一种油浸变压器光纤测温探头的制作方法与流程

本发明涉及光纤测温探头技术领域，尤其是一种油浸变压器光纤测温探头的制作方法。

背景技术：

变压器绕组温度决定着变压器的性能以及老化速度，当变压器绕组绝缘温度在80-130℃范围内，温度每升高6℃，其绝缘老化速度将增加一倍，即温度每升高6℃，绝缘寿命就降低1/2，这就是绝缘老化的“六度法则”。如果绕组热点温度过高，变压器的寿命会大大缩短，甚至引发火灾；而温度过低，变压器的运行效率又会大打折扣，造成一定的经济损失。所以变压器绕组温度的可靠监测对保障变压器长期安全运行和提升经济价值具有重要的意义。

油浸变压器内部具有高温、高压、高磁场、空间小等特点，传统测温设备难以应用在这样的环境中。温度传感器需要具备抗强电磁干扰、绝缘性能好、长期稳定、体积小、耐高温、牢固等特点。随着各种新材料和新工艺不断被开发，荧光光纤测温技术也应运而生，可以应用在上述恶劣环境中。

大型高电压等级的油浸式变压器价格昂贵，所以光纤测温探头的固定不能对变压器产生影响，需保证一次性安装，在变压器生命周期内不更换。

目前荧光光纤测温探头主要是使用玻璃、金属或者陶瓷等材质通过一些特殊工艺对荧光粉和光纤进行密封处理而制成的，但这些方案工艺复杂、成本高且探头比较脆弱，遇到外力可能会损坏或者变形，不利于推广；而且，用于嵌入变压器绝缘垫块的槽中的光纤固定块是通过物理卡扣和光纤连接在一起的，存在一定脱落风险，因此需要寻找一种能够解决此类问题的方法。

技术实现要素：

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，本发明提供了一种油浸变压器光纤测温探头的制作方法，包括以下步骤：步骤一，准备透光率高于预定透光率的双组份加成型有机硅灌封胶；步骤二，将所述双组份加成型有机硅灌封胶与荧光粉按照预定比例混合得到混合液；步骤三，将所述混合液注入制作工装的成型腔中，并将所述光纤头部插入到所述成型腔内的所述混合液中；步骤四，对装载有所述混合液和所述光纤的所述制作工装放入高温箱中在预定温度下加热预定时间，所述混合液固化形成测温探头，再将所述测温探头取出。

根据本专利背景技术中对现有技术所述，目前荧光光纤测温探头主要是使用玻璃、金属或者陶瓷等材质通过一些特殊工艺对荧光粉和光纤进行密封处理而制成的，但这些方案工艺复杂、成本高且探头比较脆弱，遇到外力可能会损坏或者变形，不利于推广；而本发明公开的油浸变压器光纤测温探头的制作方法，采用透光度在95%以上的双组份加成型有机硅灌封胶和荧光粉来制作荧光测温探头，可承受10n拉力不脱落，耐高温、耐高压、体积小易安装，不怕挤压、成本低，制作工艺简单、质量可靠、寿命长，可快速批量生产，非常利于推广到各种工业及民用场合。

另外，根据本发明公开的一种油浸变压器光纤测温探头的制作方法还具有如下附加技术特征：

进一步地，所述预定温度为150℃，所述预定时间为1h。

进一步地，所述预定透光率为95%。

进一步地，所述步骤一包括：将双组份加成型有机硅灌封胶的胶料与固化剂充分混合，其中，胶料与固化剂的质量比为1：1。

采用双组份加成型有机硅灌封胶和荧光粉来制作荧光测温探头，高耐温、柔韧性好、应力低、化学性质稳定高、粘力强、耐腐蚀、不易变色、绝缘度高。

进一步地，所述步骤二中，将按照重量份计的3-4份所述有机硅灌封胶与7-6份荧光粉充分混合得到混合液。

实验得到当荧光粉质量占混合液总质量的30%-40%时，混合液的粘度高，解调主机接收到荧光的光通量大。

进一步地，所述制作工装包括工装主体，所述工装主体具有所述成型腔和与所述成型腔连通的注入口；以及与所述注入口对应设置在所述工装主体上的光纤垂直夹具，所述步骤三中，将所述光纤头部插入到所述成型腔中的所述混合液中并通过所述光纤垂直夹具的夹具松紧螺帽夹紧所述光纤使所述光纤保持垂直插入所述成型腔的状态，从而保证制作出来的探头相对于光纤不会歪斜。

进一步地，所述工装主体由两块模具拼接形成，所述模具的侧壁形成有半封闭的容纳单元，两个所述模具具有所述容纳单元的侧壁相抵形成所述工装主体，两个所述容纳单元共同形成所述成型腔。

