【正文】 到的信號是三相局放量的總和，無法進(jìn)行分辨，信號容易受外界干擾。甚高頻法的主要優(yōu)點(diǎn)是對放電量的校準(zhǔn)比較可靠。 另外，因?yàn)槌暡▊鞲衅魍ǔｎl帶為 30～ 200 kHz。油中溶解氣體以 CH4 和 C2H4 為特征氣體，二者之和常占總烴的 80%以上。 將三比值法與磁回路過熱判據(jù)結(jié)合使用來判斷磁回路與導(dǎo)電回路的過熱性故障。電力變壓器的絕緣基本上可以分為二種：液體絕緣和固體絕緣。油色譜在線監(jiān)測雖然已經(jīng)很普遍地被 運(yùn)用，但也有許多缺點(diǎn)：首先，氣體傳感器對所監(jiān)測各種氣體均敏感，準(zhǔn)確度不高，目前國內(nèi)的產(chǎn)品準(zhǔn)確度都達(dá)不到 25%。 特征氣體法 故障點(diǎn)產(chǎn)生氣體的特征是隨故障類型、故障能量的級別以及所涉及的絕緣材料的不同而不同。 變壓器溫度監(jiān)測方法 變壓器是變電站重要設(shè)備之一。 （二） 非接觸式測量 非接觸測溫主要是利用光輻射來測量物體溫度。 傳感器：是指將感受到的物理量、化學(xué)量等信息，按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測量和傳輸?shù)男盘柕难b置。 獨(dú)立式電阻傳感器測溫常見的故障有 :熱電阻電阻絲之間短路或接地；熱電阻電阻絲斷開；保護(hù)套管內(nèi)有積水或污物，局部短路；電阻元件接線盒間引出導(dǎo)線斷路：連接導(dǎo)線接觸不良使電阻值增大 或有局部短路等。設(shè)定溫度指示分左、右兩個刻度盤，各自可獨(dú)立設(shè)定，實(shí)際溫度指示為圓弧 270分度，具有指示范圍大、指示清晰的特點(diǎn)。由于變壓器內(nèi)部不同的故障會產(chǎn)生不同的氣體，因此通過分析油中氣體的成分、含量、產(chǎn)氣率和相對百分比，就可達(dá)到對變壓器絕緣診斷的目的。通過對變壓器振動信號的監(jiān)測和分析，從而達(dá)到對變壓器狀態(tài)監(jiān)測的目的。繞組溫度指示器就是用于監(jiān)測變壓器繞組的溫度，給出越限報(bào)警，并在需要時啟動保護(hù)跳閘。光纖光柵傳感技術(shù)相比傳統(tǒng)的電信號傳感技術(shù)有無法比擬的優(yōu)勢，尤其是適于電力變壓器內(nèi)部的復(fù)雜電磁環(huán)境。 (4)體積小，重量輕。 1980 年羅杰斯首次提出了利用 OTDR 原理來實(shí)現(xiàn)對空間分布的溫度的測量。 系統(tǒng)的基本工作過程是將窄 的高強(qiáng)度光脈沖入射光纖后，測量該脈沖后向散射信號的時間函數(shù)。 光纖中最強(qiáng)的散射是 Rayleigh 散射。本節(jié)介紹了 Raman 散射，接著對傳感光纖中 Raman 散射進(jìn)行了理論分析。 由于在一般情況下絕大多數(shù)分子均處于基態(tài) (即 E1 能級 )，只有少數(shù)分子 才可能處于受激態(tài) (即 E2 能級，服從玻爾茲曼分布 )，故在自發(fā)拉曼散射中，發(fā)生低頻移拉曼散射 (斯托克斯散射 )的幾率要比發(fā)生高頻移拉曼散射 (反斯托克斯散射 )幾率高 倍。 設(shè)拉曼介質(zhì)由每單位體積Ⅳ個相互獨(dú)立的諧振子組成，對應(yīng)于各個分子，其運(yùn)動方程為 （ 4— 4） 式中 F(z， t)—— 外場作用力 X（ z,t)—— 分子相對于勢能最低點(diǎn)的偏離 、 m、 —— 分別為分子的振動頻率、質(zhì)量和阻尼系數(shù) 介質(zhì)分子極化率 是 x 的函數(shù)，可用級數(shù)表示 （ 4— 5） 取 n 階近似，則介 質(zhì)的介電常數(shù)為 （ 4— 6） 頻率為 ，電場 E(z， t)的靜電儲能密度為 （ 4— 7） 因而作用在每個分子上的力為 （ 4— 8） 上述分析表明，頻率為 的分子振動會引起介電常數(shù) 在 處出現(xiàn)調(diào)制，這導(dǎo)致對輻射場的調(diào)制，從而產(chǎn)生頻率偏移為珊。