基于分布式光纤传感的变压器绕组变形检测方法研究
发布时间：2021-08-15 04:21
电力变压器在电力系统中起着重要的作用,其安全运行直接影响到供电的可靠性和安全性。绕组变形是引起变压器内部故障的主要原因之一,准确、实时的变形检测对变压器的安全运行具有重要意义。针对传统绕组变形检测方法对绕组局部微小变形检测灵敏度较低,无法进行故障定位等问题,本文提出了基于分布式光纤传感的变压器绕组变形检测方法,研究了变压器油中内置光纤的稳定性,提出了布里渊散射频谱的拟合方法,研究了传感光纤与绕组导线间应变传递机理,开展了基于分布式光纤传感的变压器绕组变形检测试验。主要研究内容和成果如下:进行了内置光纤的变压器油的老化特性试验,分析了含纤油样与纯油样对微水、酸值、介损和体积电阻率等参量影响规律以及对光纤本身测量精度的影响,筛选出聚酰亚胺和乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）分别作为传感光纤的涂覆层和护套材料;分析了 2种光纤安装方法对绕组内部电场分布的影响以及影响变压器绕组和光纤内部最大场强的主要因素,对不同安装方式的光纤复合式导线进行了工频耐压试验,研究表明,本文设计的两种光纤布设方式均对变压器内部绝缘特性没有影响;对ETFE进行了电老化特性和闪络试验,研究了 ETFE的电老化寿命模型,并...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１传感光纤结构??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｅｎｓｉｎｇ?ｆｉｂｅｒ??
护套颜色变黑，失去弹性，绝缘油颜色加深；ＬＳＺＨ护套在１３０°Ｃ下开始融化，??在油中呈絮状分布。ＰＶＣ和ＬＳＺＨ紧套光纤无法继续试验，剩余４种样品试验??情况正常，每３天取样一次进行参数测量。图２－２为含两种光纤油样老化前后对??比图。??＿纖１?丨＿?ｍ??老化ｖ；．?老化前老化后＾?老；＾前??＼ｖ？？－ｇ—?＜■？■＇?－？ｅｗｍｗ＊?Ｖ．??－??ａ）含ＰＶＣ紧套光纤油样?ｂ）含ＬＳＺＨ紧套光纤油样??ａ）?Ｏｉｌ?ｃｏｎｔａｉｎｓ?ＰＶＣ?ｔｉｇｈｔ－ｂｕｆｆｅｒｅｄ?ｆｉｂｅｒ?ｂ）?Ｏｉｌ?ｃｏｎｔａｉｎｓ?ＬＳＺＨ?ｔｉｇｈｔ－ｂｕｆｆｅｒｅｄ?ｆｉｂｅｒ??图２－２油样在热老化前后的状态??Ｆｉｇ．２－２?Ｏｉｌ?ｃｏｎｔａｉｎｓ?ｔｉｇｈｔ－ｂｕｆｆｅｒｅｄ?ｆｉｂｅｒ?ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?ａｆｔｅｒ?ｔｈｅｒｍａｌ?ａｇｉｎｇ??２．２．３．２油中微水含量变化??绝缘油的微水含量是反映变压器绝缘性能的重要技术参数之一。油中微水不??仅能降低绝缘系统的击穿电压和增加介质损耗［７２］，而且还将直接参与油纸纤维??等高分子材料的化学降解反应，促使这些材料降解老化，从而加速绝缘系统的劣??化。老化过程中各油样微水含量如图２－３所示。??从图２－３中可以看出，在老化初期纯油样微水含量增加缓慢，含光纤的油样??均有明显増加，在老化１５ｄ后各油样的微水含量増加速率基本一致；含普通裸纤??的油样微水含量始终最大，在老化２４ｄ后其微水含量比纯油样增加了?２９．７％；含??Ｐｒ凃覆层的耐高温光纤在老化末期微水含量与纯油接近，ＴＰＥＥ和ＥＴＦＥ紧套光??纤可以有效抑制普通光纤涂覆层对油中微水含量的影响
６０｜｜?Ｉ纯油样?Ｉ??．□含Ｐ謝高温簡油样??５０－?１?Ｉ含ＥＴＦＥ护套光纤油样Ｉ??３?－ＩＩ?Ｉ含ＴＰＥＥ紧套槪油样ｉ?ｎ?Ｊ??含普通干油样?；ｎ?「??ｎ?〇?＾?ｒｆ［?［ｆ?＇??＾ａＪ〇－?「ｎｒ?Ｔ?「??？?＇?ｎ?＿?Ｉｆ?ｒ「．?「??Ｂ２０－?ｎ??１０－??０?＊?Ｉ?■?Ｉ?＇?１?■?Ｉ?■?Ｉ?■?Ｉ?■?ｉ?■?Ｉ??３?６?９?１２?１５?１８?２１?２４??热老化时间（ｄ）??图２－３微水含量变化曲线??Ｆｉｇ．２－３?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｉｃｒｏ－ｗａｔｅｒ?ｃｏｎｔｅｎｔ??２．２．３．３油中酸值变化??酸值可以准确评定运行变压器中油老化程度，其值越高则油老化程度越深??［７３＿７５］，对设备危害越大，如腐蚀设备、提高油的导电性、降低油的绝缘强度。老??化过程中各油样酸值如图２－３所示。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于漏磁能量法的变压器短路阻抗计算与分析[J]. 邹德旭,钱国超,井永腾,彭庆军,颜冰,刘光祺. 变压器. 2019(01)
