專利名稱：光纖在油中的耐高溫和相容性試驗方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
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方法及系統(tǒng)，屬于電力行 業(yè)變壓器運行測量與保護技術領域。
背景技術：
光纖傳感技術在變壓器中應用越來越廣泛，光纖傳感需要將光纖放置在變壓器內 部，長期浸漬在變壓器內部高溫條件下的變壓器油中。變壓器油中光纖在運行時，因高溫和 油侵蝕等因素作用會逐漸變質，影響光纖傳感和光導特性；或是光纖與變壓器油產生化學 反應，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量光纖在變壓器中的耐 高溫性能以及與油的相互影響問題，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，盡管已經驗 證光纖在高溫空氣環(huán)境下工作的光導和傳感性能，但對浸入變壓器油中的光纖耐高溫性能 仍需要進一步驗證；同時，需要驗證光纖與變壓器油的相容性問題，也就是光纖與變壓器油 的相互影響問題。目前，國內沒這方面相關的文獻資料，而美國標準ASTM D3455-89《結構 材料和由石油提煉的電氣絕緣油的相容性試驗方法》僅規(guī)定了變壓器的固態(tài)結構材料(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方法，并沒有規(guī)定光纖與 變壓器油的相容性試驗方法，如中國實用新型專利《一種用于光纖類傳感器的高溫高壓釜 實驗裝置》(申請?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 驗裝置，光纖傳感器設于高壓釜中，其效果是能對光纖類溫度、壓力傳感器進行單獨溫度、 壓力單參數測試，對光纖類溫度、壓力傳感器進行溫度壓力雙參數測量。

發(fā)明內容
本發(fā)明為解決背景技術所提出的問題，在綜合和改進現有的光纖耐高溫試驗和油 相容性試驗的基礎上，提出一種光纖在油中的耐高溫和相容性試驗方法及系統(tǒng)，可同時測 量光纖在變壓器油中耐高溫和相容性的試驗方法和系統(tǒng)，能快速有效地測量光纖在變壓器 油中耐高溫和相容性性能，為光纖傳感技術在變壓器中應用的推廣提供基礎。本發(fā)明的技術方案是光纖在油中的耐高溫和相容性試驗方法，其特征在于保 持105°C恒溫狀態(tài)，通過比較光纖傳感和光導特性的變化，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，具體試驗步驟如下(1)搭建試驗系統(tǒng)，標定分布式光纖的測量范圍、測量精度以及測量參數，且測量 范圍應覆蓋恒溫箱中無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，同時光纖信號分析 裝置對標定的光纖測量范圍內按測量精度進行信號采樣、處理，作為初始試驗樣本；(3)調節(jié)恒溫箱至105°C，穩(wěn)定164小時，高溫恒溫期間對恒溫箱中的變壓器油進 行油色譜和油特性分析，即對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，作為對比試驗樣本；同時光纖信號分析裝置對標定的光纖測量范圍按測量精度進行信號采樣、處理，并將恒溫箱中無油光纖段與變壓器油中光纖段的試驗結果進行比較、分析；(4)高溫恒溫試驗結束，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，同時光纖信號分析裝置對標定的光纖測量范圍內按測量精度進行 信號采樣、處理，作為試驗結束樣本，對比分析實驗初始樣本和試驗結束樣本，比較光纖傳 感和光導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方法，其特征在于采用光纖信號 處理與油色譜和油特性分析試驗相結合的試驗方法，其有益效果是能同時測量變壓器油 和光纖的相互影響情況之相容性問題。如上所述的光纖在油中的耐高溫和相容性試驗方法，其特征在于在105°C恒溫 狀態(tài)下對變壓器油及光纖信號進行采樣分析，其有益效果是能同時測得光纖在變壓器油 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系統(tǒng)，包括光纖信號分析裝置，單?；蚨嗄?感光纖，恒溫箱，封閉容器，變壓器油，溫度測量儀，油色譜和油特性分析儀，其特征在于光 纖信號分析裝置的光源從單?