【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力变压器运行维护及状态监测应用领域。具体涉及一种电力变压器油中气泡超量预警器。
技术介绍
1、电力变压器在电力输配电过程中起到十分重要的作用，而变压器中的变压器油起到了绝缘、散热和消弧作用。良好的变压器油应该是清洁而透明的矿物绝缘油，不得含有杂质，如金属颗粒、沉淀物、气泡等。然而，在实际运行过程中，浸泡在变压器油中的变压器线圈、铁芯和分接开关部件都会在电磁力的作用下产生振动和发热，或者当变压器内部分接开关触头间出现电弧，都会加重变压器油中杂质含量的增加，最终影响电力变压器的安全运行。文献《高电压技术》(作者赵智大，中国电力出版社，2006年出版：第58-61页)，指出：变压器油是指从石油炼制的天然径类混合物的矿物型绝缘油，是一种浅黄色透明液态油，被广泛用于超高压、大容量的电力变压器中；但是，工程上用的变压器油或多或少总会有杂质，这些杂质如气泡在电场作用下，被吸向电场较集中的区域，并顺着电力线排列起来，即顺电场方向构成气泡“小桥”；气泡的电导和介电常数都比油大，因而使气泡小桥及其周围的电场更为集中，降低了油的击穿电压；另外，油中溶解的气体一旦遇到油温升高就容易形成气泡，这些气泡在较低电压下就可能游离，游离气泡沿电场方向构成气泡小桥，导致变压器油击穿。
2、特别对于超高压电力变压器和特高压电力变压器，油中气泡对电力变压器绝缘强度的影响越显突出。由于气泡悬浮在油中并会随着油的循环流动，聚集在电场强度较高的部位，在高压电场作用下不断电离分解，容易形成油绝缘的薄弱环节，引起油中局部放电，使变压器油的电气绝缘性能
3、由于电力变压器是一种封闭的高压电力设备，结构复杂，油中杂质在高压电场作用下会聚集在电场强度较高的部位，譬如在变压器线圈首端的附近电场强度偏高会时常引发局部放电。目前对变压器油中气体检测是采用气相色谱检测方法，通常从变压器底部阀门(含密封取样阀)取油样，油样进入采油管线和相关辅助装置组成的油液测试系统，实现变压器油中气体杂质的在线油样采集和分析测试，这种方法虽然在某种程度上解决了运行中的电力变压器油中的气体杂质含量检测问题，但是这种通过变压器底部阀门(含密封取样阀)取油样方式，所采样的变压器油不能实时表征电力变压器内部故障位置处的油中气泡含量状态，无法对大型电力变压器内部故障位置处的油中气泡量超标进行预警。
技术实现思路
1、本专利技术是针对一种特殊场合(高压、大电流、强磁场)的电气设备绝缘特性的在线检测，本专利技术构造了一种光纤耦合探头，利用油中微小气泡对光的折射特性，当入射光穿透气泡“小桥”时会发生一连串的折射现象，从而减弱入射光。本专利技术将微型的光纤耦合探头埋设在变压器线圈首端附近的油中，并且把光纤耦合探头的空心圆柱体轴线与电场强度方向重合，即捕获更多的油中微小气，从而检测出变压器油气泡超量状况。因此，本专利技术检测原理是当入射光穿透变压器油中微小气泡时会发生一连串的折射现象，从而减弱入射光，利用油中微小气泡对光的折射特性，而不是利用油中颗粒“杂质”对光的遮挡特性(即颗粒“杂质”表面的光反射形成光的散射特性)，实现对变压器油中场强方向排列的微小气泡检测，如图1所示。特别是本专利技术将光纤分组布置在光纤耦合探头的空心圆柱体轴线两侧，达到捕获油中微小气泡对光折射形成的散射光，如图2所示。
2、本专利技术为了实现上述目的，采用以下技术方案：
3、一种电力变压器油中气泡超量预警器，包括光纤耦合探头、发光源、光电转换单元、气泡状态显示单元和工作电源通过多芯光纤分别连接构成。
4、进一步地，所述的光纤耦合探头由光透镜、入射多芯光纤、折射多芯光纤和聚四氟乙烯空心圆柱体耦合构成。
5、进一步地，所述的发光源由第一发光二极管作为发光源，并与入射多芯光纤耦合构成。
6、进一步地，所述的入射多芯光纤的另一端连接第一发光二极管，第一发光二极管分别连接限流电阻r1和工作电源。
