一种基于光纤布喇格光栅的油浸式变压器故障定位装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于变压器故障检测设备范围，特别涉及一种基于光纤布喇格光栅的油浸式变压器故障定位装置。
【背景技术】
[0002]电力变压器是电力系统最重要和最贵重的设备之一，它们的安全运行直接关系到电网的供电可靠性。电力变压器故障诊断技术的研宄是电力变压器状态维修的基础。变压器是一个老化和故障机理复杂的系统和设备，因此电力变压器故障诊断技术是一项复杂而艰巨的任务。绝缘油在热和电的作用下，分解出氢气、一氧化碳、二氧化碳、以及多种小分子烃类气体，设备内部故障的类型及严重程度与这些气体分子的组成及产气速率有着密切关系。其中，氢气是变压器出现早期故障如微弱局部放电或低温热点现象的主要故障气体，因此通过监测氢气量来分析变压器早期故障并对产生氢气部位进行定位具有十分重要的意义。
[0003]油中溶解氢气在线监测手段可以克服传统离线试验周期长，从取样、运送到测量环节多，操作繁琐的缺点，能在线持续监测气体组分，贮存长期的检测结果，提供完整的趋势信息，对及时发现故障，确定变压器的维护周期，进行寿命预测，实现状态检修具有决定性的作用。大型电力变压器局部放电和局部过热属频发性故障，少数需及时处理，大多数可继续运行。但在继续运行过程中如对故障点的部位和故障程度一无所知，这种运行是冒险的。如能在电力变压器发生故障后，准确地诊断出故障性质，并且能准确地诊断出故障的初步部位，就能减少浪费，快速排除变压器的故障，提高供电的可靠性。
[0004]油中溶解氢气的现有技术通常采用吊罩检查方法，能对部分故障部位进行定位、检修，但是吊罩检查工作量很大，而且在吊罩检查前如不进行试验、分析，往往很难找到故障点，浪费人力物力。目前常用的电力变压器故障定位方法主要有:多部位采样分析法、检修调查与试验相结合综合判断法以及基于原子吸收光谱分析的故障定位方法。
[0005](I)多部位采样分析法
[0006]在变压器发生故障时在可能的故障点周围进行多次采样，进行油中溶解气体分析，根据分析结果判断故障点距离采样点的远近，对故障点进行定位。该方法对某些故障的定位有较大的参考价值但是对大多数故障的定位误差较大。
[0007](2)检修调查与试验相结合综合判断法
[0008]当变压器发生了故障，确定故障的类型、可能发生的部位之后，为了进一步定位更具体的部位，根据已掌握的信息进行相应的试验，以获取更多的信息从而更准确的定位出故障的发生部位。例如，通过油色谱分析，确定了变压器发生了热故障后，则可选择做直流电阻测定试验、单相空载试验来进一步定位故障部位。放电性故障可选择对可能发生故障的部位做超声波定位试验，以进一步确定故障的确切部位。此方法一般要结合电气试验的结果来定位故障部位，但由于电气试验的灵敏度比较低，数据精确度较差，所以综合判断的结果误差也比较大。
[0009]由于发生局部放电故障时，变压器的故障部位将会产生超声波，并会对周围释放超声波能量，而超声波可通过多种途径传到事先已固定在设备上的用于探测声波的传感器上，然后通过计算其传播的时间，在通过数据处理就可以计算出变压器发生局放故障的具体部位。采用超声定位法可以大致确定变压器的故障部位。
[0010](3)基于原子吸收光谱分析的故障定位方法
[0011 ] 通过电压器油中溶解气体分析确定变压器油中的溶解气体类型及含量，确定变压器的故障类型，利用原子吸收光谱分析绝缘油中金属的成分以及金属的含量，并结合绝缘油中金属的不同成分的增长情况综合定位变压器故障发生的部位。
[0012]现有技术的缺点
[0013](I)现有故障定位方法需要进行吊罩检查，但吊罩检查工作量很大，费时费力，并且需要进行吊罩检查时变压器往往已发生较严重的故障。
[0014](2)利用多部位分析采样等方法时定位误差较大。
[0015](3)在变压器初步发生故障时现有的定位方法很难对变压器的故障部位进行定位。
【发明内容】
