變壓器光纖測(cè)溫系統(tǒng)淺述

摘 要:本文敘述了傳統(tǒng)變壓器測(cè)溫的特點(diǎn)和不足，分析了國(guó)外變壓器測(cè)溫方式的發(fā)展趨勢(shì)，介紹變壓器光纖測(cè)溫系統(tǒng)的基本方式和特點(diǎn)，提出了變壓器測(cè)溫系統(tǒng)的發(fā)展方向。文章還對(duì)目前變壓器測(cè)溫系統(tǒng)的市場(chǎng)狀況進(jìn)行了分析，預(yù)測(cè)變壓器光纖測(cè)溫系統(tǒng)是相關(guān)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，具有較高的實(shí)用價(jià)值和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞:變壓器光纖傳感器

中圖分類(lèi)號(hào):TN92文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)07(a)-0043-02

電力變壓器是變電所的核心設(shè)備，而變壓器的溫度監(jiān)測(cè)是保證變壓器正常運(yùn)行的一項(xiàng)重要措施，如何能簡(jiǎn)單、直接、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的反映變壓器內(nèi)部的溫度，受到許多企業(yè)和專(zhuān)家的關(guān)注。目前變壓測(cè)溫技術(shù)迅速發(fā)展，變壓器光纖測(cè)溫系統(tǒng)正以嶄新的面貌出現(xiàn)的變電器測(cè)溫領(lǐng)域。

1 傳統(tǒng)變壓器測(cè)溫方法

傳統(tǒng)變壓器測(cè)溫主要是測(cè)量二種溫度:一個(gè)是油面溫度，一個(gè)是繞組溫度。其中油面溫度目前有兩種測(cè)量辦法，一種是壓力式測(cè)溫，一種是利用鉑電阻測(cè)溫。

壓力式測(cè)溫是利用一個(gè)壓力測(cè)溫探頭，探頭內(nèi)是一種液體，根據(jù)溫度不同，液體膨脹程度不一的原理進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)在液體導(dǎo)管末端有一個(gè)測(cè)量壓力值的感應(yīng)設(shè)備，根據(jù)壓力，換算為溫度信號(hào)送出。常用信號(hào)類(lèi)型有0～5V電壓信號(hào)，4～20mA電流信號(hào)，pt100鉑電阻信號(hào)，RS485信號(hào)。這種測(cè)溫方式在目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛。

鉑電阻測(cè)溫就是直接利用一個(gè)鉑電阻探頭，根據(jù)溫度不同，鉑電阻探頭電阻值發(fā)生改變，從而輸出信號(hào)發(fā)生變化。目前能做這種溫度計(jì)的廠(chǎng)家很少，且價(jià)格昂貴，實(shí)際應(yīng)用也不多。

傳統(tǒng)繞組測(cè)溫多采用互感器換算的辦法。互感器換算即根據(jù)壓力式探頭先測(cè)量油面溫度，然后根據(jù)套管CT的二次電流與溫度換算的關(guān)系，在油面溫度上疊加一個(gè)銅的油溫差，模擬得到繞組溫度。這種測(cè)量辦法并不準(zhǔn)確，只是一個(gè)理論計(jì)算值，誤差在5℃～20℃，且存在著明顯的時(shí)間遲滯，但目前國(guó)內(nèi)普遍應(yīng)用的此方法。

2 變壓器光纖測(cè)溫方法的特點(diǎn)分析

光纖測(cè)溫是一種新技術(shù)，光纖具有抗電磁干擾、電絕緣、體積小、耐腐蝕、本質(zhì)安全等優(yōu)點(diǎn)，本文以L(fǎng)umaSense科技公司的子公司—Luxtron公司的最新產(chǎn)品ThermAsset 2型變壓器光纖測(cè)溫系統(tǒng)進(jìn)行介紹。完整的ThermAsset 2系統(tǒng)包括光纖溫控器;光纖探頭;油箱壁貫通器;油箱壁結(jié)合板;外部延伸光纖以及可選擇的油箱壁防護(hù)罩。如圖1。

光纖探頭采用穩(wěn)定的磷光物質(zhì)傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量，具備沒(méi)有漂移、毋須校準(zhǔn)的特性。該磷光物質(zhì)直接附于光纖探頭末端。探頭經(jīng)過(guò)試驗(yàn)論證，能與高壓電力變壓器長(zhǎng)期兼容，具備良好的電氣性能。光纖探頭它由一個(gè)一個(gè)固態(tài)晶體元件與光纖組成，包括具有透油性的護(hù)套，柔韌性強(qiáng)，適應(yīng)溫度為:-30℃～200℃，光纖探頭如圖2。

