TOTF油浸式变压器绕组热点光纤在线监测系统是基于荧光测温原理研发的一套测温系统,可应用于油浸式变压器绕组热点、GIS设备内部热点、气体绝缘式高压开关内部热点温度监测等。系统具有自诊断、测温速度快、精准度高的特点;且荧光光纤传感器工艺成熟,一致性较好;能够在线监测各热点温度信息,并实时显示在本地显示系统及后台数据终端。
荧光物质在受到一定波长(受激谱)的光辐射后,电子吸收光子从低能级跃迁到激发态高能级。而从高能级返回到低能级的辐射跃迁中就会发出荧光。激励停止后,受激发产生荧光的强度会随时间慢慢减弱,通常是按指数方式衰减,荧光衰减曲线如下所示。当荧光强度从受激发后产生的光强减少到原来光强的1/e时,这个过程所经历的时间就是荧光寿命。
研究证明,在不同的环境温度下,荧光寿命也不同,荧光寿命与温度的关系可用下式表示:
式中,RE、RT、k、ΔE均为常数;T为绝对温度。因此,测量荧光寿命的长短,就可以得知当前的环境温度。荧光余辉的衰变时间常数是温度的单值函数,通常温度越高,时间常数越小。只要测得时间常数的值,就可以求出温度。
应用这种方法测温的最大优点,就是被测目标温度只取决于荧光材料的时间常数,而与系统的其他变量无关,例如激励光源强度的变化、传输效率、耦合程度的变化等都不影响测量结果,较其它测温法(荧光强度测温等)原理上有明显优势,系统框架图如下图所示。
实时监测变压器绕组“热点”温度
可评估变压器运行状态,增强系统可靠性。
实时监测变压器运行状态中温度信息
可及时有效控制负荷,优化变压器负载运行配置。
及时监测报警信息
高峰负荷运行时,可防止变压器过热而出现非计划性、突发性的故障。
长期在线监测变压器温度变化趋势
可构建变压器温度变化趋势档案,实现事前管理和风险预测。
提供动态、实时、安全、可靠的信息
可及时启动冷却系统,延长变压器使用寿命。
有效评估和优化变压器的设计与制作工艺
测温范围 | -40°C~260°C |
测温精度 | ±1℃ |
测温分辨率 | 0.1℃ |
测温通道数 | 4~9通道/10~18通道 |
响应时间 | ≤200ms |
温度单位 | ℃ |
供电 | DC 24V |
温度校准 | 系统自校准、自诊断、全寿命期间保持在标准范围内 |
设备功耗 | <15W |
结构尺寸 | 256*172*76mm |
通讯协议 | 标准Modbus RTU/Modbus TCP/IP |
设备物理接口 | 电源接口(DC 24V)、RS 485接口、LAN接口、USB接口、屏幕唤醒按钮、4-9个ST传感器接口、8+1继电器接口、4- 9通道4~20mA模拟量接口 |
设备重量 | < 5kg |
结构尺寸 | 256*172*70mm |
电源输入 | DC 24V |
光纤连接器类型 | ST(接受定制) |
最小弯曲半径 | 50mm |
长度要求 | 1-8米 |
光缆耐受温度 | -40℃~260℃ |
光缆直径 | 3.0mm |
探头类型 | 裸探头+纸质固定座 |
护套材质 | PTFE旋切管+带开口内护套管 |
化学性能 | 抗化学腐蚀,可长期应用于变压器油、煤油等 |
电磁干扰 | 完全免疫 |
绝缘性能 | 无导体结构 |
数字温度信号接入后台
设备具有多个模拟信号(4~20mA)及连续的数字信号接口(RS 485,LAN)以用来与外部通讯。
延长变压器使用寿命
光纤温度传感器(FS-08)可以实时测量绕组温度。通过连接光纤温度解调仪(FM-08)模拟量输出模块或RS 485输出到变压器冷却控制设备,确保变压器绕组温度保持在安全值以下。
在安全范围内增加变压器负载
由于绕组温度测量基于绕组内部相对准确,变压器负载必须保守,以确保绕组温度低于安全值。
精确估算变压器额定容量
油浸变压器绕组热点光纤温度在线监测系统可以允许额外负载,可以获得额外的传输能量而不破坏设备。使用油浸变压器绕组热点光纤温度在线监测系统精确测量绕组热点温度,使得运行条件下负载达到最大值。
对变压器设计做有效验证
额定负载下的热点温升是决定所有变压器负载能力的必要参数。只有通过光纤技术直接测量热点温度才能真实地了解温升。
变压器安装场景:
设备名称 | 配备方式 | 数量 | 备注 |
荧光光纤温度解调仪 | FM-08/FM-18 | 1 | 标准通道数:4-9通道(可配置) |
FM-11/FM-21 | 1 | 标准通道数:10-18通道(可配置) | |
荧光光纤温度传感器 | FS-06 | 4~8 | 标准长度:3、5、8米(特殊长度可定制) |
光纤贯通器转接盘 | OP-08 | 1 | 标准通道数:4-8(可配置)含密封圈 |
法兰盘 | RF-01 | 1 | |
转接光缆 | EC-08 | 4~8 | 标准长度:3.、5、8米(特殊长度可定制) |
防护罩 | CB-02 | 1 | |
防护箱 | PB-02 | 1 | |
系统软件 | Tmeas OTF | 1 | 必配,预装于FM-08系统中 |
应统软件 | Tmeas GW | / | 选配 |