更进一步地，所述模具由耐150℃高温的材质制成，例如铝等金属材质。

更进一步地，所述容纳单元为半球形孔，所述成型腔为由两个半球形孔围成的球形孔。

进一步地，在将所述混合液注入所述成型腔前，在所述成型腔内壁上均匀涂抹一层硅胶脱模剂，以避免有机硅灌封胶粘住模具。

进一步地，所述步骤二中，将所述双组份加成型有机硅灌封胶与所述荧光粉混合后放入真空设备进行真空处理得到所述混合液，以去除混合液内部气泡，以提升混合液粘度和透光度。

进一步地，所述制作方法还包括以下步骤：将具有贯通孔的光纤固定块安装在所述光纤上。

在光纤上安装光纤固定块，光纤固定块用于嵌在变压器绝缘垫块上，变压器绝缘垫块可以带着测温探头插入变压器绕组内部，从而将油浸变压器光纤测温探头固定到变压器绕组内部以便测到绕组内部温度。

更进一步地，在进行所述步骤四之前，所述制作方法还包括以下步骤：将所述光纤的一端穿过所述贯通孔且所述光纤头部距离所述光纤固定块预定距离，再将所述双组份加成型有机硅灌封胶注入所述光纤与所述贯通孔孔壁之间的间隙内；

所述步骤四中，对装载有所述混合液和安装有所述光纤固定块的所述光纤的所述制作工装在预定温度下加热预定时间，所述混合液固化形成测温探头，所述贯通孔孔壁与所述光纤之间的双组份加成型有机硅灌封胶固化使所述光纤固定块与所述光纤固接，再将所述测温探头自所述制作工装中取出。

通过有机硅灌封胶使光纤固定块与光纤固接，结合牢固不脱落，制作工艺简单、质量可靠、可快速批量生产。

更进一步地，所述光纤固定块为耐高温硅胶制成的固定块。

更进一步地，所述光纤固定块为长3cm宽2cm高1cm的固态立方体，该固态立方体上具有2mm的所述贯通孔。

更进一步地，所述预定距离为3-8cm。

更进一步地，所述预定距离为5cm。

进一步地，将所述制作工装取出后，在所述光纤自所述光纤固定块至所述光纤尾端的部分和所述测温探头上分别套设第一保护套以及第二保护套得到所述油浸变压器光纤测温探头。

更进一步地，所述第一保护套为双层镂空ptfe套管。

设置保护套为镂空套管以让变压器油渗透入ptfe套管内，排出管内存在小气泡，杜绝出现局部高压击穿的风险。

更进一步地，所述第二保护管为ptfe热缩套管，所述第二保护管热封在所述测温探头上。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明提供的一个实施例中安装有光纤固定块的光纤插入制作工装的结构示意图；以及

图2为本发明提供的一个实施例中油浸变压器光纤测温探头嵌入变压器绝缘垫块的结构示意图。

其中，1为模具，2为光纤垂直夹具，3为夹具松紧螺帽，4为光纤固定块，5为光纤，6为成型腔，7为测温探头，8为双层镂空ptfe套管，9变压器绝缘垫块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件；下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“横”、“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的构思如下，提供一种油浸变压器光纤测温探头的制作方法，采用透光度在95%以上的双组份加成型有机硅灌封胶和荧光粉来制作荧光测温探头，可承受10n拉力不脱落，耐高温、耐高压、体积小易安装，不怕挤压、成本低，制作工艺简单、质量可靠、寿命长，可快速批量生产，非常利于推广到各种工业及民用场合。

下面将参照附图来描述本发明，图1为本发明提供的一个实施例中安装有光纤固定块的光纤插入制作工装的结构示意图；以及图2为本发明提供的一个实施例中油浸变压器光纤测温探头嵌入变压器绝缘垫块的结构示意图。

如图1-2所示，根据本发明的实施例，油浸变压器光纤测温探头的制作方法，包括以下步骤：步骤一，准备透光率高于预定透光率的双组份加成型有机硅灌封胶；步骤二，将所述双组份加成型有机硅灌封胶与荧光粉按照预定比例混合得到混合液；步骤三，将所述混合液注入制作工装的成型腔中，并将所述光纤5头部插入到所述成型腔内的所述混合液中；步骤四，对装载有所述混合液和所述光纤5的所述制作工装放入高温箱中在预定温度下加热预定时间，所述混合液固化形成测温探头7，再将所述测温探头7从所述制作工装中取出。

根据本专利背景技术中对现有技术所述，目前荧光光纤测温探头主要是使用玻璃、金属或者陶瓷等材质通过一些特殊工艺对荧光粉和光纤5进行密封处理而制成的，但这些方案工艺复杂、成本高且探头比较脆弱，遇到外力可能会损坏或者变形，不利于推广；而本发明公开的油浸变压器光纤测温探头的制作方法，采用透光度在95%以上的双组份加成型有机硅灌封胶和荧光粉来制作荧光测温探头7，可承受10n拉力不脱落，耐高温、耐高压、体积小易安装，不怕挤压、成本低，制作工艺简单、质量可靠、寿命长，可快速批量生产，非常利于推广到各种工业及民用场合。