其理是由光纖探頭固態(tài)晶體元件檢測(cè)的溫度信號(hào)經(jīng)光纖傳輸?shù)焦饫w溫控器，采用原算法信號(hào)分析，溫度的測(cè)量結(jié)果可以再現(xiàn)數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)。在變壓器安裝過(guò)程中，光纖探頭的安裝和放置特別值得注意，要保持探頭及端部保護(hù)套的完整性，直至安裝連接最終完成。同時(shí)，還必須避免光纖過(guò)度彎曲以防斷裂。探頭的端部必須設(shè)置一個(gè)保護(hù)的襯墊，其結(jié)構(gòu)示意如圖3。

光纖探頭就固定在這樣的保護(hù)襯墊內(nèi)部，整體被安裝在需要探測(cè)的部位，如圖4:

安裝好的探頭可以根據(jù)實(shí)際采集信號(hào)，通過(guò)光纖與溫控器進(jìn)行信號(hào)傳輸。借助光信號(hào)測(cè)試儀器，可以對(duì)光纖信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，如果信號(hào)強(qiáng)度低于40%，表明光纖內(nèi)部傳輸信號(hào)正常，連接正常。探頭應(yīng)該具有良好的PFA，用特伏龍加凱芙拉，保證探頭的強(qiáng)度以及柔韌性，避免在安裝過(guò)程中的損傷。

光纖溫控器可以配置2、4、6或8個(gè)測(cè)溫通道，即最多可以監(jiān)測(cè)8個(gè)點(diǎn)域的溫度變化，內(nèi)置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可以記錄300天，且每分鐘讀取一次并保留每個(gè)通道的最高溫度直至用戶(hù)重新設(shè)置為止。溫控器配有液晶顯示屏，可以顯示各個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度值，帶有0～1mA或4～20mA模擬輸出，通過(guò)MODBUS通訊接口連接到現(xiàn)場(chǎng)的控制箱或變電站控制系統(tǒng)。此外，還配有RS-232和RS-485接口。溫控器帶有6個(gè)C型可編程繼電器，滿(mǎn)足3000V沖擊保護(hù)要求，可以通過(guò)對(duì)變壓器繞組實(shí)際溫度的測(cè)量提供冷卻器控制功能。傳統(tǒng)的繞組溫度指示器(WTI)只能通過(guò)測(cè)量變壓器郵箱頂部油溫來(lái)間接模擬變壓器線(xiàn)圈的溫度，這就與模擬的準(zhǔn)確度有關(guān)，而且時(shí)間上會(huì)滯后。而ThermAsset 2溫控器能夠用于動(dòng)態(tài)負(fù)載運(yùn)行并且更為經(jīng)濟(jì)有效的控制冷卻系統(tǒng)。

LumaSense科技光纖溫控器ThermAsset 2能直接、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的反應(yīng)，有效的根據(jù)實(shí)際熱點(diǎn)溫度來(lái)控制冷卻器的運(yùn)行，將溫度控制在正常范圍內(nèi)，準(zhǔn)確的發(fā)出報(bào)警，從而大大延長(zhǎng)電力設(shè)備使用壽命，最大限度的節(jié)約成本，保護(hù)變壓器安全運(yùn)行。目前，國(guó)內(nèi)變壓器已經(jīng)逐步開(kāi)始使用此項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

3 結(jié)語(yǔ)

光纖探頭直接、實(shí)時(shí)測(cè)量變壓器內(nèi)部溫度的技術(shù)以成為當(dāng)前國(guó)際通行的測(cè)量方式，該技術(shù)發(fā)展日趨完善，近30年來(lái)已被廣泛應(yīng)用在全世界1000多臺(tái)變壓器上，并通過(guò)工業(yè)設(shè)計(jì)認(rèn)證。全球性的光纖測(cè)溫技術(shù)公司，已經(jīng)在世界各地建立了辦事處，向用戶(hù)提供及時(shí)、優(yōu)良的售后服務(wù)。變壓器光纖測(cè)溫系統(tǒng)產(chǎn)品和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)也已日益成熟，必將成為國(guó)內(nèi)變壓器測(cè)溫選擇方案之一，具有很高的實(shí)用價(jià)值。尤其是光纖測(cè)溫系統(tǒng)直接、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的測(cè)溫效果，明顯提升了變壓器監(jiān)測(cè)效率，實(shí)踐證明此種方法是行之有效，具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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