专利名称：光纤在油中的耐高温和相容性试验装置的制作方法
技术领域：
光纤在油中的耐高温和相容性试验装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种光纤在变压器油中耐高温和相容性装置，属于电力行业变 压器运行测量与保护技术领域。
背景技术：
[0002]光纤传感技术在变压器中应用越来越广泛，光纤传感需要将光纤放置在变压器 内部，长期浸渍在变压器内部高温条件下的变压器油中。变压器油中光纤在运行时，因 高温和油侵蚀等因素作用会逐渐变质，影响光纤传感和光导特性；或是光纤与变压器油 产生化学反应，劣化变压器油的绝缘性能。因此，需要有专门的方法和装置测量光纤在 变压器中的耐高温性能以及与油的相互影响问题，这样才能保证光纤在变压器中安全可 靠地工作。近年新的研究结果表明，目前光纤可在200°C 300°C甚至更高的温度下稳 定工作，尽管已经验证光纤在高温空气环境下工作的光导和传感性能，但对浸入变压器 油中的光纤耐高温性能仍需要进一步验证；同时，需要验证光纤与变压器油的相容性问 题，也就是光纤与变压器油的相互影响问题。目前，国内没这方面相关的文献资料，而 美国标准ASTMD3455-89《结构材料和由石油提炼的电气绝缘油的相容性试验方法》仅 规定了变压器的固态结构材料(如电磁线、绝缘材料、铁心、密封材料等)与变压器油 的相容性试验方法，并没有规定光纤与变压器油的相容性试验方法，如中国实用新型专 利《一种用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置》(申请号200520141911.2)所公开 的是一种用于光纤类传感器的高温高压釜实验装置，光纤传感器设于高压釜中，其效果 是能对光纤类温度、压力传感器进行单独温度、压力单参数测试，对光纤类温度、压 力传感器进行温度压力双参数测量。发明内容[0003]本实用新型为解决背景技术所提出的问题，在综合和改进现有的光纤耐高温试 验和油相容性试验的基础上，提出一种光纤在油中的耐高温和相容性试验装置，可同时 测量光纤在变压器油中耐高温和相容性的试验方法和系统，能快速有效地测量光纤在变 压器油中耐高温和相容性性能，为光纤传感技术在变压器中应用的推广提供基础。[0004]本实用新型的技术方案是光纤在油中的耐高温和相容性试验装置，包括光纤 信号分析装置，单模或多模传感光纤，恒温箱，封闭容器，变压器油，温度测量仪，油 色谱和油特性分析仪，其特征在于光纤信号分析装置的光源从单模或多模光纤一端传 入，光纤经恒温箱和封闭容器浸入变压器油，光纤传感信号从光纤另一端返回至光纤信 号分析装置，其有益效果是光纤信号分析装置能分布式测量恒温箱中无油和有油段光 纤的传感和光导性能。[0005]如上所述的光纤在油中的耐高温和相容性试验装置，其特征在于恒温箱中通 过密闭容器放置有两种变压器油样本，一种浸有光纤，另一种无光纤浸入，密闭容器与 外部油色谱和油特性分析仪连接，其有益效果是在恒温箱保持高温恒温时，油色谱和3油特性分析仪能连续对密闭容器中变压器油取样分析。[0006]本实用新型的光纤在油中的耐高温和相容性试验装置，其操作方法保持 105°C恒温状态，通过比较光纤传感和光导特性的变化，以及变压器油色谱和油特性的变 化，分析变压器油中光纤的耐高温和相容性，具体试验步骤如下[0007](1)搭建试验系统，标定分布式光纤的测量范围、测量精度以及测量参数，且测 量范围应覆盖恒温箱中无油光纤段及变压器油中光纤段区域；[0008](2)在常温环境下做恒温箱中变压器油油色谱和油特性分析，同时光纤信号分析 装置对标定的光纤测量范围内按测量精度进行信号采样、处理，作为初始试验样本；[0009](3)调节恒温箱至105°C，稳定164小时，高温恒温期间对恒温箱中的变压器油 进行油色谱和油特性分析，即对浸入光纤的变压器油及没有浸入光纤的变压器油分别采 样分析，作为对比试验样本；同时光纤信号分析装置对标定的光纤测量范围按测量精度 进行信号采样、处理，并将恒温箱中无油光纤段与变压器油中光纤段的试验结果进行比 较、分析；[0010](4)高温恒温试验结束，待恒温箱温度降至常温，在常温环境下做恒温箱中变压 器油油色谱和油特性分析，同时光纤信号分析装置对标定的光纤测量范围内按测量精度 进行信号采样、处理，作为试验结束样本，对比分析实验初始样本和试验结束样本，比 较光纤传感和光导的特性的变化及变压器油色谱和油特性的变化。