另外，根据本发明公开的一种油浸变压器光纤测温探头的制作方法还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述预定温度为150℃，所述预定时间为1h。

根据本发明的一个实施例，所述预定透光率为95%。

根据本发明的一个实施例，所述步骤一包括：将双组份加成型有机硅灌封胶的胶料与固化剂充分混合，其中，胶料与固化剂的质量比为1：1。

采用双组份加成型有机硅灌封胶和荧光粉来制作测温探头7，高耐温、柔韧性好、应力低、化学性质稳定高、粘力强、耐腐蚀、不易变色、绝缘度高。

根据本发明的一些实施例，所述步骤二中，将按照重量份计的3-4份所述有机硅灌封胶与7-6份荧光粉充分混合得到混合液。

实验得到当荧光粉质量占混合液总质量的30%-40%时，混合液的粘度高，解调主机接收到荧光的光通量大。

根据本发明的一些实施例，所述制作工装包括工装主体，所述工装主体具有所述成型腔和与所述成型腔连通的注入口；以及与所述注入口对应设置在所述工装主体上的光纤垂直夹具2，所述步骤三中，将所述光纤5头部插入到所述成型腔中的所述混合液中并通过所述光纤垂直夹具2的夹具松紧螺帽3夹紧所述光纤5使所述光纤5保持垂直插入所述成型腔的状态，从而保证制作出来的探头相对于光纤5不会歪斜。

根据本发明的一些实施例，所述工装主体由两块模具1拼接形成，所述模具1的侧壁形成有半封闭的容纳单元，两个所述模具1具有所述容纳单元的侧壁相抵形成所述工装主体，两个所述容纳单元共同形成所述成型腔。

根据本发明的一些实施例，所述模具1由耐150℃高温的材质制成，例如铝等金属材质。

根据本发明的一个实施例，所述容纳单元为半球形孔，所述成型腔为由两个半球形孔围成的球形孔。

根据本发明的一些实施例，在将所述混合液注入所述成型腔前，在所述成型腔内壁上均匀涂抹一层硅胶脱模剂，以避免有机硅灌封胶粘住模具1。

根据本发明的一些实施例，所述步骤二中，将所述双组份加成型有机硅灌封胶与所述荧光粉混合后放入真空设备进行真空处理得到所述混合液，以去除混合液内部气泡，以提升混合液粘度和透光度。

根据本发明的一些实施例，所述制作方法还包括以下步骤：将具有贯通孔的光纤固定块4安装在所述光纤5上。

在光纤5上安装光纤固定块4，光纤固定块4用于嵌在变压器绝缘垫块9上，变压器绝缘垫块9可以带着测温探头7插入变压器绕组内部，从而将油浸变压器光纤测温探头固定到变压器绕组内部以便测到绕组内部温度。

根据本发明的一个实施例，在进行所述步骤四之前，所述制作方法还包括以下步骤：将所述光纤5的一端穿过所述贯通孔且所述光纤5头部距离所述光纤固定块4预定距离，再将所述双组份加成型有机硅灌封胶注入所述光纤5与所述贯通孔孔壁之间的间隙内；

所述步骤四中，对装载有所述混合液和安装有所述光纤固定块4的所述光纤5的所述制作工装在预定温度下加热预定时间，所述混合液固化形成测温探头7，所述贯通孔孔壁与所述光纤5之间的双组份加成型有机硅灌封胶固化使所述光纤固定块4与所述光纤5固接，再将所述测温探头7自所述制作工装中取出。

通过有机硅灌封胶使光纤固定块4与光纤5固接，结合牢固不脱落，制作工艺简单、质量可靠、可快速批量生产。

根据本发明的一个实施例，所述光纤固定块4为耐高温硅胶制成的固定块。

根据本发明的一个实施例，所述光纤固定块4为长3cm宽2cm高1cm的固态立方体，该固态立方体上具有2mm的所述贯通孔。

根据本发明的一个实施例，所述预定距离为3-8cm。

根据本发明的一个实施例，所述预定距离为5cm。

根据本发明的一个实施例，将所述制作工装取出后，在所述光纤5自所述光纤固定块4至所述光纤5尾端的部分和所述测温探头7上分别套设第一保护套以及第二保护套得到所述油浸变压器光纤测温探头。

根据本发明的一个实施例，所述第一保护套为双层镂空ptfe套管8。

设置保护套为镂空套管以让变压器油渗透入ptfe套管内，排出管内存在小气泡，杜绝出现局部高压击穿的风险。

根据本发明的一个实施例，所述第二保护管为ptfe热缩套管，所述第二保护管热封在所述测温探头7上。

任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中；在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例；而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。

尽管参照本发明的多个示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围之内；具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神；除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。