[2]基于分布式光纤感测技术的苏州盾构隧道管片变形监测分析[J]. 朱宁,王兴. 江苏建筑. 2018(06)
[3]频率响应法诊断变压器绕组径向变形的仿真和实例研究[J]. 张重远,胡焕,程槐号,刘云鹏,范乃心. 绝缘材料. 2018(10)
[4]改进的变压器绕组变形带电检测方法[J]. 王岩,刘云鹏,陈展,裴植,胡焕,程槐号,田源. 高压电器. 2018(10)
[5]电力变压器绕组变形频率响应特性研究[J]. 赵世华,刘赟,孙利朋,谢耀恒,叶会生,黄海波. 变压器. 2018(09)
[6]基于窗口计算法和费希尔判别法的变压器绕组变形诊断新方法[J]. 张重远,胡焕,程槐号,刘云鹏. 电测与仪表. 2018(09)
[7]分布式光纤裂缝传感工程应用研究进展[J]. 吴永红,朱莎,许蔚,张海明. 激光与光电子学进展. 2018(09)
[8]基于荧光光纤传感的油浸式变压器绕组测温研究[J]. 王红英. 西安文理学院学报(自然科学版). 2018(02)
[9]基于频响曲线稀疏表示的变压器绕组变形模式识别方法[J]. 刘云鹏,程槐号,胡焕,张重远. 电测与仪表. 2018(05)
[10]基于BOTDR光纤传感技术的输电线路在线温度监测的研究[J]. 俞佳捷,喻琰,吴忠平. 现代信息科技. 2018(02)
博士论文
[1]损伤状态下光纤应变传递及其在多层路面的应用[D]. 王花平.大连理工大学 2015
[2]基于光纤传感技术的高压输电线路覆冰状态监测研究[D]. 罗健斌.华南理工大学 2013
[3]分布式光纤传感技术在边坡工程监测中的应用研究[D]. 刘永莉.浙江大学 2011
[4]长距离分布式布里渊散射光纤传感技术研究[D]. 刘迪仁.浙江大学 2005
[5]大型变压器场路耦合三维瞬态涡流场和绕组短路强度的研究[D]. 梁振光.沈阳工业大学 2001
硕士论文
[1]监测输电线覆冰的瑞利BOTDA的编码技术研究[D]. 王蔚蔚.北京交通大学 2018
[2]频率响应法检测变压器绕组变形的仿真与实验研究[D]. 胡焕.华北电力大学 2018
[3]基于融合型分布式光纤传感的输电线覆冰舞动监测[D]. 刘品一.南京大学 2017
[4]变压器内部超声成像系统的研究[D]. 王喆.苏州大学 2015
[5]BOTDR分布式光纤传感系统多峰谱特征提取技术研究[D]. 贾伟.燕山大学 2015
[6]长输管道分布式应力监测与健康诊断方法研究[D]. 何亚莹.武汉工程大学 2015
本文编号：3343843
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１传感光纤结构??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｅｎｓｉｎｇ?ｆｉｂｅｒ??
护套颜色变黑，失去弹性，绝缘油颜色加深；ＬＳＺＨ护套在１３０°Ｃ下开始融化，??在油中呈絮状分布。ＰＶＣ和ＬＳＺＨ紧套光纤无法继续试验，剩余４种样品试验??情况正常，每３天取样一次进行参数测量。图２－２为含两种光纤油样老化前后对??比图。??＿纖１?丨＿?ｍ??老化ｖ；．?老化前老化后＾?老；＾前??＼ｖ？？－ｇ—?＜■？■＇?－？ｅｗｍｗ＊?Ｖ．??－??ａ）含ＰＶＣ紧套光纤油样?ｂ）含ＬＳＺＨ紧套光纤油样??ａ）?Ｏｉｌ?ｃｏｎｔａｉｎｓ?ＰＶＣ?ｔｉｇｈｔ－ｂｕｆｆｅｒｅｄ?ｆｉｂｅｒ?ｂ）?Ｏｉｌ?ｃｏｎｔａｉｎｓ?ＬＳＺＨ?ｔｉｇｈｔ－ｂｕｆｆｅｒｅｄ?ｆｉｂｅｒ??图２－２油样在热老化前后的状态??Ｆｉｇ．２－２?Ｏｉｌ?ｃｏｎｔａｉｎｓ?ｔｉｇｈｔ－ｂｕｆｆｅｒｅｄ?ｆｉｂｅｒ?ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?ａｆｔｅｒ?ｔｈｅｒｍａｌ?ａｇｉｎｇ??２．２．３．２油中微水含量变化??绝缘油的微水含量是反映变压器绝缘性能的重要技术参数之一。油中微水不??仅能降低绝缘系统的击穿电压和增加介质损耗［７２］，而且还将直接参与油纸纤维??等高分子材料的化学降解反应，促使这些材料降解老化，从而加速绝缘系统的劣??化。老化过程中各油样微水含量如图２－３所示。??从图２－３中可以看出，在老化初期纯油样微水含量增加缓慢，含光纤的油样??均有明显増加，在老化１５ｄ后各油样的微水含量増加速率基本一致；含普通裸纤??的油样微水含量始终最大，在老化２４ｄ后其微水含量比纯油样增加了?２９．７％；含??Ｐｒ凃覆层的耐高温光纤在老化末期微水含量与纯油接近，ＴＰＥＥ和ＥＴＦＥ紧套光??纤可以有效抑制普通光纤涂覆层对油中微水含量的影响