[0011]所述的光纤在油中的耐高温和相容性试验装置，其特征在于采用光纤信号处 理与油色谱和油特性分析试验相结合的试验方法，其有益效果是能同时测量变压器油 和光纤的相互影响情况之相容性问题。[0012]所述的光纤在油中的耐高温和相容性试验装置，其特征在于在105°C恒温状 态下对变压器油及光纤信号进行采样分析，其有益效果是能同时测得光纤在变压器油 中的耐高温和相容性性能。[0013]本实用新型的有益效果是与现有技术相比，本实用新型的试验温度可控，外 界环境影响小，操作简便。利用现有的光纤信号分析装置及油色谱和油特性分析仪相结 合的方式进行检测，同时测量光纤在变压器油中的耐高温和相容性性能。[0014]本实用新型中光纤信号分析装置原理是光纤信号分析装置自带激发器发出波 长为1550nm的光源，经光信号处理后注入单模或多模传感光纤一端，检测单模或多模传 感光纤另一端耦合出来的散射信号，确定光纤各小段区域上散射信号特性，光纤信号分 析装置通过分析处理散射信号频移或光强特性及延时特性，得出整个光纤各小段区域上 传感和传导特性的变化。[0015]油色谱和油特性分析装置原理是提取不同密闭容器中的变压器油试验样本， 通过对油色谱进行变压器油中溶解气体成分、成分含量分析，通过油特性分析得出酸 值、击穿电压、tan δ、含水量等变压器油特性数据。通过油色谱和油特性数据的变化得 出变压器油的变化结果。
[0016]附图1为本实用新型实施例试验系统原理结构及接线示意图。
具体实施方式
[0017]附图中的标记[0018]附图中，1-光纤信号分析装置，2-单模或多模传感光纤，3-恒温箱，4-封闭容 器，5-变压器油，6-温度测量仪，7-油色谱和油特性分析仪。[0019]
以下结合附图对本实用新型实施例进一步说明[0020]如附图所示，一种光纤在油中的耐高温和相容性试验装置，包括光纤信号分析 装置1，单模或多模传感光纤2，恒温箱3，封闭容器4，变压器油5，温度测量仪6，油 色谱和油特性分析仪7。本试验系统由光纤信号分析装置1和单模或多模传感光纤2实现 激光光信号的发送、光信号传感、光信号分析功能；由油色谱和特性分析仪7完成变压 器油5取样、分析功能；由恒温箱3、封闭容器4、变压器油5、温度测量仪6组成变压 器油中光纤耐高温和相容性的基础试验平台。[0021]其连接关系是光纤信号分析装置1经光纤端子接入单模或多模传感光纤2 — 端，单模或多模传感光纤2经恒温箱3和封闭容器4浸入变压器油5，再从单模传感光纤 2另一端经光纤端子接入至光纤信号分析装置1，温度测量仪内置于恒温箱中；油色谱和 油特性分析仪7通过自带进样器接入封闭容器中对变压器油5取样、分析。[0022]如图1所述，光纤信号分析装置原理是光纤信号分析装置自带激发器发出波 长为1550nm的光源，经光信号处理后注入单模或多模传感光纤一端，检测单模或多模传 感光纤另一端耦合出来的散射信号，确定光纤各小段区域上散射信号特性，光纤信号分 析装置通过分析处理散射信号频移或光强特性及延时特性，得出整个光纤各小段区域上 传感和传导特性的变化。[0023]如图1所述，油色谱和油特性分析装置原理是提取不同密闭容器中的变压器 油试验样本，通过对油色谱进行变压器油中溶解气体成分、成分含量分析，通过油特性 分析得出酸值、击穿电压、tan δ、含水量等变压器油特性数据。