[发明专利]一种适用于变压器内嵌的测温光纤封装结构及其使用方法

说明书

本发明为一种适用于变压器内嵌的测温光纤封装结构及其使用方法，属于测温原件及方法领域，针对现有结构不能兼顾温度敏感性和绝缘可靠性、机械可靠性和测量结果准确度差的问题，采用技术方案如下：一种适用于变压器内嵌的测温光纤封装结构，包括内置裸光纤的绝缘软管护套以及第一封胶堵头和第二封胶堵头，裸光纤的第一端从第一封胶堵头穿出形成第一光纤尾纤，裸光纤的第二端固定于第二封胶堵头上，第一光纤尾纤的端部连有连接头，绝缘软管护套上开设多个油孔。本发明中绝缘软管护套上开设通孔，绝缘软管护套置于变压器的绝缘油中使用，兼顾了绝缘性能温度敏感性，保证了测量准确度和机械可靠性。且该封装结构的使用方法能够减少干扰和实现校准。

技术领域

本发明属于测温原件及方法领域，特别涉及一种适用于变压器内嵌的测温光纤封装结构及其使用方法。

背景技术

油浸式电力变压器作为我国电力系统中大量投用的关键设备之一，进行多参量的在线监测、及时掌握其运行状态、确保电力变压器的稳定运行，为提高电力系统可靠性以及控制电网运行费用提供有效保障，对建设智慧电网具有非常重要的意义。

在电力变压器的众多参量中，热点温度是掌握变压器运行状态最直接和有效的核心状态量之一。目前用于普通电网等级电力变压器内部温度的在线测量方法主要有：热电阻、热电耦测温及光纤测温。变压器的热点温度通常出现在绕组某处，为更真实地还原变压器内部的实际运行状态，必须对变压器核心特征参量源对象进行直接分布式测量。因此，热电阻、热电偶等金属温度传感器对于该目标已不再适用。光纤传感技术因其无源性、多物理敏感、精度高、抗干扰性强、响应速度快、可实现分布式测量等众多优势，已逐渐被应用于各个领域，拥有较为成熟的技术及应用基础，其在电力变压器状态检测方面的应用也具有广泛的前景。

与其他传感器相比，光纤光栅温度传感器具有结构简单、抗电磁干扰性强、可应用在恶劣的环境中，以及易实现分布式多点传感网络等优点。光纤光栅温度传感器利用Bragg光纤光栅反射波长会随温度的变化而产生“波长移位”的原理制成，技术相对成熟，已广泛应用于变压器内部温度监测系统中。专利公布号为CN110954242A的发明公开了一种基于光纤光栅的分布式液体温度传感器，包括测温光纤光栅、不锈钢毛细管、基体、热缩管，光纤跳线，光纤光栅去掉涂覆层后穿过弯曲的毛细管，并与毛细钢管轴线不平行，在不锈钢毛细管两端分别通过胶黏剂将光纤固定在基体的中心区域，胶黏剂覆盖的光纤区域无涂覆层，通过上述封装，确保光纤光栅 能够抵御外部拉力，以及毛细管由于热胀冷缩带来的光纤伸长量，隔绝热应力的影响。

但现有光栅光纤测温传感器存在以下问题：1.现有封装结构没有同时实现温度敏感性和绝缘可靠性。常见的光纤外护套通常是采用绝缘材料紧密包裹裸光纤的方式对光纤进行保护和封装，裸纤上的光栅无法与外部环境直接接触，这样容易减弱裸纤对外部环境的温度敏感性。为了加强温度敏感性，一部分光纤采用了金属封装，例如用于桥梁、隧道、海洋测温等领域，利用金属的高热膨胀系数对光纤光栅起到一个增敏作用。然而，变压器内绕组饼与饼之间、高压和低压绕组之间空间狭小，金属封装显然不适用于变压器绕组温度测量，容易造成短路而破坏绝缘可靠性。2.现有光纤安装使用方式降低了机械可靠性和测量结果准确度。将光纤固定于绕组上时，通常采用长光纤直接多点固定的方式，变压器绕组由于受到电磁力等的作用会有一定的伸缩和振动等，而安装时将光纤直接紧贴于绕组上，由于长度整好，几乎没有移动的裕度，光纤容易随绕组的振动或伸缩而撕裂或扯断，降低了其机械可靠性，严重时导致栅区长度改变，导致信号解调结果的准确度降低。

发明内容

针对现有光纤测温的温度敏感性和绝缘可靠性不足、机械可靠性和测量结果准确度差的问题，本发明提供一种适用于变压器内嵌的测温光纤封装结构及其监测方法，采用的结构适用于油浸式电力变压器，既能满足绝缘可靠性，又满足温度敏感性和测量准确度，同时还具有较好的机械可靠性。