；蚨嗄９饫w一端傳入，光纖經恒溫箱和封閉容器浸入變壓器 油，光纖傳感信號從光纖另一端返回至光纖信號分析裝置，其有益效果是光纖信號分析裝 置能分布式測量恒溫箱中無油和有油段光纖的傳感和光導性能。如上所述的光纖在油中的耐高溫和相容性試驗系統(tǒng)，其特征在于恒溫箱中通過 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，油色譜和油特性分析 儀能連續(xù)對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有技術相比，本發(fā)明的試驗溫度可控，外界環(huán)境影響 小，操作簡便。利用現有的光纖信號分析裝置及油色譜和油特性分析儀相結合的方式進行 檢測，同時測量光纖在變壓器油中的耐高溫和相容性性能。本發(fā)明中光纖信號分析裝置原理是光纖信號分析裝置自帶激發(fā)器發(fā)出波長為 1550nm的光源，經光信號處理后注入單模或多模傳感光纖一端，檢測單?；蚨嗄鞲泄饫w 另一端耦合出來的散射信號，確定光纖各小段區(qū)域上散射信號特性，光纖信號分析裝置通 過分析處理散射信號頻移或光強特性及延時特性，得出整個光纖各小段區(qū)域上傳感和傳導 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樣本，通 過對油色譜進行變壓器油中溶解氣體成分、成分含量分析，通過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據。通過油色譜和油特性數據的變化得出變壓器油 的變化結果。


附圖1為本發(fā)明實施例試驗系統(tǒng)原理結構及接線示意圖。
具體實施例方式附圖中的標記附圖中，1-光纖信號分析裝置，2-單?；蚨嗄鞲泄饫w，3-恒溫箱，4-封閉容器，
45-變壓器油，6-溫度測量儀，7-油色譜和油特性分析儀。以下結合附圖對本發(fā)明實施例進一步說明如附圖所示，一種光纖在油中的耐高溫和相容性試驗方法及系統(tǒng)，包括光纖信號 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，溫度測量儀6，油色 譜和油特性分析儀7。本試驗系統(tǒng)由光纖信號分析裝置1和單模或多模傳感光纖2實現激 光光信號的發(fā)送、光信號傳感、光信號分析功能；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、溫度測量儀6組成變壓器油中光纖耐 高溫和相容性的基礎試驗平臺。其連接關系是光纖信號分析裝置1經光纖端子接入單?；蚨嗄鞲泄饫w2—端， 單?；蚨嗄鞲泄饫w2經恒溫箱3和封閉容器4浸入變壓器油5，再從單模傳感光纖2另一 端經光纖端子接入至光纖信號分析裝置1，溫度測量儀內置于恒溫箱中；油色譜和油特性 分析儀7通過自帶進樣器接入封閉容器中對變壓器油5取樣、分析。如圖1所述，光纖信號分析裝置原理是光纖信號分析裝置自帶激發(fā)器發(fā)出波長 為1550nm的光源，經光信號處理后注入單?；蚨嗄鞲泄饫w一端，檢測單?；蚨嗄鞲泄?纖另一端耦合出來的散射信號，確定光纖各小段區(qū)域上散射信號特性，光纖信號分析裝置 通過分析處理散射信號頻移或光強特性及延時特性，得出整個光纖各小段區(qū)域上傳感和傳 導特性的變化。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 試驗樣本，通過對油色譜進行變壓器油中溶解氣體成分、成分含量分析，通過油特性分析得 出酸值、擊穿電壓、tan 8、含水量等變壓器油特性數據。通過油色譜和油特性數據的變化 得出變壓器油的變化結果。如圖1所述，一種光纖在油中的耐高溫和相容性試驗方法及系統(tǒng)，保持105°C (變 壓器允許最高溫度)恒溫狀態(tài)，通過比較光纖傳感和光導特性變化及變壓器油色譜和油特 性變化，試驗分析變壓器油中光纖的耐高溫和相容性，具體試驗步驟是(1)按圖1搭建試驗系統(tǒng)，標定分布式光纖的測量范圍、測量精度以及測量參數， 且測量范圍應覆蓋恒溫箱中無油光纖段及變壓器油中光纖段區(qū)域。由于測量精度與測試時 間具有時間和空間的矛盾性，因此必須根據具體的試驗要求進行測量精度的最優(yōu)選擇，又 由于在相同溫度、相同環(huán)境條件下進行測試的試驗結果才具有可比性，所以試驗必須對恒 溫箱中不同狀態(tài)下的光纖段進行測試比較。(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，同時光纖信號分析 裝置對標定的光纖測量范圍內按測量精度進行信號采樣、處理，作為初始試驗樣本；(3)調節(jié)恒溫箱至105°C，穩(wěn)定164小時。