箱变光纤测温BD-TT
变压器光纤测温系统浅述
变压器光纤测温系统浅述摘要:本文叙述了传统变压器测温的特点和不足，分析了国外变压器测温方式的发展趋势，介绍变压器光纤测温系统的基本方式和特点，提出了变压器测温系统的发展方向。
文章还对目前变压器测温系统的市场状况进行了分析，预测变压器光纤测温系统是相关技术发展的必然结果，具有较高的实用价值和技术优势。
关键词:变压器光纤传感器电力变压器是变电所的核心设备，而变压器的温度监测是保证变压器正常运行的一项重要措施，如何能简单、直接、准确、实时的反映变压器内部的温度，受到许多企业和专家的关注。
目前变压测温技术迅速发展，变压器光纤测温系统正以崭新的面貌出现的变电器测温领域。
1 传统变压器测温方法传统变压器测温主要是测量二种温度:一个是油面温度，一个是绕组温度。
其中油面温度目前有两种测量办法，一种是压力式测温，一种是利用铂电阻测温。
压力式测温是利用一个压力测温探头，探头内是一种液体，根据温度不同，液体膨胀程度不一的原理进行测量。
同时在液体导管末端有一个测量压力值的感应设备，根据压力，换算为温度信号送出。
常用信号类型有0～5V电压信号，4～20mA电流信号，pt100铂电阻信号，RS485信号。
这种测温方式在目前国内应用较为广泛。
铂电阻测温就是直接利用一个铂电阻探头，根据温度不同，铂电阻探头电阻值发生改变，从而输出信号发生变化。
目前能做这种温度计的厂家很少，且价格昂贵，实际应用也不多。
传统绕组测温多采用互感器换算的办法。
互感器换算即根据压力式探头先测量油面温度，然后根据套管CT的二次电流与温度换算的关系，在油面温度上叠加一个铜的油温差，模拟得到绕组温度。
这种测量办法并不准确，只是一个理论计算值，误差在5℃～20℃，且存在着明显的时间迟滞，但目前国内普遍应用的此方法。
2 变压器光纤测温方法的特点分析光纤测温是一种新技术，光纤具有抗电磁干扰、电绝缘、体积小、耐腐蚀、本质安全等优点，本文以LumaSense科技公司的子公司—Luxtron公司的最新产品ThermAsset 2型变压器光纤测温系统进行介绍。
变压器光纤测温探头的安装固定
变压器光纤测温探头的安装固定作者：周国斌赵鹏飞来源：《装饰装修天地》2017年第20期摘要：光纤探头直接、实时的测量变压器内部温度的技术已成为当前国际通行的测量方式，几十年来此项技术已日趋成熟。
本文叙述了传统变压器测温的特点和不足，介绍了变压器光纤测温的基本原理及优点，着重介绍了光纤测温探头的安装及固定方式。
關键词：变压器；光纤测温探头；安装固定1 前言变压器是电网一次设备的重要组成部分，变压器的绕组热点温度是决定其绝缘寿命的主要因素。
油浸式电力变压器温度测量技术受制于变压器内部环境高电压、大电流、高绝缘以及强电磁场干扰的影响，基于传统电信号测量技术使用的热电偶、热电阻传感器无法满足变压器内部绕组热点温度测量的技术需求。
目前，适用直接测量变压器绕组温度的传感器只能选用光纤温度传感器。
半导体光纤温度传感器属于光强或波长调制型传感器，实际使用过程中容易受到温度、光源强度、光纤微弯效益、耦合损耗等因素的影响，受干扰情况比较严重。
基于拉曼/布里渊散射的光纤传感器测量精度、空间分辨率和测温范围相互制约，保持几个摄氏度的测温误差，其空间定位误差在 1m 左右，对于变压器内部使用误差较大。
光纤光栅温度传感器基于波长信号解调，但光纤光栅在原理上会受压力、应力、形变等等其他因素的干扰，对光栅的封装要求非常高。
