專利名稱：光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖在變壓器油中耐高溫和相容性試驗(yàn)方法及系統(tǒng)，屬于電力行 業(yè)變壓器運(yùn)行測(cè)量與保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖傳感技術(shù)在變壓器中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，光纖傳感需要將光纖放置在變壓器內(nèi) 部，長(zhǎng)期浸漬在變壓器內(nèi)部高溫條件下的變壓器油中。變壓器油中光纖在運(yùn)行時(shí)，因高溫和 油侵蝕等因素作用會(huì)逐漸變質(zhì)，影響光纖傳感和光導(dǎo)特性；或是光纖與變壓器油產(chǎn)生化學(xué) 反應(yīng)，劣化變壓器油的絕緣性能。因此，需要有專門的方法和裝置測(cè)量光纖在變壓器中的耐 高溫性能以及與油的相互影響問(wèn)題，這樣才能保證光纖在變壓器中安全可靠地工作。近年 新的研究結(jié)果表明，目前光纖可在200°C 300°C甚至更高的溫度下穩(wěn)定工作，盡管已經(jīng)驗(yàn) 證光纖在高溫空氣環(huán)境下工作的光導(dǎo)和傳感性能，但對(duì)浸入變壓器油中的光纖耐高溫性能 仍需要進(jìn)一步驗(yàn)證；同時(shí)，需要驗(yàn)證光纖與變壓器油的相容性問(wèn)題，也就是光纖與變壓器油 的相互影響問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)沒這方面相關(guān)的文獻(xiàn)資料，而美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D3455-89《結(jié)構(gòu) 材料和由石油提煉的電氣絕緣油的相容性試驗(yàn)方法》僅規(guī)定了變壓器的固態(tài)結(jié)構(gòu)材料(如 電磁線、絕緣材料、鐵心、密封材料等)與變壓器油的相容性試驗(yàn)方法，并沒有規(guī)定光纖與 變壓器油的相容性試驗(yàn)方法，如中國(guó)實(shí)用新型專利《一種用于光纖類傳感器的高溫高壓釜 實(shí)驗(yàn)裝置》(申請(qǐng)?zhí)?200520141911. 2)所公開的是一種用于光纖類傳感器的高溫高壓釜實(shí) 驗(yàn)裝置，光纖傳感器設(shè)于高壓釜中，其效果是能對(duì)光纖類溫度、壓力傳感器進(jìn)行單獨(dú)溫度、 壓力單參數(shù)測(cè)試，對(duì)光纖類溫度、壓力傳感器進(jìn)行溫度壓力雙參數(shù)測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決背景技術(shù)所提出的問(wèn)題，在綜合和改進(jìn)現(xiàn)有的光纖耐高溫試驗(yàn)和油 相容性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出一種光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)方法及系統(tǒng)，可同時(shí)測(cè) 量光纖在變壓器油中耐高溫和相容性的試驗(yàn)方法和系統(tǒng)，能快速有效地測(cè)量光纖在變壓器 油中耐高溫和相容性性能，為光纖傳感技術(shù)在變壓器中應(yīng)用的推廣提供基礎(chǔ)。本發(fā)明的技術(shù)方案是光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)方法，其特征在于保 持105°C恒溫狀態(tài)，通過(guò)比較光纖傳感和光導(dǎo)特性的變化，以及變壓器油色譜和油特性的變 化，分析變壓器油中光纖的耐高溫和相容性，具體試驗(yàn)步驟如下(1)搭建試驗(yàn)系統(tǒng)，標(biāo)定分布式光纖的測(cè)量范圍、測(cè)量精度以及測(cè)量參數(shù)，且測(cè)量 范圍應(yīng)覆蓋恒溫箱中無(wú)油光纖段及變壓器油中光纖段區(qū)域；(2)在常溫環(huán)境下做恒溫箱中變壓器油油色譜和油特性分析，同時(shí)光纖信號(hào)分析 裝置對(duì)標(biāo)定的光纖測(cè)量范圍內(nèi)按測(cè)量精度進(jìn)行信號(hào)采樣、處理，作為初始試驗(yàn)樣本；(3)調(diào)節(jié)恒溫箱至105°C，穩(wěn)定164小時(shí)，高溫恒溫期間對(duì)恒溫箱中的變壓器油進(jìn) 行油色譜和油特性分析，即對(duì)浸入光纖的變壓器油及沒有浸入光纖的變壓器油分別采樣分 析，作為對(duì)比試驗(yàn)樣本；同時(shí)光纖信號(hào)分析裝置對(duì)標(biāo)定的光纖測(cè)量范圍按測(cè)量精度進(jìn)行信號(hào)采樣、處理，并將恒溫箱中無(wú)油光纖段與變壓器油中光纖段的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較、分析；(4)高溫恒溫試驗(yàn)結(jié)束，待恒溫箱溫度降至常溫，在常溫環(huán)境下做恒溫箱中變壓器 油油色譜和油特性分析，同時(shí)光纖信號(hào)分析裝置對(duì)標(biāo)定的光纖測(cè)量范圍內(nèi)按測(cè)量精度進(jìn)行 信號(hào)采樣、處理，作為試驗(yàn)結(jié)束樣本，對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)初始樣本和試驗(yàn)結(jié)束樣本，比較光纖傳 感和光導(dǎo)的特性的變化及變壓器油色譜和油特性的變化。