高溫恒溫期間對恒溫箱中的變壓器油進 行油色譜和油特性分析，即對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，作為對比試驗樣本。通過比較、分析高溫條件下變壓器油在光纖浸入和不浸入時油色譜 及油特性的變化情況得到高溫條件下光纖對變壓器的影響。同時光纖信號分析裝置對標定 的光纖測量范圍按測量精度進行信號采樣、處理，并將恒溫箱中無油光纖段與變壓器油中 光纖段的試驗結果進行比較、分析。通過比較分析高溫條件下光纖有油段和無油段光纖傳 感和光導特性變化情況得到高溫條件下變壓器油對光纖的影響。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)高溫恒溫試驗結束，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，同時光纖信號分析裝置對標定的光纖測量范圍內按測量精度進行 信號采樣、處理，作為試驗結束樣本。對比分析實驗初始樣本和試驗結束樣本，比較光纖傳 感和光導的特性的變化及變壓器油色譜和油特性的變化。進一步驗證光纖在變壓器油中耐 高溫和相容性性能。本發(fā)明的試驗溫度可控調節(jié)，外界環(huán)境影響小，操作簡便，可為為光纖傳感技術在 變壓器中應用提供試驗基礎。本領域中一般技術人員即可依本發(fā)明方法及系統(tǒng)進行實現。
權利要求
光纖在油中的耐高溫和相容性試驗方法，其特征在于保持105℃恒溫狀態(tài)，通過比較光纖傳感和光導特性的變化，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，具體試驗步驟如下(1)搭建試驗系統(tǒng)，標定分布式光纖的測量范圍、測量精度以及測量參數，且測量范圍應覆蓋恒溫箱中無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，同時光纖信號分析裝置對標定的光纖測量范圍內按測量精度進行信號采樣、處理，作為初始試驗樣本；(3)調節(jié)恒溫箱至105℃，穩(wěn)定164小時，高溫恒溫期間對恒溫箱中的變壓器油進行油色譜和油特性分析，即對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，作為對比試驗樣本；同時光纖信號分析裝置對標定的光纖測量范圍按測量精度進行信號采樣、處理，并將恒溫箱中無油光纖段與變壓器油中光纖段的試驗結果進行比較、分析；(4)高溫恒溫試驗結束，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，同時光纖信號分析裝置對標定的光纖測量范圍內按測量精度進行信號采樣、處理，作為試驗結束樣本，對比分析實驗初始樣本和試驗結束樣本，比較光纖傳感和光導的特性的變化及變壓器油色譜和油特性的變化。
2.如權利要求1所述的光纖在油中的耐高溫和相容性試驗方法，其特征在于采用光 纖信號處理與油色譜和油特性分析試驗相結合的試驗方法。
3.如權利要求1所述的光纖在油中的耐高溫和相容性試驗方法，其特征在于在105°C 恒溫狀態(tài)下對變壓器油及光纖信號進行采樣分析。
4.光纖在油中的耐高溫和相容性試驗系統(tǒng)，包括光纖信號分析裝置，單?；蚨嗄鞲?光纖，恒溫箱，封閉容器，變壓器油，溫度測量儀，油色譜和油特性分析儀，其特征在于光 纖信號分析裝置的光源從單?；蚨嗄９饫w一端傳入，光纖經恒溫箱和封閉容器浸入變壓器 油，光纖傳感信號從光纖另一端返回至光纖信號分析裝置。
5.如權利要求4所述的光纖在油中的耐高溫和相容性試驗系統(tǒng)，其特征在于恒溫箱 中通過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方法及系統(tǒng)，在綜合和改進現有的光纖耐高溫試驗和油相容性試驗的基礎上，提出一種光纖在油中的耐高溫和相容性試驗方法及系統(tǒng)，保持105℃恒溫狀態(tài)，穩(wěn)定164小時，通過比較光纖傳感和光導特性的變化，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，與現有技術相比，本發(fā)明的試驗溫度可控，外界環(huán)境影響小，操作簡便。
文檔編號G01N30/00GK101949714SQ20101027041
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月2日 優(yōu)先權日2010年9月2日
發(fā)明者關慶華, 盧文華, 張海龍, 杜思思, 石延輝, 聶德鑫 申請人:國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司