６０｜｜?Ｉ纯油样?Ｉ??．□含Ｐ謝高温簡油样??５０－?１?Ｉ含ＥＴＦＥ护套光纤油样Ｉ??３?－ＩＩ?Ｉ含ＴＰＥＥ紧套槪油样ｉ?ｎ?Ｊ??含普通干油样?；ｎ?「??ｎ?〇?＾?ｒｆ［?［ｆ?＇??＾ａＪ〇－?「ｎｒ?Ｔ?「??？?＇?ｎ?＿?Ｉｆ?ｒ「．?「??Ｂ２０－?ｎ??１０－??０?＊?Ｉ?■?Ｉ?＇?１?■?Ｉ?■?Ｉ?■?Ｉ?■?ｉ?■?Ｉ??３?６?９?１２?１５?１８?２１?２４??热老化时间（ｄ）??图２－３微水含量变化曲线??Ｆｉｇ．２－３?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｉｃｒｏ－ｗａｔｅｒ?ｃｏｎｔｅｎｔ??２．２．３．３油中酸值变化??酸值可以准确评定运行变压器中油老化程度，其值越高则油老化程度越深??［７３＿７５］，对设备危害越大，如腐蚀设备、提高油的导电性、降低油的绝缘强度。老??化过程中各油样酸值如图２－３所示。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于漏磁能量法的变压器短路阻抗计算与分析[J]. 邹德旭,钱国超,井永腾,彭庆军,颜冰,刘光祺. 变压器. 2019(01)
[2]基于分布式光纤感测技术的苏州盾构隧道管片变形监测分析[J]. 朱宁,王兴. 江苏建筑. 2018(06)
[3]频率响应法诊断变压器绕组径向变形的仿真和实例研究[J]. 张重远,胡焕,程槐号,刘云鹏,范乃心. 绝缘材料. 2018(10)
[4]改进的变压器绕组变形带电检测方法[J]. 王岩,刘云鹏,陈展,裴植,胡焕,程槐号,田源. 高压电器. 2018(10)
[5]电力变压器绕组变形频率响应特性研究[J]. 赵世华,刘赟,孙利朋,谢耀恒,叶会生,黄海波. 变压器. 2018(09)
[6]基于窗口计算法和费希尔判别法的变压器绕组变形诊断新方法[J]. 张重远,胡焕,程槐号,刘云鹏. 电测与仪表. 2018(09)
[7]分布式光纤裂缝传感工程应用研究进展[J]. 吴永红,朱莎,许蔚,张海明. 激光与光电子学进展. 2018(09)
[8]基于荧光光纤传感的油浸式变压器绕组测温研究[J]. 王红英. 西安文理学院学报(自然科学版). 2018(02)
[9]基于频响曲线稀疏表示的变压器绕组变形模式识别方法[J]. 刘云鹏,程槐号,胡焕,张重远. 电测与仪表. 2018(05)
[10]基于BOTDR光纤传感技术的输电线路在线温度监测的研究[J]. 俞佳捷,喻琰,吴忠平. 现代信息科技. 2018(02)
博士论文
[1]损伤状态下光纤应变传递及其在多层路面的应用[D]. 王花平.大连理工大学 2015
[2]基于光纤传感技术的高压输电线路覆冰状态监测研究[D]. 罗健斌.华南理工大学 2013
[3]分布式光纤传感技术在边坡工程监测中的应用研究[D]. 刘永莉.浙江大学 2011
[4]长距离分布式布里渊散射光纤传感技术研究[D]. 刘迪仁.浙江大学 2005
[5]大型变压器场路耦合三维瞬态涡流场和绕组短路强度的研究[D]. 梁振光.沈阳工业大学 2001
硕士论文
[1]监测输电线覆冰的瑞利BOTDA的编码技术研究[D]. 王蔚蔚.北京交通大学 2018
[2]频率响应法检测变压器绕组变形的仿真与实验研究[D]. 胡焕.华北电力大学 2018
[3]基于融合型分布式光纤传感的输电线覆冰舞动监测[D]. 刘品一.南京大学 2017
[4]变压器内部超声成像系统的研究[D]. 王喆.苏州大学 2015
[5]BOTDR分布式光纤传感系统多峰谱特征提取技术研究[D]. 贾伟.燕山大学 2015
[6]长输管道分布式应力监测与健康诊断方法研究[D]. 何亚莹.武汉工程大学 2015
本文编号：3343843
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