光纤传感技术在油浸电力变压器热点温度在线监测的应用研究

光纤传感技术在油浸电力变压器热点温度在线监测的应用研究

陈潇张欣侯丹郑敏

（1深圳供电局有限公司广东深圳518000；2深圳太辰光通信股份有限公司广东深圳518000）

摘要：在油浸变压器内部安装光纤光栅温度传感器，可直接对油浸变压器内部的绕组温度进行在线测量。变压器投运10个月以来系统运行安全，通过在线监测数据，对变压器的寿命损失进行了精确的估计。

关键词：油浸变压器；光纤光栅；寿命损失；绕组测温

1引言

电力变压器的安全稳定对于保障电力系统的可靠运行具有重要意义。温度过高则是造成电力变压器绝缘损坏的主要因素，其中绕组温度的升高将直接影响到变压器的寿命与安全运行。因此，变压器绕组热点温度的研究受到国内外学者的广泛关注[1-3]。

目前绕组热点监测普遍采用的方法包括：热模拟测量法[4]、直接测量法和间接计算法[5-6]。直接测量法则采用在绕组内直接布置测量点的方式进行热点温度的监测，由于是直接测量的结果，因此准确反映了热点温度的变化。

针对目前直接测量法研究过程中存在的问题，本文提出一种新的基于光纤光栅的温度测量方法，用于在线多点监测绕组热点温度的变化。

2光纤光栅绕组测温系统

本文采用的光纤光栅测温系统由深圳太辰光通信股份有限公司自主研发，具备抗电磁干扰能力强、精度高、耐高温和化学腐蚀、寿命长等特点。其中测温主机担负了光纤光栅测温系统中央处理的任务，传感器完全由绝缘材料制成，抗电磁干扰能力强，与变压器油相容，可耐受诸如煤油气相干燥、热油循环等变压器制造过程。接口板和保护罩用于贯穿变压器器身的信号传输和保护。

3测温系统实际应用案例

本次案例实施为110kV油浸变压器在返厂维修期间增装光纤光栅传感器，在三相高压绕组上各安装2个传感器；顶层、底层油温安装2个传感器；铁芯上装2个传感器；母线排上装3个传感器，共14个传感器。在铁芯和绕组上的安装以垫块形式，将传感器固定在线饼或铁芯之间；在油温测量和母线排上测量点的安装主要是采用布带绑扎的方式固定；传感器安装方便易行。

变压器在厂内进行了温升试验，变压器绕组、母排、铁芯、顶层油、底层油的温度如图1所示：

图1变压器温升试验温度变化趋势图

（1）绕组、铁芯、母线、顶层和底层油温度稳定后的温度分布情况和温升试验过程变压器温度的变化趋势；（2）通过对图中的测温数据分析计算，绕组的热时间常数约为30min，油的热时间常数约为115min。

根据GB1094.7，计算了温升试验中变压器的热寿命损失。计算结果：实际工作时间10.5小时，A相寿命损失20.68小时，B相损失26.1小时，C相寿命损失29.62小时，取温升试验过程A、B、C三相高压绕组的热寿命损失最大值29.62h，即为变压器的热寿命损失。

同时计算了从2013年7月-2014年4月，连续10个月的变压器寿命损失，可以得到：

图2连续10个月的变压器寿命损失

(1)取寿命损失中的最大值，140.4h即为变压器在该时间段的寿命损失，远低于变压器9个月实际工作时间。

(2)受环境温度和负载的影响，7月-10月变压器月寿命损失相对较大，11月-次年3月份月寿命损失相对较小。

变压器寿命损失评估除热老化因素之外，还有电老化等其他因素需要综合考虑，可以判断基于热老化率的寿命损失的计算结果小于变压器的实际寿命损失，但该方法不失为变压器寿命评估提供了一种技术可行的方法，为变压器相关决策提供参考。

4结论

本文提出一种应用于电力变压器绕组热点测温的光纤光栅测温系统，通过在电力系统中实际应用的范例可以看出：本文提出的测温系统测量结果直接、实时和可靠，显著提高了变压器绕组测温的监测效率，监测结果对于变压器寿命预测也将提供技术依据。

参考文献

[1]伍企舜.变压器绕组热点温度的直接测量法[J].电测与仪表,1985,(6):36~39

[2]钱政,孙焦德,袁克道等.电力变压器绕组热点状态的在线监测技术[J].高电压技术,2003,29(9):26~28

[3]丁跃清,吴高林,袁静等.基于光纤测温技术的变压器绕组热点温度分析研究.变压器,2012,49(11):53~57

[4]陆万烈,夏业勤.变压器绕组温度测量的“热模拟”误差[J].变压器,1999,36(10):15~17

[5]IEC60076-7:LoadingGuideforoil-immersedpowertransformers[S].2005

[6]中国国家标准化管理委员会.GB/T1094.7—2008油浸式电力变压器负载导则[S].北京:中国电力出版社,2008:30~36

作者简介：陈潇（1986-），男，河北邯郸人，本科，南方电网公司深圳供电局有限公司，工程师。从事变电设备管理工作。