本实用新型专利技术涉及一种测量干式空心电抗器包封应变的光纤Bragg光栅应变传感器，属于光电子测量技术领域。本实用新型专利技术光纤Bragg光栅尾部连接有光纤，引出的光纤从光纤套管中穿出，并用环氧树脂粘附固定，起保护光纤的作用；聚四氟乙烯材料中间位置有一个直线凹槽，用于植埋光纤Bragg光栅及其连接光纤；光纤Bragg光栅放置在凹槽中间位置，光纤Bragg光栅及其连接光纤紧贴凹槽底部用环氧树脂填充整个凹槽，与聚四氟乙烯材料一体封装成矩形结构。本实用新型专利技术结构简单、体积小且耐久性好，可以埋入在干式空心电抗器包封内部，适用于强电磁场环境中的应变测量。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种测量干式空心电抗器包封应变的光纤Bragg光栅应变传感 器，属于光电子测量
技术介绍
为适应快速增长的经济建设的需求，我国电网正在向大容量、远距离和特高压的 方向发展，电网容量和用电负荷不断增加。干式空心电抗器因其干式无油、机械强度高、涡 流损耗小、噪音低、便于维护等优点大量应用于电力系统，IlOkV及以上变电站多采用干式 空心电抗器进行无功补偿。于此同时，干式空心电抗器因其电磁结构比较特殊，包封长时间 受热膨胀及电磁力等因素影响产生应力应变，是变电站中问题较多的设备，给电力系统的 安全稳定带来的许多安全隐患。近年来，随着大型干式空心电抗器的应用的增加，其正常运 行中烧损事故频繁发生。在电网中运行一段时间后，很多干式空心电抗器不同程度地出现 表面树枝状放电、局部烧损，甚至起火等，影响了电网的稳定运行。尤其是35 kV及以上电 压等级的干式空心并联电抗器的故障居高不下，有的被迫停运处理，有的演变成事故甚至 设备烧毁。因此，干式空心电抗器健康的在线监测已成为维护电力系统安全与稳定的重要 研究课题。 目前，对干式空心电抗器应变监测的方法不多，技术相对落后，急需一种能够对其 实现应变测量的在线监测技术。为了准确监测干式空心电抗器的应变变化情况、及时发出 预警信号、保证电抗器正常工作，最好的方法是在干式空心电抗器中埋入应变传感器。根据 干式空心电抗器的结构特征，要求埋入的传感器中不能含有金属结构，且传感器的体积较 小。光纤光栅传感技术为解决上述问题提供了一个可行的方法，合理的埋入式光纤Bragg 光栅应变传感器结构设计能够很好地实现干式空心电抗器应变的监测。 在上述实际问题的背景下，设计出了一种测量干式空心电抗器包封应变的光纤 Bragg光栅应变传感器。该传感器结构简单、体积小、成本低、抗电磁干扰、操作方便。将传 感器埋入在干式空心电抗器包封内部，可以实现运行中干式空心电抗器包封应变的测量。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：本技术提供了一种测量干式空心电抗器包 封应变的光纤Bragg光栅应变传感器，以用于解决对干式空心电抗器应变检测时传感器的 结构、安装问题。 本技术技术方案是：一种测量干式空心电抗器包封应变的光纤Bragg光栅应 变传感器，包括聚四氟乙烯材料1、凹槽2、光纤Bragg光栅3、光纤4、光纤套管5、环氧树脂 6 ;所述聚四氟乙烯材料1呈矩形，聚四氟乙烯材料1中间有一个贯穿整个材料板体的凹槽 2,用于植埋光纤Bragg光栅3 ;光纤Bragg光栅3尾部连接有光纤4,引出的光纤4从光纤 套管5中穿出，光纤套管5端口内部涂有环氧树脂6用于粘附固定光纤4,光纤Bragg光栅 3放置在凹槽2中间位置，用环氧树脂6将光纤Bragg光栅3及其连接光纤4封装在凹槽2 底部，使其与聚四氟乙烯材料1封装成为一体。 本技术的工作原理是： 参见附图1，粘贴于被测结构表面的聚四氟乙烯材料1承受被测结构形变，导致埋 入在聚四氟乙稀材料1中的光纤Bragg光栅3的Bragg波长产生随应变变化的移位。 设传感器的有效应变长度为L，承受应力为F，横截面积为A，弹性模量为E，长度变 化量为^:，应变为％，光纤Bragg光栅的应变为，那么： 其中:?，:嶋为常系数。 设定FBG与封装材料的应力应变为刚性传递，那么干式空心电抗器包封应力引起 的聚四氟乙烯材料结构的应变与FBG的应变相等： FBG应变变化量与Bragg波长移位呈正比： 由于作用在传感器上的外力以及周围的温度场均能够导致Bragg中心波长产生 漂移。所以，Bragg中心波长变化量Λ2可以表示为： 式中，_:为光纤轴向的应变变化量，__为传感器周围的温度变化量，与&分 别为应变灵敏系数和温度灵敏系数。 