伴随着光电子技术的发展，荧光光纤温度传感器拥有体积小、耐高温、耐超高压、抗腐蚀、绝缘性能好、性价比高、不受应力振动干扰等诸多优势，能够突破其他光纤测温技术的局限，非常适合油浸式变压器内部绕组热点温度的测量。
2 光纤测温方法简介2.1 光纤测温原理光纤测温探头是基于稀土荧光物质的材料特性实现的。
当稀土荧光物质被特定波长光线照射后被激发，可产生可见光谱即荧光。
停止照射后荧光逐渐消失，逐渐消失的荧光称为余晖。
荧光余晖的衰变时间常数是温度的单值函数，通常温度越高，时间常数越小。
只要测得时间常数的值，就可求出温度值。
这种测温原理的最大优点就是，被测目标温度只取决于荧光材料的时间常数，与系统的其它变量无关，例如光源强度的变化，传输速率等都不影响测量结果。
变电站光纤测温技术的介绍
变电站光纤测温技术的介绍
一、介绍
光纤测温技术是由光纤传感器、光纤测温仪表等组成的一种非接触式
测温技术，它可以在任意环境温度范围内测量物体表面的温度，并以数字
显示读出。
它可有效地测量各种高温材料的表面温度，具有抗高温高压、
自动报警，精度高、响应快等特点，是变电站火灾火灾早期预警的重要技
术手段。
二、光纤测温原理
光纤传感器是基于光学非接触测温技术的新型测温传感器，它采用天
然导光纤或人造导光纤作为传感器，使用热效应将热量传递至光纤，利用
标准线路及仪表分析，计算热量，从而转换为温度，并可实时显示温度值。
光纤传感器由若干个长度相等的拉丝玻璃纤维制成的多纤维拉丝结构，它
能将温度变化转变成光效应，并通过纤维将光信号转换为温度信号，实现
温度的实时检测与记录。
三、光纤测温优势
1、无需接触:光纤测温仪表为无接触式，在测温过程中无需接触，不
受物体的化学特性、形状、温度范围的限制，对物体的破坏几乎为零，可
以很好地避免因接触测温所引起的污染、损伤和安全隐患等问题。
2、测温精度高:由于光纤的导光性能非常好，可以保证测温精度达到
几毫米，精度低于0.2℃。
变电站光纤测温技术的介绍
探头
光纤，不怕干扰，不怕高压， 电子传感器，有电路通道，极易受电磁 没有击穿、烧毁等担心。 干扰，对与高压设备的绝缘要求特别
高。检修维护很难。
检测信号输出
光信号，不受电力设备的电磁 弱电信号，极易受到电磁干扰。 干扰。
信号通道
光纤，探头与信号通道一体， 电路，对与高压设备的绝缘要求特别 不怕干扰，不怕高压，系统简 高。检修维护很难 单安全。
其原理和结构框图如下所示。
1
分布式光纤感温在线故障预警系统
JTWN-LDC-XX-FR01
分布式光纤温度监测系统的原理示意图
3．2 系统特点
分布式光纤温度监测系统的结构框图
◆ 测温、定位特性：
光纤即是温度传感器又是通信通道，由于光纤有良好的绝缘特性（光纤工频耐压强度：每 150mm
长的光纤，可耐压 67kV，雷电冲击电压 133kV/125mm）和可绕曲性，直接敷设在一次带电设备的表 面或关键部位，对运行设备的温度进行实时在线检测，过 热 故 障 的 早 期 预 测 ， 防 患 于 未 然 。 发生过热故障时，系统能提供报警并准确确定过热位置，指导检修工作。
较易损坏的缆体需与被测体以正玄 波紧贴的方式进行多路敷设，安装 相当复杂。新增电缆的扩容安装难 度大
与国外同类产品的比较
比较内容 分布式光纤感温故障预警系统
技术水平 掌握该类产品技术并生产该产品，国际上目前只
有 3-4 个国家。技术水平、技术指标和工程实例
基本相当。
