研究变压器全向部分放电超声波传感方法,结合FP腔和FBG

科学领域:

• 电气工程 电气工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 传感器技术 传感器技术

背景情况:

• 变压器中的部分放电 (PD) 是绝缘降解的关键指标.
• 准确和全方位的PD检测对于防止变压器故障至关重要.
• 现有的检测方法可能会受到有限的灵敏度和方向偏差的影响.

研究的目的:

• 提出和开发一种新的光纤全向传感方法,用于在变压器中检测PD.
• 为了提高灵敏度并减少PD信号的错过检测率.
• 整合纤维布拉格格 (FBG) 和Fabry-Perot (F-P) 腔技术,用于全面的PD传感.

主要方法:

• 开发一个三角镜形状的光纤全向传感器.
• 集成单模纤维,在空洞探头中形成FP腔.
• 在探测器侧面设计一个隔膜类型的FBG传感结构.
• 创建基于PD频率特征和隔膜振动模型的超声波敏感化隔膜.
• 光纤传感系统的建造和性能测试.

主要成果:

• FBG声学隔膜显示的共振频率约为20kHz,而FP腔声学隔膜的共振频率为94kHz.
• 开发的光纤传感器在与压电变频器 (PZT) 相比显示出更高的灵敏度.
• 对于PD的较低检测极限为68.72 pC (FBG) 和47.97 pC (FP腔).
• 定向测试和变压器模拟证实了增强的通向PD检测灵敏度.
• 传感器成功地在所有方向上实现了对PD的敏感检测.

结论:

• 拟议的光纤全向传感方法有效地检测变压器中的部分放电.
• 结合FBG和FP腔的方法提供了更高的灵敏度和更低的检测极限.
• 预计这项技术将大大降低PD错过检测率,提高变压器的安全性和可靠性.