[发明专利]光纤在油中的耐高温和相容性试验方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤在变压器油中耐高温和相容性试验方法及系统，属于电力行业变压器运行测量与保护技术领域。

背景技术

光纤传感技术在变压器中应用越来越广泛，光纤传感需要将光纤放置在变压器内部，长期浸渍在变压器内部高温条件下的变压器油中。变压器油中光纤在运行时，因高温和油侵蚀等因素作用会逐渐变质，影响光纤传感和光导特性；或是光纤与变压器油产生化学反应，劣化变压器油的绝缘性能。因此，需要有专门的方法和装置测量光纤在变压器中的耐高温性能以及与油的相互影响问题，这样才能保证光纤在变压器中安全可靠地工作。近年新的研究结果表明，目前光纤可在200℃～300℃甚至更高的温度下稳定工作，尽管已经验证光纤在高温空气环境下工作的光导和传感性能，但对浸入变压器油中的光纤耐高温性能仍需要进一步验证；同时，需要验证光纤与变压器油的相容性问题，也就是光纤与变压器油的相互影响问题。目前，国内没这方面相关的文献资料，而美国标准ASTM D3455-89《结构材料和由石油提炼的电气绝缘油的相容性试验方法》仅规定了变压器的固态结构材料(如电磁线、绝缘材料、铁心、密封材料等)与变压器油的相容性试验方法，并没有规定光纤与变压器油的相容性试验方法，如中国实用新型专利《一种用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置》(申请号：200520141911.2)所公开的是一种用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置，光纤传感器设于高压釜中，其效果是：能对光纤类温度、压力传感器进行单独温度、压力单参数测试，对光纤类温度、压力传感器进行温度压力双参数测量。

发明内容

本发明为解决背景技术所提出的问题，在综合和改进现有的光纤耐高温试验和油相容性试验的基础上，提出一种光纤在油中的耐高温和相容性试验方法及系统，可同时测量光纤在变压器油中耐高温和相容性的试验方法和系统，能快速有效地测量光纤在变压器油中耐高温和相容性性能，为光纤传感技术在变压器中应用的推广提供基础。

本发明的技术方案是：光纤在油中的耐高温和相容性试验方法，其特征在于：保持105℃恒温状态，通过比较光纤传感和光导特性的变化，以及变压器油色谱和油特性的变化，分析变压器油中光纤的耐高温和相容性，具体试验步骤如下：

(1)搭建试验系统，标定分布式光纤的测量范围、测量精度以及测量参数，且测量范围应覆盖恒温箱中无油光纤段及变压器油中光纤段区域；

(2)在常温环境下做恒温箱中变压器油油色谱和油特性分析，同时光纤信号分析装置对标定的光纤测量范围内按测量精度进行信号采样、处理，作为初始试验样本；

(3)调节恒温箱至105℃，稳定164小时，高温恒温期间对恒温箱中的变压器油进行油色谱和油特性分析，即对浸入光纤的变压器油及没有浸入光纤的变压器油分别采样分析，作为对比试验样本；同时光纤信号分析装置对标定的光纤测量范围按测量精度进行信号采样、处理，并将恒温箱中无油光纤段与变压器油中光纤段的试验结果进行比较、分析；

(4)高温恒温试验结束，待恒温箱温度降至常温，在常温环境下做恒温箱中变压器油油色谱和油特性分析，同时光纤信号分析装置对标定的光纤测量范围内按测量精度进行信号采样、处理，作为试验结束样本，对比分析实验初始样本和试验结束样本，比较光纤传感和光导的特性的变化及变压器油色谱和油特性的变化。

如上所述的光纤在油中的耐高温和相容性试验方法，其特征在于：采用光纤信号处理与油色谱和油特性分析试验相结合的试验方法，其有益效果是：能同时测量变压器油和光纤的相互影响情况之相容性问题。

如上所述的光纤在油中的耐高温和相容性试验方法，其特征在于：在105℃恒温状态下对变压器油及光纤信号进行采样分析，其有益效果是：能同时测得光纤在变压器油中的耐高温和相容性性能。

光纤在油中的耐高温和相容性试验系统，包括光纤信号分析装置，单模或多模传感光纤，恒温箱，封闭容器，变压器油，温度测量仪，油色谱和油特性分析仪，其特征在于：光纤信号分析装置的光源从单模或多模光纤一端传入，光纤经恒温箱和封闭容器浸入变压器油，光纤传感信号从光纤另一端返回至光纤信号分析装置，其有益效果是：光纤信号分析装置能分布式测量恒温箱中无油和有油段光纤的传感和光导性能。

如上所述的光纤在油中的耐高温和相容性试验系统，其特征在于：恒温箱中通过密闭容器放置有两种变压器油样本，一种浸有光纤，另一种无光纤浸入，密闭容器与外部油色谱和油特性分析仪连接，其有益效果是：在恒温箱保持高温恒温时，油色谱和油特性分析仪能连续对密闭容器中变压器油取样分析。