一種基于光纖布喇格光柵的油浸式變壓器故障定位裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于變壓器故障檢測設備范圍，特別涉及一種基于光纖布喇格光柵的油浸式變壓器故障定位裝置。
【背景技術】
[0002]電力變壓器是電力系統(tǒng)最重要和最貴重的設備之一，它們的安全運行直接關系到電網(wǎng)的供電可靠性。電力變壓器故障診斷技術的研宄是電力變壓器狀態(tài)維修的基礎。變壓器是一個老化和故障機理復雜的系統(tǒng)和設備，因此電力變壓器故障診斷技術是一項復雜而艱巨的任務。絕緣油在熱和電的作用下，分解出氫氣、一氧化碳、二氧化碳、以及多種小分子烴類氣體，設備內(nèi)部故障的類型及嚴重程度與這些氣體分子的組成及產(chǎn)氣速率有著密切關系。其中，氫氣是變壓器出現(xiàn)早期故障如微弱局部放電或低溫熱點現(xiàn)象的主要故障氣體，因此通過監(jiān)測氫氣量來分析變壓器早期故障并對產(chǎn)生氫氣部位進行定位具有十分重要的意義。
[0003]油中溶解氫氣在線監(jiān)測手段可以克服傳統(tǒng)離線試驗周期長，從取樣、運送到測量環(huán)節(jié)多，操作繁瑣的缺點，能在線持續(xù)監(jiān)測氣體組分，貯存長期的檢測結(jié)果，提供完整的趨勢信息，對及時發(fā)現(xiàn)故障，確定變壓器的維護周期，進行壽命預測，實現(xiàn)狀態(tài)檢修具有決定性的作用。大型電力變壓器局部放電和局部過熱屬頻發(fā)性故障，少數(shù)需及時處理，大多數(shù)可繼續(xù)運行。但在繼續(xù)運行過程中如對故障點的部位和故障程度一無所知，這種運行是冒險的。如能在電力變壓器發(fā)生故障后，準確地診斷出故障性質(zhì)，并且能準確地診斷出故障的初步部位，就能減少浪費，快速排除變壓器的故障，提高供電的可靠性。
[0004]油中溶解氫氣的現(xiàn)有技術通常采用吊罩檢查方法，能對部分故障部位進行定位、檢修，但是吊罩檢查工作量很大，而且在吊罩檢查前如不進行試驗、分析，往往很難找到故障點，浪費人力物力。目前常用的電力變壓器故障定位方法主要有:多部位采樣分析法、檢修調(diào)查與試驗相結(jié)合綜合判斷法以及基于原子吸收光譜分析的故障定位方法。
[0005](I)多部位采樣分析法
[0006]在變壓器發(fā)生故障時在可能的故障點周圍進行多次采樣，進行油中溶解氣體分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷故障點距離采樣點的遠近，對故障點進行定位。該方法對某些故障的定位有較大的參考價值但是對大多數(shù)故障的定位誤差較大。
[0007](2)檢修調(diào)查與試驗相結(jié)合綜合判斷法
[0008]當變壓器發(fā)生了故障，確定故障的類型、可能發(fā)生的部位之后，為了進一步定位更具體的部位，根據(jù)已掌握的信息進行相應的試驗，以獲取更多的信息從而更準確的定位出故障的發(fā)生部位。例如，通過油色譜分析，確定了變壓器發(fā)生了熱故障后，則可選擇做直流電阻測定試驗、單相空載試驗來進一步定位故障部位。放電性故障可選擇對可能發(fā)生故障的部位做超聲波定位試驗，以進一步確定故障的確切部位。此方法一般要結(jié)合電氣試驗的結(jié)果來定位故障部位，但由于電氣試驗的靈敏度比較低，數(shù)據(jù)精確度較差，所以綜合判斷的結(jié)果誤差也比較大。
[0009]由于發(fā)生局部放電故障時，變壓器的故障部位將會產(chǎn)生超聲波，并會對周圍釋放超聲波能量，而超聲波可通過多種途徑傳到事先已固定在設備上的用于探測聲波的傳感器上，然后通過計算其傳播的時間，在通過數(shù)據(jù)處理就可以計算出變壓器發(fā)生局放故障的具體部位。采用超聲定位法可以大致確定變壓器的故障部位。
[0010](3)基于原子吸收光譜分析的故障定位方法
[0011 ] 通過電壓器油中溶解氣體分析確定變壓器油中的溶解氣體類型及含量，確定變壓器的故障類型，利用原子吸收光譜分析絕緣油中金屬的成分以及金屬的含量，并結(jié)合絕緣油中金屬的不同成分的增長情況綜合定位變壓器故障發(fā)生的部位。
[0012]現(xiàn)有技術的缺點
[0013](I)現(xiàn)有故障定位方法需要進行吊罩檢查，但吊罩檢查工作量很大，費時費力，并且需要進行吊罩檢查時變壓器往往已發(fā)生較嚴重的故障。
[0014](2)利用多部位分析采樣等方法時定位誤差較大。