在拉曼散射過程中，斯托克斯光強(qiáng)度正比于處于基態(tài)的二氧化硅分子密度，反斯托克斯光強(qiáng)度正比于激發(fā)態(tài)的二氧化硅分子密度。 受激拉曼散射 在研究拉曼散射時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)照射到介質(zhì)上的光功率提高到一定值時，介質(zhì)的散射過程具有受激性質(zhì)，即出現(xiàn)受激拉曼散射。 假定單模的激光器在光纖始端 z=0 處注入單橫模的光纖中。受激拉曼散射的光功率可達(dá)到與入射光功率相比擬的程度，即入射光幾乎全部轉(zhuǎn)換成受激拉曼散射功率；而自發(fā)拉曼散射功率通常比入射光小亂 7 個量級，且與入射光功率呈線性關(guān)系： (3)受激拉曼散射具有明顯的閾值。 設(shè)單位長度光纖的反斯托克斯光、斯托克斯光散射損耗 (散射系數(shù) )分別為和 ，則長度為 的光纖上的反斯托克斯、斯托克斯散射光強(qiáng)之比 仍滿足式 (4— 15)，即 （ 4— 16） 考慮到光在光纖中傳輸時存在著諸如光源功率不穩(wěn)、光纖的傳輸損耗、光纖彎曲造成的傳輸損耗增加等非溫度因素對反斯托克斯光強(qiáng)的影響，在分布式光纖溫度傳感器中，取式（ 4— 15）反斯托克斯與斯托克斯光強(qiáng)的比值作溫度的傳感信號，而不是單純的取反斯托克斯光強(qiáng)作溫敏信號。 自發(fā)拉曼散射中斯托克斯和反斯托克斯的產(chǎn)生幾率 當(dāng)分子始態(tài)處于不同能態(tài)時，吸收外場光子后產(chǎn)生的輻射躍遷后所處的終態(tài)也是不同的。 圖 纖散 射光譜圖 微弱的自發(fā)拉曼散射現(xiàn)象用拉曼散射的經(jīng)典理論可定性的解釋為：光纖的成分是石英即二氧化硅分子，而二氧化硅分子是由硅和氧原子組成的，它們在分子內(nèi)部按一定的方式處于運(yùn)動狀態(tài)，二氧化硅分子內(nèi)部粒子間的這種相對運(yùn)動導(dǎo)致分子間感生電偶極距隨時間的周期性調(diào)制，從而對入射到光纖中的光產(chǎn)生散射作用；對于單色光入射，將使散射光的頻率相對于入射光而言發(fā)生一定的移動，頻率移動量的大小正好等于上述調(diào)制頻率。彈性碰撞過程中，光子與分子間并不交換能量，因此只是改變光子的運(yùn)動方向并不改變激發(fā)光子的波長 (即光子的能量 )；在非彈性碰撞過程中 ，光子與分子之間的相互作用存在著能量交換，光子可以釋放或吸收聲子，在頻域上，表現(xiàn)為斯托克斯散射光子和反斯托克斯散射光子。 用 OTDR 技術(shù)可以 確定光纖處的損耗、光纖故障點(diǎn)、斷點(diǎn)位置，對測量點(diǎn)定位，因此也可以稱為光纖雷達(dá)。顯然，要想在分布式光纖傳感器中使用光學(xué)反射方法進(jìn)行測量， ， ， ，必須具備以下兩個條件： (1)是被測量的函數(shù)； (2)能從所有其它環(huán)境影響參數(shù)分離出來。散射是由光纖中非傳播的局域密度的不均勻和成分的不均勻所致，這種不均勻性是在拉纖階段，二氧化硅由熔融態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟虘B(tài)的過程中形成的。 光時域反射 (OTDR)技術(shù)原理 從本質(zhì)上講，分布式光纖溫度傳感器都是從 OTDR(0PTICALTIME DOMAINREFLECTOR)技術(shù)上發(fā)展而來。分布式光纖光柵能在一根光纖上完成十個以上點(diǎn)的測溫。 紅外溫度傳感器測量法 測溫靈敏度和準(zhǔn)確度都很高，但紅外測溫為非接觸測量，易受環(huán)境及周圍的電磁場干擾，且需人工操作，無法實(shí)現(xiàn)在線測量。 頻率響應(yīng)分析法。變壓器在內(nèi)部出現(xiàn)故障或運(yùn)行條件惡劣時，會由于局部場強(qiáng)過高而產(chǎn)生局部放電（ PD）。