如上所述的光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)方法，其特征在于采用光纖信號(hào) 處理與油色譜和油特性分析試驗(yàn)相結(jié)合的試驗(yàn)方法，其有益效果是能同時(shí)測(cè)量變壓器油 和光纖的相互影響情況之相容性問(wèn)題。如上所述的光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)方法，其特征在于在105°C恒溫 狀態(tài)下對(duì)變壓器油及光纖信號(hào)進(jìn)行采樣分析，其有益效果是能同時(shí)測(cè)得光纖在變壓器油 中的耐高溫和相容性性能。光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)系統(tǒng)，包括光纖信號(hào)分析裝置，單?；蚨嗄?感光纖，恒溫箱，封閉容器，變壓器油，溫度測(cè)量?jī)x，油色譜和油特性分析儀，其特征在于光 纖信號(hào)分析裝置的光源從單模或多模光纖一端傳入，光纖經(jīng)恒溫箱和封閉容器浸入變壓器 油，光纖傳感信號(hào)從光纖另一端返回至光纖信號(hào)分析裝置，其有益效果是光纖信號(hào)分析裝 置能分布式測(cè)量恒溫箱中無(wú)油和有油段光纖的傳感和光導(dǎo)性能。如上所述的光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于恒溫箱中通過(guò) 密閉容器放置有兩種變壓器油樣本，一種浸有光纖，另一種無(wú)光纖浸入，密閉容器與外部油 色譜和油特性分析儀連接，其有益效果是在恒溫箱保持高溫恒溫時(shí)，油色譜和油特性分析 儀能連續(xù)對(duì)密閉容器中變壓器油取樣分析。本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的試驗(yàn)溫度可控，外界環(huán)境影響 小，操作簡(jiǎn)便。利用現(xiàn)有的光纖信號(hào)分析裝置及油色譜和油特性分析儀相結(jié)合的方式進(jìn)行 檢測(cè)，同時(shí)測(cè)量光纖在變壓器油中的耐高溫和相容性性能。本發(fā)明中光纖信號(hào)分析裝置原理是光纖信號(hào)分析裝置自帶激發(fā)器發(fā)出波長(zhǎng)為 1550nm的光源，經(jīng)光信號(hào)處理后注入單?；蚨嗄鞲泄饫w一端，檢測(cè)單?；蚨嗄鞲泄饫w 另一端耦合出來(lái)的散射信號(hào)，確定光纖各小段區(qū)域上散射信號(hào)特性，光纖信號(hào)分析裝置通 過(guò)分析處理散射信號(hào)頻移或光強(qiáng)特性及延時(shí)特性，得出整個(gè)光纖各小段區(qū)域上傳感和傳導(dǎo) 特性的變化。油色譜和油特性分析裝置原理是提取不同密閉容器中的變壓器油試驗(yàn)樣本，通 過(guò)對(duì)油色譜進(jìn)行變壓器油中溶解氣體成分、成分含量分析，通過(guò)油特性分析得出酸值、擊穿 電壓、tan 6、含水量等變壓器油特性數(shù)據(jù)。通過(guò)油色譜和油特性數(shù)據(jù)的變化得出變壓器油 的變化結(jié)果。


附圖1為本發(fā)明實(shí)施例試驗(yàn)系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)及接線示意圖。
具體實(shí)施例方式附圖中的標(biāo)記附圖中，1-光纖信號(hào)分析裝置，2-單模或多模傳感光纖，3-恒溫箱，4-封閉容器，
45-變壓器油，6-溫度測(cè)量?jī)x，7-油色譜和油特性分析儀。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明如附圖所示，一種光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)方法及系統(tǒng)，包括光纖信號(hào) 分析裝置1，單?；蚨嗄鞲泄饫w2，恒溫箱3，封閉容器4，變壓器油5，溫度測(cè)量?jī)x6，油色 譜和油特性分析儀7。本試驗(yàn)系統(tǒng)由光纖信號(hào)分析裝置1和單?；蚨嗄鞲泄饫w2實(shí)現(xiàn)激 光光信號(hào)的發(fā)送、光信號(hào)傳感、光信號(hào)分析功能；由油色譜和特性分析儀7完成變壓器油5 取樣、分析功能；由恒溫箱3、封閉容器4、變壓器油5、溫度測(cè)量?jī)x6組成變壓器油中光纖耐 高溫和相容性的基礎(chǔ)試驗(yàn)平臺(tái)。