软件
用户定制软件，以适应用户的个性化要求。在用
8、 为 运 行 部 门 、检 修 部 门 、生 技 部 门 、安 监 部 门 等 提 供 设 备 运 行 数 据 和 图 表 ， 使得心中有数。
变压器光纤测温装置常见故障及原因分析
变压器光纤测温装置常见故障及原因分析摘要：变压器绕组温度过高会影响绕组绝缘，并导致变压器绝缘等级下降，减少变压器的运行寿命。
光纤测温装置是变压器产品的一种可选配件，可较真实地测量并显示变压器内部测量点的热点温度，为变压器产品的负荷预测、寿命评估和状态评估提供参考数据。
变压器是电网一次设备的重要组成部分，变压器的绕组热点温度是决定其绝缘寿命的主要因素。
近些年，由于光纤温度传感器具有耐高电压、耐高温、抗强电磁场等优良特性，越来越多地应用到特殊场合的温度测量中。
光纤温度传感器种类繁多，其中基于半导体吸收原理的光纤温度传感器由于结构简单、可靠性高、成本较低等特点在近年来的研究中越来越受重视。
关键词：变压器；光纤测温装置；故障；原因引言电力系统中，维护电力变压器的正常运行是整个系统可靠供电的基本保证．近年来，我国用电需求快速增长，电力系统发展方向为超高压、大容量．因此，变压器的故障率也随之增加．据相关资料统计，110kV及以上变压器的平均事故率在0．69%以上．尤其是近年来，变压器因过载运行，导致绝缘老化、变压器绕组击穿、烧毁事故率高达75%以上．高压油浸电力变压器的寿命主要取决于固体绝缘（纤维纸）的寿命，温度、水分和氧气是促使其绝缘老化的主要因素．热效应为变压器老化的决定性因素，热点温度的高低决定了变压器的使用寿命．随着光电子技术的高速发展，光纤传感器的诞生为变压器温度测量提供了一种新的技术手段．相对于传统的电信号测量传感器，光纤传感器具有体积小、抗腐抗电磁干扰、耐高温、耐高压等诸多优势，能有效监测电力变压器内部的热点温度．当前最为成熟技术为基于荧光光纤的温度传感器，应用最为广泛的是点式光纤测温产品．该技术最开始从国外进行应用，20世纪80年代，著名的变压器制造厂商如ABB、西门子、东芝的产品上均使用过荧光光纤温度传感器。
变压器的内部温度可以通过以下3种方法获得：热模拟测量法、间接计算法和直接测量法．对于热模拟法，就是通过在变压器中安装热模拟法测温仪表，从而换算出变压器的绕组温度．其优点是经济、冷却系统可以被直接启动．但是，该方法准确性差，测量温度有一定的时差性．在法国电网中，该方法已经被停止使用．间接计算法，就是根据假设的变压器热模型，结合各国的实用经验、国际电工委员会的IEC345－1991标准和我国的GB/T15164－1994《油浸式电力变压器负载导则》标准，推导出热点温升计算公式，具有一定的精度，具有经济、简便、实用性强等特点，但是该方法计算复杂，尤其是由经验得出的计算参数，通用性不强，在变压器现场使用时受到限制．且热模法和间接计算法只能求解热点温度值，不能得到热点的具体位置，实际应用过程中具有一定的局限性．直接测量法是在绕组靠近导线部分埋设传感器，然后通过检测仪表获取传感器附近的温度值，它是一种在线检测设备．直接测量法可以实时、准确测量出绕组热点温度；通过及时启动制冷设备，可以避免因变压器绕组过热引发的事故．该方法最典型的应用代表为荧光光纤温度传感器和半导体光纤温度传感器。
变压器光纤测温装置光纤测温点布置典型示例、安装方法示例
附录A（资料性附录）变压器光纤测温装置测温点布置典型示例A.1 概述光纤温度传感器的安装位置和数量应以尽可能监测到绕组热点温度为目的，并同时对绕组温度分布、顶层油、底层油、铁芯和环境温度实施监测。