通过油色谱和油特性数 据的变化得出变压器油的变化结果。[0024]如图1所述，一种光纤在油中的耐高温和相容性试验装置，保持105°C (变压器 允许最高温度)恒温状态，通过比较光纤传感和光导特性变化及变压器油色谱和油特性 变化，试验分析变压器油中光纤的耐高温和相容性，具体试验步骤是[0025](1)按图1搭建试验系统，标定分布式光纤的测量范围、测量精度以及测量参 数，且测量范围应覆盖恒温箱中无油光纤段及变压器油中光纤段区域。由于测量精度与 测试时间具有时间和空间的矛盾性，因此必须根据具体的试验要求进行测量精度的最优 选择，又由于在相同温度、相同环境条件下进行测试的试验结果才具有可比性，所以试 验必须对恒温箱中不同状态下的光纤段进行测试比较。[0026](2)在常温环境下做恒温箱中变压器油油色谱和油特性分析，同时光纤信号分析 装置对标定的光纤测量范围内按测量精度进行信号采样、处理，作为初始试验样本；[0027](3)调节恒温箱至105°C，稳定164小时。高温恒温期间对恒温箱中的变压器油 进行油色谱和油特性分析，即对浸入光纤的变压器油及没有浸入光纤的变压器油分别采 样分析，作为对比试验样本。通过比较、分析高温条件下变压器油在光纤浸入和不浸入 时油色谱及油特性的变化情况得到高温条件下光纤对变压器的影响。同时光纤信号分析 装置对标定的光纤测量范围按测量精度进行信号采样、处理，并将恒温箱中无油光纤段与变压器油中光纤段的试验结果进行比较、分析。通过比较分析高温条件下光纤有油段 和无油段光纤传感和光导特性变化情况得到高温条件下变压器油对光纤的影响。从而得 到光纤在变压器油中的耐高温性能和相容性性能。[0028](4)高温恒温试验结束，待恒温箱温度降至常温，在常温环境下做恒温箱中变压 器油油色谱和油特性分析，同时光纤信号分析装置对标定的光纤测量范围内按测量精度 进行信号采样、处理，作为试验结束样本。对比分析实验初始样本和试验结束样本，比 较光纤传感和光导的特性的变化及变压器油色谱和油特性的变化。进一步验证光纤在变 压器油中耐高温和相容性性能。[0029]本实用新型的试验温度可控调节，外界环境影响小，操作简便，可为为光纤传 感技术在变压器中应用提供试验基础。[0030]本领域中一般技术人员即可依本实用新型方法及系统进行实现。
权利要求1.光纤在油中的耐高温和相容性试验装置，包括光纤信号分析装置，单模或多模传 感光纤，恒温箱，封闭容器，变压器油，温度测量仪，油色谱和油特性分析仪，其特征 在于光纤信号分析装置的光源从单模或多模光纤一端传入，光纤经恒温箱和封闭容器 浸入变压器油，光纤传感信号从光纤另一端返回至光纤信号分析装置。
2.如权利要求1所述的光纤在油中的耐高温和相容性试验装置，其特征在于恒温 箱中通过密闭容器放置有两种变压器油样本，一种浸有光纤，另一种无光纤浸入，密闭 容器与外部油色谱和油特性分析仪连接。
专利摘要光纤在油中的耐高温和相容性试验装置，包括光纤信号分析装置，单模或多模传感光纤，恒温箱，封闭容器，变压器油，温度测量仪，油色谱和油特性分析仪，其特征在于光纤信号分析装置的光源从单模或多模光纤一端传入，光纤经恒温箱和封闭容器浸入变压器油，光纤传感信号从光纤另一端返回至光纤信号分析装置。保持105℃恒温状态，稳定164小时，通过比较光纤传感和光导特性的变化，以及变压器油色谱和油特性的变化，分析变压器油中光纤的耐高温和相容性，与现有技术相比，本实用新型的试验温度可控，外界环境影响小，操作简便。
文档编号G01N30/00GK201811753SQ20102051446
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者关庆华, 卢文华, 张海龙, 杜思思, 石延辉, 聂德鑫 申请人:国网电力科学研究院, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司