用于变压器局部放电在线监测的光纤声发射传感器

变压器作为电力工业中的关键电气设备,长期运行于高电压、强磁场等严苛环境中,其内部绝缘性能较弱的区域易引发局部放电,进而损害绝缘材料,严重时更可导致变压器损坏,造成重大的安全生产事故与经济损失。在局部放电过程中,绝缘材料因分子剧烈撞击而出现微小裂痕、气泡形成与爆裂,这些能量的瞬时释放生成了变压器内部的瞬态应力波,即声发射现象。相较于其他检测手段,声发射检测技术能够实时在线监测并定位变压器的局部放电情况,利用声发射技术进行局部放电监测受到越来越多的关注。


目前,声发射检测系统普遍采用压电类传感器来捕捉声发射信号,通过外部布置传感器来研究与定位变压器内部的局部放电声发射信号。然而,这种方法面临多重挑战:一是压电传感器易受变压器外部强磁场干扰,产生噪声甚至失效;二是变压器内部结构复杂,声发射信号在内部传播时衰减显著,加之油箱壁的反射,使得外部接收的信号极为微弱,有时难以捕捉;三是局部放电声发射信号传播路径多样,如变压器油、壳体等,不同路径影响定位准确性;此外,压电传感器的窄频带响应、有限动态范围和较低灵敏度也限制了检测系统的性能提升。


当前需要研发一种高灵敏度传感器及传感技术,以实现变压器局部放电声发射信号的精准测量与定位,及时识别绝缘劣化区域并进行故障预警,从而确保变压器的安全稳定运行。光纤传感器因其小巧、轻便、耐腐蚀、抗电磁干扰、高灵敏度及远程监控等优势,在高温、高压、强电磁干扰等恶劣环境中展现出广阔应用前景,特别适用于敏感信号的测量。光纤光栅传感器更是通过应力、压强、温度等物理量调制光纤光栅布拉格波长来传递信息,兼具高灵敏度、良好稳定性、结构简单及波长编码便于分布式测量系统的构建等优点。


双测公司(山东双测安全信息技术产业研究院有限公司)在光纤声发射传感器领域有着显著的研发成果。公司拥有多项发明专利和实用新型专利,这些专利覆盖了光纤传感系统的多个方面,包括光纤声发射传感器的设计与制造。

双测公司研发的光纤声发射传感器具有以下特点:


高灵敏度:光纤声发射传感器具有极高的灵敏度,能够准确捕捉到微弱的声发射信号,为各种检测应用提供可靠的数据支持。


抗电磁干扰:光纤传感器本身具有优异的抗电磁干扰能力,在电磁环境复杂的场合下仍能保持稳定的性能。


耐恶劣环境:光纤传感器具有良好的耐腐蚀、耐高温、耐高压等特性,能够在极端或恶劣的工作环境中稳定运行,如高温炉膛、深海探测等。


宽频带响应:光纤声发射传感器通常具有较宽的频带响应范围,能够覆盖从低频到高频的多种声发射信号,从而满足不同应用场景的需求。


远距离监控:光纤传感器易于实现被测信号的远距离监控,为远程监测和实时数据传输提供了便利。


结构简单:
光纤光栅传感器结构设计简单,易于安装和维护,降低了使用成本。


高精度定位:结合先进的信号处理技术和算法,光纤声发射传感器可以实现声发射源的精确定位,为故障排查和修复提供有力支持。