7、进一步地，所述的光电转换单元由光敏三极管和折射多芯光纤耦合构成。
8、进一步地，所述的气泡状态显示单元由第二发光二极管、第三发光二极管、限流电阻r2和限流电阻r3、第一非门和第二非门以及工作电源连接构成。
9、进一步地，光敏三极管的发射极连接第一非门。
10、进一步地，折射多芯光纤的另一端连接光敏三极管的基极，光敏三极管分别连接第二发光二极管、限流电阻r2和工作电源。
11、进一步地，所述的第一非门连接第二非门，第二非门连接限流电阻r3和工作电源，第三发光二极管分别连接限流电阻r3和工作电源
12、本专利技术具有以下有益效果：
13、光纤耦合探头是经过对两路多芯光纤的前端处理后构成，被埋设在油中电场强度较高的部位，与光纤耦合探头耦合的入射多芯光纤的另一端与发光源连接，发光源连接工作电源，与光纤耦合探头耦合的折射多芯光纤的另一端与光电转换单元连接，光电转换单元连接气泡状态显示单元，气泡状态显示单元连接工作电源。因此，本专利技术采用光纤的高绝缘和良好的导光特性，设计一种专门采集变压器油中气泡状态的光纤耦合探头，将这种光纤耦合探头埋设在大型电力变压器内部油中电场强度较高的部位，利用油中气泡对光的折射特性，使连接光纤耦合探头的入射多芯光纤和折射多芯光纤的通光强度发生变化，通光强度的偏差大小表征油中气泡含量程度的多少，从而实现对大型电力变压器油中中气泡超量引发局部放电故障的预警。
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1.一种电力变压器油中气泡超量预警器，其特征在于，包括光纤耦合探头、发光源、光电转换单元、气泡状态显示单元和工作电源通过多芯光纤分别连接构成。
2.根据权利要求1所述的一种电力变压器油中气泡超量预警器，其特征在于，所述的光纤耦合探头由光透镜、入射多芯光纤、折射多芯光纤和聚四氟乙烯空心圆柱体耦合构成。
3.根据权利要求1所述的一种电力变压器油中气泡超量预警器，其特征在于，所述的发光源由第一发光二极管作为发光源，并与入射多芯光纤耦合构成。
4.根据权利要求3所述的一种电力变压器油中气泡超量预警器，其特征在于，所述的入射多芯光纤的另一端连接第一发光二极管，第一发光二极管分别连接限流电阻R1和工作电源。
5.根据权利要求1所述的一种电力变压器油中气泡超量预警器，其特征在于，所述的光电转换单元由光敏三极管和折射多芯光纤耦合构成。
6.根据权利要求1所述的一种电力变压器油中气泡超量预警器，其特征在于，所述的气泡状态显示单元由第二发光二极管、第三发光二极管、限流电阻R2和限流电阻R3、第一非门和第二非门以及工作电源连接构成。
<...【技术特征摘要】
1.一种电力变压器油中气泡超量预警器，其特征在于，包括光纤耦合探头、发光源、光电转换单元、气泡状态显示单元和工作电源通过多芯光纤分别连接构成。
2.根据权利要求1所述的一种电力变压器油中气泡超量预警器，其特征在于，所述的光纤耦合探头由光透镜、入射多芯光纤、折射多芯光纤和聚四氟乙烯空心圆柱体耦合构成。
3.根据权利要求1所述的一种电力变压器油中气泡超量预警器，其特征在于，所述的发光源由第一发光二极管作为发光源，并与入射多芯光纤耦合构成。
4.根据权利要求3所述的一种电力变压器油中气泡超量预警器，其特征在于，所述的入射多芯光纤的另一端连接第一发光二极管，第一发光二极管分别连接限流电阻r1和工作电源。
5.根据权利要求1所述的一种电力变压器油中气泡超量预警器，其特征在于，所述的光电转换单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘影，滕云龙，梁炯炯，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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