對于采用風(fēng)冷冷卻器（散熱器）的變壓器，變壓器上安裝兩塊溫度計(jì)，溫度指示一般使用壓立式溫度計(jì)，表計(jì)安裝在變壓器本體易于觀測的部位，一般規(guī)定當(dāng)變壓器頂層油溫達(dá)到 75℃時報(bào)警，并將報(bào)警信號傳送到中控室。這些微動開關(guān)分別用于控制變壓器冷卻系統(tǒng)、溫升報(bào)警系統(tǒng)、溫升跳閘系統(tǒng)，達(dá)到指示變壓器油溫和控制溫升的目的。在一定溫度范圍內(nèi)，電阻 溫度關(guān)系是線性的。 非接觸測溫的特點(diǎn)是感溫元件不與被測對象相接觸，而是通過輻射進(jìn)行熱交換，故可避免接觸式測溫法的缺點(diǎn)，具有較高的測溫上限。 溫度及其測量 溫度是衡量物體冷熱程度的物理量。 用特征氣體法應(yīng)注意以下問題 : ( 1) C2H2 是故障點(diǎn)周圍絕緣油分解的特征氣體 , 其含量是區(qū)分過熱和放電 2 種性質(zhì)的主要指標(biāo)。 變壓器故障綜合檢測方法 羅杰斯比值法 羅杰斯比值法是利用 CH H C2H C2H6 和 C2H4 等 5 種氣體間的4 對比值來判斷變壓器內(nèi)部故障性質(zhì)的方法 , 經(jīng)實(shí)踐表明 , 具有所需油樣少、分析速度快的優(yōu)點(diǎn) , 是變壓器故障診斷的一個有效方法。 變壓器油色譜在線監(jiān)測 在變壓器運(yùn)行中， 絕緣油和有機(jī)絕緣材料在放電和過熱作用下，會逐漸老化和分解，產(chǎn)生少量低分子烴類氣體如氫氣（ H2）、甲烷（ CH4）、乙烯（ C2H4）、乙烷（ C2H6）、乙炔（ C2H2）及二氧化碳（ CO2）和一氧化碳（ CO）等特征氣體，并大量溶解在油中。該類傳感器利用光纖本身的傳輸特性（光強(qiáng)、波長、相位和頻率等）受被測量物的作用而發(fā)生變化，即被調(diào)制，在輸出端通過合適的解調(diào)而測量被測量物，能測量作用于光纖的微弱信號。涉及固體絕緣的過熱性故障時， 除產(chǎn)生上述的低分子烴類氣體外，還產(chǎn)生較多的 CO、CO2。在不同的運(yùn)行狀態(tài)下，外界對變壓器油的理化作用不同，產(chǎn)生的氣體的成分和含量也不相同。 超聲波監(jiān)測 PD，首先要在變壓器箱壁上的不同位置安放多個超聲波傳感器。 甚高頻法 甚高 頻法與 UHF 法類似，它檢測信號的頻率范圍在 30～ 300 MHz。 電脈沖法 電脈沖法又稱脈沖電流法，通過檢測阻 抗、變壓器套管末屏接地線、外殼接地線、鐵心接地線及繞組中由于局放引起的脈沖電流， 獲得視在放電量。電力變壓器 的潛伏性故障一般有三種：即變壓器內(nèi)部的局部放電、局部過熱和變壓器絕緣的老化。變壓器箱蓋上落異物，如大風(fēng)將樹枝吹落在箱蓋時引起套管放電或相間短路。 引起溫度異常升高的原因有： ①變壓器匝間、層間、股間短路； ②變壓器鐵芯局部短路； ③因漏磁或渦流引起油箱、箱蓋等發(fā)熱； ④長期過負(fù)荷運(yùn)行，事故過負(fù)荷； ⑤散熱條件惡化等。此時，應(yīng)立即停止變壓器運(yùn)行，進(jìn)行檢修。 變壓器自動跳閘故障及處理 當(dāng)變壓器各側(cè)斷路器自動跳閘后， 應(yīng)先將跳閘斷路器的控制開關(guān)操作至跳閘后的位 置， 并迅速投入備用變壓器， 調(diào)整運(yùn)行方式和負(fù)荷分配， 維持運(yùn)行系統(tǒng)及其設(shè)備處于正常狀態(tài)，然后進(jìn)行外部檢查，查明引起跳閘的原因。 如果油溫發(fā)生變化時，起油標(biāo)的油位沒有跟隨變化，說明油位是假的， 其原因可能是由于油標(biāo)管堵塞、防爆管通氣孔堵塞、呼吸管堵塞等。正常老化過程中產(chǎn)生的氣體主要是 CO 和 CO2， 如果油質(zhì)異常，在電或熱的作用下會產(chǎn)生各種氣體。 ( 2) 變壓器油溫異常 變壓器正常工作時，上層油溫應(yīng)控制在 85 e 以下。 