因此传感器安装位置和数量宜按下述要求执行，也可根据用户具体需求进行安装。
A.2 传感器安装位置和数量要求按制造方与用户协议，也可以采用不同的布置方式。
但由于传感器和光纤均属于易碎器件，因此在确定数量时，要考虑到绕组在工厂制造和在不同运行情况下发生损坏的风险。
光纤温度传感器在110kV（66kV）~330kV（三相三柱式或三相五柱式）油浸变压器上的安装数量见表A.1，分别监测A、B、C三相高低压绕组、铁芯、油的温度。
传感器在三相三柱式和三相五柱式变压器的建议安装位置见图A.1和图A.2中的方式。
表A.1 110kV（66kV）~330kV变压器传感器安装数量和监测位置要求图A.1传感器在三相三柱式变压器中的建议安装位置图A.2传感器在三相五柱式变压器中的建议安装位置光纤温度传感器在500kV及以上单相油浸变压器上的安装数量见表A.2，分别监测单相高低压绕组、铁芯、油的温度。
图A.3为传感器在500kV及以上电压等级单相变压器中的安装位置。
表A.2 500kV变压器传感器安装数量和监测位置要求图A.3传感器在单相变压器中的安装方式A.3 传感器在绕组热点上的安装传感器宜安装在距离绕组顶部1/4绕组高度的区域内的绕组热点位置或者变压器厂商提供的绕组热点位置。
无特别说明，测点位置不应超出建议的测温区域。
相同绕组不同位置的温度测量，可以采用光纤光栅传感器串的方式实现。
图A.4 传感器在绕组上的安装位置A.4 传感器串在绕组轴向温度分布测量上的安装位置将1串含有8-10个传感器的光纤光栅温度传感器串内置于开好槽的撑条内，传感器在绕组高度上均布以测量绕组轴向上的温度分布，见图A.2或者图A.3中“撑条”标示处。
A.5 传感器在铁芯上的安装位置铁芯上的光纤光栅温度传感器放置在铁芯顶部，A、B、C绕组上方的对应位置，如图A.5所示，推荐采用光纤光栅传感器串的方式实现。
15 变压器光纤测温原理及其安装试验工艺探讨
变压器光纤测温原理及其安装试验工艺探讨宋伟，彭姝迪，陈仁全，胡启明（重庆市电力公司电力科学研究院电话：63230509 重庆市渝北区黄山大道中段80号邮编401123）摘要：随着智能电网的发展，一次设备智能化技术得到大力发展，基于光纤技术的变压器绕组热点温度测控系统日渐成熟且应用广泛。
本文详细阐述了当前大量使用的光纤测温系统的主要构成组件及其功能，对以砷化钾为材料的光纤探头传感器的测温原理结构进行了描述。
以一套安装于自冷油浸式变压器十四通道的光纤测温系统为例，将光纤测温系统在安装前的检查、安装过程中的工艺控制和安装完成后的试验过程进行了详细分析，提出了通过制作过度垫块的方式来保证光纤绕组安装过程中保持一定曲率，从而避免折断带来的失败风险。
本文通过详细阐述可能导致光纤安装失败的主要风险点及对应的控制手段，为国内变压器安装光纤测温系统提供了试验和工艺参考。
关键词：智能电网；变压器；光纤；工艺1 引言变压器绕组热点温度光纤测温，已逐步成为在线监测变压器绕组热点真实温度的必备手段，通过对绕组热点温度的精确测量，可以为负载调节提供科学的判断依据，从而提高变压器的运行寿命及经济效益。
光纤测温是一种新技术，光纤具有抗电磁干扰、电绝缘、体积小、耐腐蚀、本质安全等优点。
它能够直接、迅速、有效地监测变压器绕组热点温度，并可保护变压器、减少绝缘老化、增加变压器的负荷能力。