[0016]本发明的目的是提出一种基于光纤布喇格光栅的油浸式变压器故障定位装置，其特征在于，所述光纤布喇格光栅的油浸式变压器故障定位装置是采用镀钯银合金薄膜作为油中溶解氢气的氢传感器，具体是在光纤布喇格光栅的栅区部位镀钯银合金薄膜作为油中溶解氢气的光纤布喇格光栅氢传感器，将多个光纤布喇格光栅氢传感器经单模光纤熔接并布置到变压器腔体中各个面上，实现变压器腔体中溶解氢气的三维立体监控溶解氢气的三维立体监控，采用波分复用技术针对传感器的数据计算，分析确定故障位置；该变压器故障定位装置包括:由宽带光源、总光开关和3个耦合器组成光源系统，总光开关通过3个耦合器通过单模光纤分别连接第一光开关、第二光开关、第三光开关和波长解调装置；波长解调装置和计算机连接；第一光开关、第二光开关、第三光开关的输出分别固定在变压器腔体的六个面上，作故障定位用。
[0017]所述光源系统通过3个耦合器、第一光开关、第二光开关和第三光开关控制光源的输出，对不同维度上的不同的光纤布喇格光栅氢传感器提供光源；
[0018]所述多个光纤布喇格光栅氢气传感与单个温度补偿传感器通过单模光纤串联组成传感器支路；这些传感器串联支路分别布置在变压器腔体的六个面上，并与第一光开关、第二光开关、第三光开关的各输出固定连接，用于变压器腔体中溶解氢气的三维立体监控和故障定位。
[0019]所述波长解调装置及计算机组成检测采集单元，其中波长解调装置对光纤光栅氢气传感器的波长进行检测，并将传感器的波长值传送到计算机中进行数据处理，通过不同光纤光栅氢气传感器的波长变化量与响应时间即可确定故障位置。
[0020]所述每一条传感器串联支路所含光纤布喇格光栅氢传感器为4?10个。
[0021]所述光纤布喇格光栅氢传感器的光纤布喇格光栅以金属钮作为氢敏薄膜，厚度为1nm ?2 μ m0
[0022]所述光纤布喇格光栅氢传感器以熔接的方式经单模光纤相连接，并将温度补偿传感器熔接在传感器串联支路中；多传感串联支路采用一个光源；宽带光经耦合器入射到连接光纤布喇格光栅氢传感器的光纤，并将经光纤布喇格光栅的反射光通过耦合器传送到波长解调装置中进行处理。
[0023]所述各个光纤布喇格光栅氢传感器的中心波长相差2nm?30nm，采用波分复用技术区分不同传感器的不同中心波长。
[0024]所述光纤布喇格光栅以金属钯作为氢敏薄膜，钯膜采用磁控溅射镀膜；光纤的成分为二氧化硅，与金属钯膜的粘附力不强，在氢气浓度较高时易出现钯膜脱落的情况，因此，在镀钯膜之前在光纤布喇格光栅的栅区部位采用磁控溅射镀膜的方法溅射20nm的钛膜，以克服光纤与金属钯膜的粘附力不强的缺陷。
[0025]本发明的有益效果是提出的基于光纤布喇格光栅氢敏传感器的油浸式变压器故障定位装置，克服了现有的故障定位装置需要离线吊罩检查等缺点，能够满足油浸式变压器内部产氢故障定位的特殊要求。具体而言，本发明中采用光纤布喇格光栅溅射钯膜作为氢敏传感器，该传感器采用波长解调，不受光强变化的影响。并且该传感器不会对变压器的运行造成危害，安全可靠。利用多个氢敏传感器熔接串联组成串联回路并三维布置在变压器腔体中，当变压器内部故障产生氢气溶解于变压器油中并在周围扩散时，在三维传感器串联回路上中心波长最先变化的传感器对应的坐标区域即为故障产氢部位。
[0026]本系统的优点如下:
[0027](I)采用光学方法，适用于变压器中复杂的电磁环境，不受电磁干扰的影响。提高了测量精度。
[0028](2)针对产生氢气的故障实现了实时在线监测，即使在故障的初步发生状态也可以有效的感知故障并对故障部位进行定位。
[0029](3)可以直接置于变压器油中，监测时间短，及时有效的对故障进行定位。
[0030](4)采用波长解调不受光强等条件的影响。
[0031](5)在变压器发生严重故障前能针对故障类型和故障定位做出准确判断。防止故障进一步加剧，并且为故障检修人员的检修提供了有利条件，可以有效发现吊罩检查不能发现的故障部位。
【附图说明】
[0032]图1为变压器油中故障定位装置示意图。
[0033]图2为变压器腔体中传感器三维布置图。
【具体实施方式】
[0034]本发明提出一种基于光纤布喇格光栅的油浸式变压器故障定位装置，下面结合附图予以说明。
[0035]图1所示为变压器油中故障定位装置示意图。图2所示为变压器腔体中传感器三维布置图。在图中，所述光纤布喇格光栅的油浸式变压器故障定位装置是采用镀钯银合金薄膜作为油中溶解氢气的氢传感器，具体是在光纤布喇格光栅的栅区部位镀钯银合金薄膜作为油中溶解氢气的光纤布喇格光栅氢传感