基于光纖傳感的變壓器局部放電超聲檢測(cè)方法研究.pdf

1、局部放電的有效監(jiān)測(cè)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的絕緣缺陷，避免變壓器絕緣故障。局部放電超聲檢測(cè)法是目前最重要的非電檢測(cè)技術(shù)之一，傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中存在外置傳感器檢測(cè)靈敏度低、抗干擾能力差等問(wèn)題，為解決上述問(wèn)題，本文提出采用基于光纖傳感的超聲檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行變壓器局部放電檢測(cè)。
　　本文首先分析了光纖布喇格光柵(Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG)對(duì)超聲波的響應(yīng)特性，掌握了FBG波長(zhǎng)變化與超聲波幅值和頻率的相關(guān)關(guān)系。以

2、此為基礎(chǔ)，提出了基于光纖傳感的變壓器局部放電超聲檢測(cè)系統(tǒng)，分析了該系統(tǒng)的檢測(cè)原理，建立了系統(tǒng)檢測(cè)靈敏度的理論公式，確定了影響系統(tǒng)靈敏度的關(guān)鍵因素，主要包括FBG的光譜線性區(qū)域斜率和光源功率等。
　　調(diào)研分析了不同種類光纖光柵的特性，開(kāi)展了靈敏度對(duì)比測(cè)試，甄選出了高靈敏度的PS-FBG（Phase-Shifted Fiber Bragg Grating，PS-FBG）超聲傳感器。試驗(yàn)表明，在頻帶50kHz～400kHz范圍內(nèi)，PS-

3、FBG傳感器靈敏度優(yōu)于普通FBG傳感器和傳統(tǒng)壓電陶瓷傳感器(Piezoelectric Transducer，PZT)，且PS-FBG傳感器平均檢測(cè)靈敏度比普通FBG高約13.63dB，比PZT傳感器高約8.46dB。開(kāi)展了PS-FBG傳感器的靈敏度分布特性試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，PS-FBG靈敏度具有方向性，且柵區(qū)軸向檢測(cè)靈敏度更高。
　　研究了基于光纖傳感的變壓器局部放電超聲檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)力-溫度交叉敏感問(wèn)題，提出了適用于PS-FBG超

4、聲檢測(cè)系統(tǒng)的直接波長(zhǎng)掃描溫度補(bǔ)償方案，在此基礎(chǔ)上，為了提高工作波長(zhǎng)的確定效率，提出了基于互相關(guān)原理的溫度補(bǔ)償方法，試驗(yàn)表明，該方案滿足超聲檢測(cè)過(guò)程中的溫度補(bǔ)償需求。
　　為了檢驗(yàn)PS-FBG超聲檢測(cè)系統(tǒng)的性能，開(kāi)展了變壓器油中局部放電檢測(cè)試驗(yàn)，采用懸浮放電模型和針尖電暈?zāi)Ｐ头謩e作為局部放電源，對(duì)比了PS-FBG超聲傳感系統(tǒng)和傳統(tǒng)壓電陶瓷傳感器的檢測(cè)靈敏度，試驗(yàn)結(jié)果表明，PS-FBG能夠成功檢測(cè)到油中局部放電產(chǎn)生的超聲信號(hào)，且靈敏度