变压器绕组温度热点监测

变压器绕组温度热点监测中光纤温度传感器常见类型及原理

   荧光光纤温度传感器 ：利用荧光余晖原理进行温度测量。当 LED 光源发出的光脉冲通过光纤送到与绕组接触的温度传感器时，会激励传感器中的荧光材料，使其产生波长较长的荧光。根据返回荧光的衰减时间可测出该传感器的温度，然后通过处理，显示出温度值和有关系统参数，并同时将温度信息传输到控制室。

   光纤布拉格光栅（FBG）温度传感器 ：在光纤纤芯内刻写周期性的折射率调制区域，形成光栅。当宽带光通过 FBG 时，满足布拉格条件特定波长的光会被反射。温度变化会导致光栅周期和有效折射率的改变，从而使反射光的波长发生漂移，通过监测反射波长的变化即可得到温度信息，其优点是可以在一根光纤上串联多个传感点，实现多点分布式测量，但可能存在应变交叉敏感、需要校准等问题。

   分布式光纤温度传感器（DTS） ：主要利用光在光纤中传输时发生的拉曼散射或布里渊散射效应。这些散射光的强度或频率位移与光纤沿线的温度有关，通过分析背向散射光信号，可以获得整条光纤路径上的连续温度分布，适用于需要全面热成像或热点位置不确定的情况，但其空间分辨率有限、成本较高、安装可能较复杂。

 优势

   抗干扰能力强 ：光纤本身是电介质，完全不受电磁干扰、射频干扰和高电压环境的影响，非常适合在变压器内部强电磁场环境中使用。

   测量精度高 ：能够直接测量绕组热点的实际温度，精度通常可达 ±1°C 或更高，并能提供实时数据，及时反映温度的动态变化。

   可实现分布式测量 ：如 FBG 传感器和 DTS，可在一根光纤上设置多个测量点或实现连续分布式测量，能更全面地监测变压器绕组的温度分布情况，有助于准确确定热点位置。

   长期稳定性好 ：某些类型的光纤温度传感器，如基于荧光衰减的，具有优异的长期稳定性，无需定期校准，可减少维护工作量和成本。

   耐腐蚀、寿命长 ：光纤传感器耐腐蚀，设计寿命通常较长，可与变压器寿命相匹配，能在恶劣的变压器工作环境中长期稳定运行。

 安装及应用要点

   安装位置选择 ：对于油浸式变压器，在安装分布式光纤温度传感器时，最佳位置是绕组导线的外侧，因为此处的温度变化最快，测量延迟最短，且安装在最外层的绕组处，可避免对变压器的正常运行产生较大影响，同时也便于安装和维护。

   预埋方式 ：如果是新建变压器，在制造过程中可将光纤传感器预埋在绕组线圈中，这样能更好地确保传感器与绕组的紧密接触，提高测量的准确性。对于在役变压器，可采用吊罩或排水方式将传感器安装到指定位置，但由于现场安装条件的限制，这些方法可能会面临一定的困难和风险。

   数据传输与系统集成 ：光纤温度传感器测量到的温度数据通常需要通过相应的数据传输线路传输到后台监控系统。数据传输线路应尽量远离强电磁干扰源，并进行良好的屏蔽和接地处理，以防止电磁干扰影响数据传输质量。同时，光纤测温系统应具备与变压器监控系统或其他数据采集系统良好的兼容性和通信能力，以便实现对温度数据的实时监测、分析和处理。

 应用案例

   地铁 ：2 号线行政中心主变电所和北客站主变电所的 110kV 变压器安装了荧光光纤测温系统，实现了对变压器绕组热点温度的实时监测，为变压器的安全运行提供了有力保障。

   能源 ：在 330kV 变电站中，将 20 支光纤测温传感器分别安装于 4 台主变压器的高中压侧绕组上，采用荧光光纤测温装置，达到了实时监测每台主变高中压侧绕组热点温度的目的，提高了主变压器运行的安全性和可靠性。

   500kV 变电站 ：在主变压器本体油箱上安装了 5 个测温点的荧光光纤测温装置，每个绕组出线侧各安装一个测温点，有效解决了传统油温测量方式在测量绕组真实热点温度时的局限性，为主变压器的稳定运行提供了更准确的温度监测依据。