其連接關(guān)系是光纖信號(hào)分析裝置1經(jīng)光纖端子接入單?；蚨嗄鞲泄饫w2—端， 單?；蚨嗄鞲泄饫w2經(jīng)恒溫箱3和封閉容器4浸入變壓器油5，再?gòu)膯文鞲泄饫w2另一 端經(jīng)光纖端子接入至光纖信號(hào)分析裝置1，溫度測(cè)量?jī)x內(nèi)置于恒溫箱中；油色譜和油特性 分析儀7通過(guò)自帶進(jìn)樣器接入封閉容器中對(duì)變壓器油5取樣、分析。如圖1所述，光纖信號(hào)分析裝置原理是光纖信號(hào)分析裝置自帶激發(fā)器發(fā)出波長(zhǎng) 為1550nm的光源，經(jīng)光信號(hào)處理后注入單?；蚨嗄鞲泄饫w一端，檢測(cè)單?；蚨嗄鞲泄?纖另一端耦合出來(lái)的散射信號(hào)，確定光纖各小段區(qū)域上散射信號(hào)特性，光纖信號(hào)分析裝置 通過(guò)分析處理散射信號(hào)頻移或光強(qiáng)特性及延時(shí)特性，得出整個(gè)光纖各小段區(qū)域上傳感和傳 導(dǎo)特性的變化。如圖1所述，油色譜和油特性分析裝置原理是提取不同密閉容器中的變壓器油 試驗(yàn)樣本，通過(guò)對(duì)油色譜進(jìn)行變壓器油中溶解氣體成分、成分含量分析，通過(guò)油特性分析得 出酸值、擊穿電壓、tan 8、含水量等變壓器油特性數(shù)據(jù)。通過(guò)油色譜和油特性數(shù)據(jù)的變化 得出變壓器油的變化結(jié)果。如圖1所述，一種光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)方法及系統(tǒng)，保持105°C (變 壓器允許最高溫度)恒溫狀態(tài)，通過(guò)比較光纖傳感和光導(dǎo)特性變化及變壓器油色譜和油特 性變化，試驗(yàn)分析變壓器油中光纖的耐高溫和相容性，具體試驗(yàn)步驟是(1)按圖1搭建試驗(yàn)系統(tǒng)，標(biāo)定分布式光纖的測(cè)量范圍、測(cè)量精度以及測(cè)量參數(shù)， 且測(cè)量范圍應(yīng)覆蓋恒溫箱中無(wú)油光纖段及變壓器油中光纖段區(qū)域。由于測(cè)量精度與測(cè)試時(shí) 間具有時(shí)間和空間的矛盾性，因此必須根據(jù)具體的試驗(yàn)要求進(jìn)行測(cè)量精度的最優(yōu)選擇，又 由于在相同溫度、相同環(huán)境條件下進(jìn)行測(cè)試的試驗(yàn)結(jié)果才具有可比性，所以試驗(yàn)必須對(duì)恒 溫箱中不同狀態(tài)下的光纖段進(jìn)行測(cè)試比較。(2)在常溫環(huán)境下做恒溫箱中變壓器油油色譜和油特性分析，同時(shí)光纖信號(hào)分析 裝置對(duì)標(biāo)定的光纖測(cè)量范圍內(nèi)按測(cè)量精度進(jìn)行信號(hào)采樣、處理，作為初始試驗(yàn)樣本；(3)調(diào)節(jié)恒溫箱至105°C，穩(wěn)定164小時(shí)。高溫恒溫期間對(duì)恒溫箱中的變壓器油進(jìn) 行油色譜和油特性分析，即對(duì)浸入光纖的變壓器油及沒有浸入光纖的變壓器油分別采樣分 析，作為對(duì)比試驗(yàn)樣本。通過(guò)比較、分析高溫條件下變壓器油在光纖浸入和不浸入時(shí)油色譜 及油特性的變化情況得到高溫條件下光纖對(duì)變壓器的影響。同時(shí)光纖信號(hào)分析裝置對(duì)標(biāo)定 的光纖測(cè)量范圍按測(cè)量精度進(jìn)行信號(hào)采樣、處理，并將恒溫箱中無(wú)油光纖段與變壓器油中 光纖段的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較、分析。通過(guò)比較分析高溫條件下光纖有油段和無(wú)油段光纖傳 感和光導(dǎo)特性變化情況得到高溫條件下變壓器油對(duì)光纖的影響。從而得到光纖在變壓器油 中的耐高溫性能和相容性性能。
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(4)高溫恒溫試驗(yàn)結(jié)束，待恒溫箱溫度降至常溫，在常溫環(huán)境下做恒溫箱中變壓器 油油色譜和油特性分析，同時(shí)光纖信號(hào)分析裝置對(duì)標(biāo)定的光纖測(cè)量范圍內(nèi)按測(cè)量精度進(jìn)行 信號(hào)采樣、處理，作為試驗(yàn)結(jié)束樣本。對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)初始樣本和試驗(yàn)結(jié)束樣本，比較光纖傳 感和光導(dǎo)的特性的變化及變壓器油色譜和油特性的變化。進(jìn)一步驗(yàn)證光纖在變壓器油中耐 高溫和相容性性能。本發(fā)明的試驗(yàn)溫度可控調(diào)節(jié)，外界環(huán)境影響小，操作簡(jiǎn)便，可為為光纖傳感技術(shù)在 變壓器中應(yīng)用提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。