[0015](3)在變壓器初步發(fā)生故障時現(xiàn)有的定位方法很難對變壓器的故障部位進行定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的目的是提出一種基于光纖布喇格光柵的油浸式變壓器故障定位裝置，其特征在于，所述光纖布喇格光柵的油浸式變壓器故障定位裝置是采用鍍鈀銀合金薄膜作為油中溶解氫氣的氫傳感器，具體是在光纖布喇格光柵的柵區(qū)部位鍍鈀銀合金薄膜作為油中溶解氫氣的光纖布喇格光柵氫傳感器，將多個光纖布喇格光柵氫傳感器經(jīng)單模光纖熔接并布置到變壓器腔體中各個面上，實現(xiàn)變壓器腔體中溶解氫氣的三維立體監(jiān)控溶解氫氣的三維立體監(jiān)控，采用波分復用技術針對傳感器的數(shù)據(jù)計算，分析確定故障位置；該變壓器故障定位裝置包括:由寬帶光源、總光開關和3個耦合器組成光源系統(tǒng)，總光開關通過3個耦合器通過單模光纖分別連接第一光開關、第二光開關、第三光開關和波長解調(diào)裝置；波長解調(diào)裝置和計算機連接；第一光開關、第二光開關、第三光開關的輸出分別固定在變壓器腔體的六個面上，作故障定位用。
[0017]所述光源系統(tǒng)通過3個耦合器、第一光開關、第二光開關和第三光開關控制光源的輸出，對不同維度上的不同的光纖布喇格光柵氫傳感器提供光源；
[0018]所述多個光纖布喇格光柵氫氣傳感與單個溫度補償傳感器通過單模光纖串聯(lián)組成傳感器支路；這些傳感器串聯(lián)支路分別布置在變壓器腔體的六個面上，并與第一光開關、第二光開關、第三光開關的各輸出固定連接，用于變壓器腔體中溶解氫氣的三維立體監(jiān)控和故障定位。
[0019]所述波長解調(diào)裝置及計算機組成檢測采集單元，其中波長解調(diào)裝置對光纖光柵氫氣傳感器的波長進行檢測，并將傳感器的波長值傳送到計算機中進行數(shù)據(jù)處理，通過不同光纖光柵氫氣傳感器的波長變化量與響應時間即可確定故障位置。
[0020]所述每一條傳感器串聯(lián)支路所含光纖布喇格光柵氫傳感器為4?10個。
[0021]所述光纖布喇格光柵氫傳感器的光纖布喇格光柵以金屬鈕作為氫敏薄膜，厚度為1nm ?2 μ m0
[0022]所述光纖布喇格光柵氫傳感器以熔接的方式經(jīng)單模光纖相連接，并將溫度補償傳感器熔接在傳感器串聯(lián)支路中；多傳感串聯(lián)支路采用一個光源；寬帶光經(jīng)耦合器入射到連接光纖布喇格光柵氫傳感器的光纖，并將經(jīng)光纖布喇格光柵的反射光通過耦合器傳送到波長解調(diào)裝置中進行處理。
[0023]所述各個光纖布喇格光柵氫傳感器的中心波長相差2nm?30nm，采用波分復用技術區(qū)分不同傳感器的不同中心波長。
[0024]所述光纖布喇格光柵以金屬鈀作為氫敏薄膜，鈀膜采用磁控濺射鍍膜；光纖的成分為二氧化硅，與金屬鈀膜的粘附力不強，在氫氣濃度較高時易出現(xiàn)鈀膜脫落的情況，因此，在鍍鈀膜之前在光纖布喇格光柵的柵區(qū)部位采用磁控濺射鍍膜的方法濺射20nm的鈦膜，以克服光纖與金屬鈀膜的粘附力不強的缺陷。
[0025]本發(fā)明的有益效果是提出的基于光纖布喇格光柵氫敏傳感器的油浸式變壓器故障定位裝置，克服了現(xiàn)有的故障定位裝置需要離線吊罩檢查等缺點，能夠滿足油浸式變壓器內(nèi)部產(chǎn)氫故障定位的特殊要求。具體而言，本發(fā)明中采用光纖布喇格光柵濺射鈀膜作為氫敏傳感器，該傳感器采用波長解調(diào)，不受光強變化的影響。并且該傳感器不會對變壓器的運行造成危害，安全可靠。利用多個氫敏傳感器熔接串聯(lián)組成串聯(lián)回路并三維布置在變壓器腔體中，當變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生氫氣溶解于變壓器油中并在周圍擴散時，在三維傳感器串聯(lián)回路上中心波長最先變化的傳感器對應的坐標區(qū)域即為故障產(chǎn)氫部位。
[0026]本系統(tǒng)的優(yōu)點如下:
[0027](I)采用光學方法，適用于變壓器中復雜的電磁環(huán)境，不受電磁干擾的影響。提高了測量精度。
[0028](2)針對產(chǎn)生氫氣的故障實現(xiàn)了實時在線監(jiān)測，即使在故障的初步發(fā)生狀態(tài)也可以有效的感知故障并對故障部位進行定位。
[0029](3)可以直接置于變壓器油中，監(jiān)測時間短，及時有效的對故障進行定位。
[0030](4)采用波長解調(diào)不受光強等條件的影響。
[0031](5)在變壓器發(fā)生嚴重故障前能針對故障類型和故障定位做出準確判斷。防止故障進一步加劇，并且為故障檢修人員的檢修提供了有利條件，可以有效發(fā)現(xiàn)吊罩檢查不能發(fā)現(xiàn)的故障部位。
【附圖說明】
[0032]圖1為變壓器油中故障定位裝置示意圖。
[0033]圖2為變壓器腔體中傳感器三維布置圖。
【具體實施方式】
[0034]本發(fā)明提出一種基于光纖布喇格光柵的油浸式變壓器故障定位裝置，下面結(jié)合附圖予以說明。
[0035]圖1所示為變壓器油中故障定位裝置示意圖。圖2所示為變壓器腔體中傳感器三維布置圖。在圖中，所述光纖布喇格光柵的油浸式變壓器故障定位裝置是采用鍍鈀銀合金薄膜作為油中溶解氫氣的氫傳感器，具體是在光纖布喇格光柵的柵區(qū)部位鍍鈀銀合金薄膜作為油中溶解氫氣的光纖布喇格光柵氫傳感