對變壓器進行多點溫度測量

變壓器的壽命很大程度上取決于工作溫度。這里的決定性因素是與溫度有關(guān)的絕緣材料的老化。對變壓器溫度的監(jiān)測，且得到不受電磁場影響的可靠測量數(shù)據(jù)是至關(guān)重要的。

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變壓器的溫度與壽命

變壓器的壽命很大程度上取決于工作溫度。這里的決定性因素是與溫度有關(guān)的絕緣材料的老化。業(yè)界將其定義為“壽命消耗”。該壽命消耗隨溫度呈指數(shù)增長。在 86°C 下運行 10 小時的消耗與 110°C 下運行 1 小時的消耗差不多。

均勻溫度分布中的熱負荷對所有部件都是一樣的；然而，如果存在溫度熱點，即使只有部分部件受到影響，它們也會對變壓器的老化和故障產(chǎn)生重大影響。一旦變壓器被制造出來，就無法從外部檢測到此類熱點。為了檢測這些熱點，必須要對許多點進行持續(xù)監(jiān)測，希望傳感器可以恰好安裝在這樣一個未來熱點上。最好是有一個系統(tǒng)，能夠自動檢測這些熱點，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶詣颖O(jiān)測系統(tǒng)。

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系統(tǒng)構(gòu)想

我們的想法是，開發(fā)一種測量系統(tǒng)，位于變壓器內(nèi)部并監(jiān)控整個繞組區(qū)域。該系統(tǒng)可以指示出溫度升高發(fā)生在哪個點以及溫度升高的范圍有多大。考慮到由于存在強電流和強磁場，所有電氣傳感器都不能提供最可靠的數(shù)據(jù)，這一點尤為重要。

還有一個附加作用是，變壓器內(nèi)部的溫度可以在生產(chǎn)階段進行測量，從而可以控制干燥過程的溫度。這種控制可以顯著降低能源成本。

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解決方案

只有虹科光纖測量系統(tǒng)才能提供不受電磁場影響的可靠測量數(shù)據(jù)。測量原理基于拉曼效應(yīng)，僅使用一根光纖。這根光纖在變壓器生產(chǎn)過程中被安裝，并纏繞在繞組上。其長度可以達到250米。

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測量原理

激光將短光脈沖注入光纖。該光脈沖的單個光子從玻璃纖維的每個分子中散射回來。如果沿光纖的溫度升高，則反向散射光子的波長會略微偏移。這個偏移與溫差成正比。該效應(yīng)以其發(fā)現(xiàn)者、物理學(xué)家拉曼的名字命名，拉曼于 1930 年獲得諾貝爾獎。

除了波長偏移之外，還測量了從脈沖發(fā)射到檢測到反向散射光子之間的時間。通過這種方式，可以準確地確定光子與溫度相關(guān)的反向散射的位置。現(xiàn)在我們確切地知道沿光纖的每個位置的溫度。

沿光纖的溫度行為

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關(guān)鍵參數(shù)

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總結(jié)

基于拉曼效應(yīng)的HK-MR660光纖多點溫度測量系統(tǒng)，位于變壓器內(nèi)部監(jiān)控整個繞組區(qū)域，在生產(chǎn)階段即可進行測量，因為是純光學(xué)無源設(shè)計，可提供不受電磁場影響的可靠測量數(shù)據(jù)，顯著降低能源成本。