本領(lǐng)域中一般技術(shù)人員即可依本發(fā)明方法及系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)方法，其特征在于保持105℃恒溫狀態(tài)，通過(guò)比較光纖傳感和光導(dǎo)特性的變化，以及變壓器油色譜和油特性的變化，分析變壓器油中光纖的耐高溫和相容性，具體試驗(yàn)步驟如下(1)搭建試驗(yàn)系統(tǒng)，標(biāo)定分布式光纖的測(cè)量范圍、測(cè)量精度以及測(cè)量參數(shù)，且測(cè)量范圍應(yīng)覆蓋恒溫箱中無(wú)油光纖段及變壓器油中光纖段區(qū)域；(2)在常溫環(huán)境下做恒溫箱中變壓器油油色譜和油特性分析，同時(shí)光纖信號(hào)分析裝置對(duì)標(biāo)定的光纖測(cè)量范圍內(nèi)按測(cè)量精度進(jìn)行信號(hào)采樣、處理，作為初始試驗(yàn)樣本；(3)調(diào)節(jié)恒溫箱至105℃，穩(wěn)定164小時(shí)，高溫恒溫期間對(duì)恒溫箱中的變壓器油進(jìn)行油色譜和油特性分析，即對(duì)浸入光纖的變壓器油及沒有浸入光纖的變壓器油分別采樣分析，作為對(duì)比試驗(yàn)樣本；同時(shí)光纖信號(hào)分析裝置對(duì)標(biāo)定的光纖測(cè)量范圍按測(cè)量精度進(jìn)行信號(hào)采樣、處理，并將恒溫箱中無(wú)油光纖段與變壓器油中光纖段的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較、分析；(4)高溫恒溫試驗(yàn)結(jié)束，待恒溫箱溫度降至常溫，在常溫環(huán)境下做恒溫箱中變壓器油油色譜和油特性分析，同時(shí)光纖信號(hào)分析裝置對(duì)標(biāo)定的光纖測(cè)量范圍內(nèi)按測(cè)量精度進(jìn)行信號(hào)采樣、處理，作為試驗(yàn)結(jié)束樣本，對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)初始樣本和試驗(yàn)結(jié)束樣本，比較光纖傳感和光導(dǎo)的特性的變化及變壓器油色譜和油特性的變化。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)方法，其特征在于采用光 纖信號(hào)處理與油色譜和油特性分析試驗(yàn)相結(jié)合的試驗(yàn)方法。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)方法，其特征在于在105°C 恒溫狀態(tài)下對(duì)變壓器油及光纖信號(hào)進(jìn)行采樣分析。
4.光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)系統(tǒng)，包括光纖信號(hào)分析裝置，單?；蚨嗄鞲?光纖，恒溫箱，封閉容器，變壓器油，溫度測(cè)量?jī)x，油色譜和油特性分析儀，其特征在于光 纖信號(hào)分析裝置的光源從單模或多模光纖一端傳入，光纖經(jīng)恒溫箱和封閉容器浸入變壓器 油，光纖傳感信號(hào)從光纖另一端返回至光纖信號(hào)分析裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于恒溫箱 中通過(guò)密閉容器放置有兩種變壓器油樣本，一種浸有光纖，另一種無(wú)光纖浸入，密閉容器與 外部油色譜和油特性分析儀連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖在變壓器油中耐高溫和相容性試驗(yàn)方法及系統(tǒng)，在綜合和改進(jìn)現(xiàn)有的光纖耐高溫試驗(yàn)和油相容性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出一種光纖在油中的耐高溫和相容性試驗(yàn)方法及系統(tǒng)，保持105℃恒溫狀態(tài)，穩(wěn)定164小時(shí)，通過(guò)比較光纖傳感和光導(dǎo)特性的變化，以及變壓器油色譜和油特性的變化，分析變壓器油中光纖的耐高溫和相容性，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的試驗(yàn)溫度可控，外界環(huán)境影響小，操作簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)G01N30/00GK101949714SQ20101027041
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者關(guān)慶華, 盧文華, 張海龍, 杜思思, 石延輝, 聶德鑫 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司