由式（5)可知，温度和应变均能造成FBG传感器中心波长的漂移。为了得出被测物 的应变量，采用温度补偿的方法消去温度变化导致的波长响应，从而计算出所求的应变量。 总的波长漂移量与温度变化导致的波长漂移量之差只与应变有关，由此便可得到被测物发 生的应变： 式中为温度使FBG应变传感器中心波长产生的漂移量。 由此，将此传感器埋入到干式空心电抗器包封内部可实现干式空心电抗器应变的 测量。此外，应变灵敏系数 <和温度灵敏系数的具体数值由传感器实际标定来确定。 本技术的使用过程是： 具体步骤如下： StepU在干式空心电抗器包封10完成之后，在包封表面相邻的两根通风条9之 间，从干式空心电抗器包封10上沿自上而下铺设网格布7 ; Step2、在网格布7距下沿J距离处，自下向上涂绝缘胶8至网格布7上端； Step3、将2个测量干式空心电抗器包封应变的光纤Bragg光栅应变传感器和1个 温度补偿传感器11浸环氧树脂6后，在距网格布7下端J距离区域中布设测量干式空心电 抗器应变的光纤Bragg光栅应变传感器和温度补偿传感器11 ;3个传感器呈品字形排列，其 中2个测量干式空心电抗器包封应变的光纤Bragg光栅应变传感器分成轴向和径向布设， 在品字形及其邻域再覆盖一层环氧树脂6,保证测量干式空心电抗器应变的光纤Bragg光 栅应变传感器及温度补偿传感器11与底层网格布7紧密黏贴；连接光纤4黏贴在绝缘胶8 上并从干式空心电抗器包封10上沿引出；同时，测量干式空心电抗器应变的光纤Bragg光 栅应变传感器和温度补偿传感器11在相邻两根通风条9之间的通风道内； Step4、传感器布设完毕后，剪取与底层网格布7同等大小的网格布覆盖测量干式 空心电抗器应变的光纤Bragg光栅应变传感器和温度补偿传感器11表面，与底层网格布7 重合，并用手掌轻压网格布7使其与下层完全黏合； St印5、上述工作完成后，在干式空心电抗器包封10表面再缠绕1至2层玻璃纤维 带，覆盖整个干式空心电抗器包封10及传感器布设区域； St印6、传感器埋入完成后，在干式空心电抗器工作状态下监测测量干式空心电抗 器包封应变的光纤Bragg光栅应变传感器和温度补偿传感器11的波长变化情况，根据光纤 Bragg光栅解调仪分析得到光纤Bragg光栅3的中心波长的移位值為.务； Step7、根据温度补偿传感器11所测的温度值，计算出测量干式空心电抗器应变 的光纤Bragg光栅应变传感器光纤Bragg光栅3因温度变化所导致的波长漂移量為I r，与 干式空心电抗器包封10应变的关系式计算出干式空心电抗器在固化 或者工作状态下轴向和径向的应变变化；式中应变灵敏系数，喪，为被测环境的应变变 化量。 所述距离J约为100謹。 本技术的有益效果是： 1、本技术结构简单。将被测干式空心电抗器包封的应变测量转化为对光纤 Bragg光栅波长的调制，光纤Bragg光栅波长移位与干式空心电抗器包封的应变变化有线 性关系。 2、此应变传感器采用光纤Bragg光栅做传感元件，抗电磁干扰，适用于强电磁场 环境中的应变监测。 3、聚四氟乙烯材料有质量轻、抗拉压能力强以及耐久性好等优点，不仅起到保护 光纤Bragg光栅的作用，而且能当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量干式空心电抗器包封应变的光纤Bragg光栅应变传感器，其特征在于：包括聚四氟乙烯材料（1）、凹槽（2）、光纤Bragg光栅（3）、光纤（4）、光纤套管（5）、环氧树脂（6）；所述聚四氟乙烯材料（1）呈矩形，聚四氟乙烯材料（1）中间有一个贯穿整个材料板体的凹槽（2），用于植埋光纤Bragg光栅（3）；光纤Bragg光栅（3）尾部连接有光纤（4），引出的光纤（4）从光纤套管（5）中穿出，光纤套管（5）端口内部涂有环氧树脂（6）用于粘附固定光纤（4），光纤Bragg光栅（3）放置在凹槽（2）中间位置，用环氧树脂（6）将光纤Bragg光栅（3）及其连接光纤（4）封装在凹槽（2）底部，使其与聚四氟乙烯材料（1）封装成为一体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李川，周延辉，赵振刚，张长胜，李英娜，谢涛，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南;53
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