随着智能化电站的发展，更多、更新、更大的变压器，安装变压器绕组热点光纤测温系统成为一种必然。
2 半导体吸收式光纤测温的原理目前国内外比较流行的光纤测温系统其感温探头主要采用砷化钾材料（GaAs）。
砷化镓具备对光的吸收特性，由于光信号和温度信号之间存在着一定的反比换算关系，即：温度越高，砷化镓对光的透射率越低，则通过介质镜返回的光越多；温度越低，砷化镓对光的透射率越高，则通过介质镜返回的光越少。
在实际应用中将砷化镓探头埋入绕组中，系统从主机发射激光束经过光纤到达探头，经反射后回到主机，主机系统根据返回光线信号分析、处理，显示出最终的温度值。
光纤测温方案
光纤测温方案简介光纤测温是一种利用光纤传感技术进行温度测量的方法。
通过在光纤中引入一定的探测元件，可以实现对温度变化的精确监测和测量。
光纤测温具有响应速度快、抗干扰能力强、测量范围广等优点，逐渐在各个领域得到了广泛应用。
工作原理光纤测温的工作原理基于光纤的热敏效应。
当光纤中的温度发生变化时，其光学特性也会发生变化。
光纤测温方案通常会在光纤中引入一种热敏元件，例如光纤布拉格光栅或光纤热敏膜等，通过测量光信号的变化来计算出温度的变化。
具体来说，当光纤中的温度发生变化时，热敏元件会引起光纤中的光栅或膜的参数发生变化，例如反射谱线的移动或形态的变化。
通过测量光纤中信号的频率、振幅或相位等变化，就可以准确地反映出温度的变化情况。
系统组成与工作流程光纤测温系统通常包括传感器、光纤、信号采集与处理设备等组成部分。
其工作流程如下：1.选择适当的光纤：根据测温的要求，选择合适的光纤类型，例如单模光纤、多模光纤等。
2.引入热敏元件：将光纤中引入热敏元件，例如布拉格光栅或热敏膜等，以实现对温度的测量。
3.安装传感器：将光纤传感器安装于需要监测温度的对象上。
4.信号采集与处理：将光纤传感器连接到信号采集与处理设备，获取传感器输出的光信号，并进行相应的处理和分析。
5.温度数据分析：对采集到的光信号数据进行分析和处理，计算出实时的温度数值。
6.数据显示与存储：将测得的温度数据通过显示设备展示，并进行存储以备后续分析和使用。
应用领域光纤测温方案在各个领域都有广泛的应用，以下是几个主要的应用领域：工业自动化光纤测温在工业自动化领域中的应用主要体现在温度控制、故障诊断等方面。
通过对工业设备中关键部位的温度进行实时监测，可以及时发现异常情况并采取相应措施，保证设备的正常运行。
动力系统光纤测温在动力系统（例如发电厂、核电站等）中的应用可以用于监测关键设备的温度，防止因温度过高或温度过低造成的设备损坏或事故发生。
建筑工程在建筑工程中，光纤测温可以用于测量混凝土的温度变化，以评估混凝土的强度和质量，以及监测结构的变形和破坏。
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公司的主要产品有：箱变光纤测温 BD-TT 铁路专用接点在线测温监控系统、分布式光纤在线测温监控系统、光纤光栅在线测温监控系统、无线在线测温监控系统、110KV及以下电压等级的变配电站综合自动化系统、BDP-6000系列微机保护装置、JKH-200系列监控装置、GZDW微机型开关直流电源、模拟显示屏、EPS应急电源、变压器负荷测试仪等，公司针对不同的用户需求，可为用户提供高质量的技术整体解决方案。
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