[发明专利]一种变压器绕组幅向应力测量装置和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及变压器状态监测技术领域，具体地指一种变压器绕组幅向应力测量装置和测量方法。

背景技术

大型电力变压器是电力系统中的重要设备之一，若在运行中发生事故，有可能导致区域内大面积停电，将给社会带来巨大的经济损失，并给电力部门带来不良的社会影响。

变压器绕组载流以后，在它们所在的空间以及周围空间将建立起轴向和辐向的漏磁场；处于这个磁场中的绕组本身又要受到作用力，这个力称为“洛伦兹力”或者称之为电磁力。电磁力在变压器绕组材料中产生机械应力，并部分地传到变压器其它元件上。在正常运行时，电磁力并不大，但是发生短路时，绕组受到的短路电磁力将剧增，达到正常值的几十倍，甚至几百倍。

而电力变压器在运行过程中不可避免地要遭受各种故障短路电流的冲击，一旦短路故障发生在变压器出口附近，如果绕组内部机械结构存在薄弱环节，必然会产生绕组扭曲、鼓包或移位等变形现象，严重时甚至导致突发性损坏事故。因此，开展变压器绕组短路电动力及绕组应力、变形测试研究，对防止变压器事故的发生有重要的作用。

目前国内针对变压器遭受短路电流冲击时，绕组轴向和幅向应力的研究都是采用理论计算的方法，但是因为变压器内部机械结构复杂，电流密度、漏磁场等相关参数计算与实际仍有差距，而且变压器绕组短路冲击存在叠加效应，相关计算难以真实掌握变压器绕组的应力状况，无法为变压器短路变形的研究判断提供支撑。

 

发明内容

本发明的目的就是要提供一种变压器绕组幅向应力测量装置和测量方法，该测量装置和测量方法能够测量绕组在正常运行和遭受短路电流冲击时的绕组幅向应力，为变压器抗短路能力研究，变压器绕组变形诊断提供有效的绕组幅向应力测量。

为实现此目的，本发明所设计的变压器绕组幅向应力测量装置，其特征在于：它包括第一光纤接头、粘贴在变压器线圈绕组表面绝缘纸上的第一玻璃纤维带、固定在第一玻璃纤维带上的第一光纤光栅应变传感器、输入端与第一光纤光栅应变传感器的输出端连接的第一光纤耦合器、一端与第一光纤耦合器输出端连接的第一内部连接光纤、与第一内部连接光纤的另一端连接的第一外部连接光纤、与第一外部连接光纤连接的光纤光栅解调仪、与光纤光栅解调仪连接的计算机，其中，所述第一内部连接光纤通过第一光纤接头与第一外部连接光纤连接。

一种利用上述变压器绕组幅向应力测量装置的应力测量方法，它包括如下步骤：

步骤1：所述变压器线圈绕组表面绝缘纸对应测量点实时产生的幅向应变，由第一玻璃纤维带的应变线性表征，第一光纤光栅应变传感器感应第一玻璃纤维带的应变信号，并得到相应的光感应信号；

步骤2：所述第一光纤光栅应变传感器将得到的光感应信号传送到第一光纤耦合器进行信号放大；

步骤3：第一光纤耦合器将放大后的光感应信号通过第一内部连接光纤和第一外部连接光纤传输给光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪将接收到的光感应信号解调成幅向应变电信号；

步骤4：所述光纤光栅解调仪将幅向应变电信号传输给计算机，计算机经过计算得到对应的幅向应力信号。

本发明中变压器绕组的应变通过上述玻璃纤维带的应变来线性表征，并通过光纤光栅应变传感器感应该线性应变信号，该线性应变信号经过后续放大、解调等处理后传输给计算机，得到需要测量的绕组幅向应力。本发明通过上述设计解决了变压器绕组在正常运行和遭受短路电流冲击时的绕组幅向应力测量问题，为变压器抗短路能力研究，变压器绕组变形诊断提供了准确有效的绕组幅向应力测量数据。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，1—变压器线圈绕组表面绝缘纸、2—第一玻璃纤维带、2.1—第二玻璃纤维带、2.2—第三玻璃纤维带、3—第一光纤光栅应变传感器、3.1—第二光纤光栅应变传感器、3.2—第三光纤光栅应变传感器、4—第一光纤耦合器、4.1—第二光纤耦合器、4.2—第三光纤耦合器、5—第一内部连接光纤、5.1—第二内部连接光纤、5.2—第三内部连接光纤、6—第一外部连接光纤、6.1—第二外部连接光纤、6.2—第三外部连接光纤、7—光纤光栅解调仪、8—计算机、9—光纤法兰、9.1—第一法兰孔、9.2—第二法兰孔、9.3—第三法兰孔、10—第一光纤接头、10.1—第二光纤接头、10.2—第三光纤接头、11—变压器箱体、11.1—第一通孔、11.2—第二通孔、11.3—第三通孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：