的變化！

1 光纖測溫原理

試驗電壓是高壓側28kv，電流從15.7A緩慢升高到17.3A。一天內溫度變化，記錄變壓器高壓側繞組溫度、低壓側繞組溫度及底層油溫、頂層油溫變化。其中，油溫為傳統電子測量方式。測量數據如圖8所示，數據對比看出，變壓器繞組高壓側溫度整體比低壓側溫度高，變壓器底層油溫變化較小，頂層油溫變化相對較大，且底層油溫與低壓側繞組溫度較接近。

5 結束語

本文用光纖傳感的技術針對變壓器繞組溫度測量進行探索研究，介紹了傳感器的安裝工藝，并實際在變壓器繞組上進行溫升試驗，運行數據分析表明，光纖測溫可以良好的反應了變壓器繞組的溫升變化。

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