第二章 電力變壓器的常見故障類型及診斷 變壓器油故障原因及處理 ( 1) 變壓器滲油 變壓器質(zhì) 量問題造成滲油變壓器在制造過程中因鑄造、焊接質(zhì)量不合格，造成砂眼、氣孔、虛焊、脫焊等現(xiàn)象而使變壓器滲、漏油 . 這就需要加強(qiáng)出廠驗(yàn)收，防止制造缺陷。 光纖光柵在高壓設(shè)備 溫度檢測中的應(yīng)用也在研究中，如德國西門子公司正在將光纖光柵傳感器用于氣冷渦輪發(fā)電機(jī)定子的溫度監(jiān)測中，光纖光柵經(jīng)過特殊的封裝，以保證在真空和 4179。目前研究最多，最有影響力的基于散射機(jī)理的分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)有基于光纖瑞利散射的光時域反射測量系統(tǒng)，基于光纖喇曼散射的光時域反射測量系統(tǒng)和基于光纖布里淵散射的光時域反射測量系統(tǒng)。 熒光光纖測溫技術(shù)也是近年來光纖測溫領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。這些類型的光纖傳感技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，傳感器的形式也種類繁多，就目前來看用于電力變壓器內(nèi)部溫度測量的光纖傳感系統(tǒng)還不是太多。從變壓器絕緣運(yùn)行壽命看，一般認(rèn)為應(yīng)遵循六度法則：變壓器繞組年平均溫度為 98 攝氏度，每上升或降低 6攝氏度，則變壓器壽命降低一半或延長一倍。若繞組最熱點(diǎn)的溫度過低，則變壓器的能力就沒有得到充分利用，減低了經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)橐坏┨馗邏弘娋W(wǎng)的樞紐電力變壓器出現(xiàn)故障，其帶來的損失將是 500 kV 等超高壓變壓器的 3~4 倍甚至更高。國家電網(wǎng)公司先后出臺了《國家電網(wǎng)公司“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃》、《關(guān)于開展電網(wǎng)運(yùn)行管理控制技術(shù)研究和推廣應(yīng)用的實(shí)施意見》，將變電站綜合自動化技術(shù)、高壓輸變電主設(shè)備安全運(yùn)行技術(shù)作為重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域，以便為建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)提供必要的技術(shù)支持和保障。150 附 錄 1 標(biāo)題 結(jié)論 本論文的結(jié)構(gòu)安排 Analysis of the current optical fiber temperature measurement in the world advanced technology and scientific research, based on the anti stokes Raman scattering and stokes light intensity is more technology, from the perspective of the space resolution and temperature, bined with the actual situation make the feasible method of this system. Secondly the system each part based on the physical formula is derived, with variable to optimize the system each part of the building。大部分變壓器壽命的終結(jié)是因?yàn)槠鋯适Я藨?yīng)有的絕緣能力，