液体绝缘对光纤法-珀局放超声传感器特性参数影响的研究

摘要

局部放电(Partial Discharge，PD)，是引起电气设备出现绝缘故障的主要因素。对电力设备绝缘状态进行在线监测，可以发现潜伏故障，准确的预测与判断绝缘故障位置与时间，并采取相关措施减小事故发生的概率和降低经济损失。局部放电声测法具有灵敏度高、电磁干扰小等特点。光纤传感器具有体积小，测量定位精度高，抗电磁干扰等优点，是电力设备绝缘在线检测的主要方法之一。
　　非本征光纤法-珀(Fabry-Perot，F-P)传感器已被用于检测液-固复合绝缘电力设备的局部放电，尽管如此，液体绝缘电介质对传感器振动局部放电超声检测的特性参数的影响问题尚未探明。本文介绍了非本征光纤F-P传感器的工作原理以及传感器膜片的固有频率和静压灵敏度两个重要参数，并分析了膜片材料参数和尺寸与固有频率和静压灵敏度的关系，为选择合适的膜片提供了理论依据;分别对F-P传感膜片在空气和绝缘油中的振动特性进行了理论分析和幅频响应仿真计算;仿真分析了变压器油的温度对传感膜片幅频响应的影响。利用粘度测试仪检测实验所用变压器油的动力粘度。建立非本征光纤F-P传感器局部放电超声测试系统，分别测试F-P传感器在20℃、50℃和80℃时在变压器油中的幅频响应曲线;对传感器进行封装结构设计，再测试同一传感器在20℃、50℃和80℃时空气中的幅频响应曲线，将两组实验数据进行对比，得出结论。
　　研究表明:当石英膜片的固有频率为一定值时，厚度最小的膜片静压灵敏度最高;变压器油介质对传感器振动影响较大，会降低固有频率，降低系数在0.58左右，并且使幅频响应带宽变大，固有频率处响应峰值降低;变压器油温升高会使膜片振动的固有频率增加和幅频响应曲线带宽变窄，但变化不大;封装后传感器的固有频率和幅频响应带宽随温度的升高基本不变，但频率响应峰值随油温的升高而增加。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题研究的目的和意义

1．2国内外研究现状

1．2．1局部放电检测技术

1．2．2光纤声波传感技术研究现状

1．2．3光纤F-P传感器研究现状

1．3本文的主要研究内容

第2章光纤F-P传感器工作原理及传感膜片选择

2．1．2 F-P传感器强度解调原理

2．2非本征光纤F-P传感器

2．2．2 F-P传感器静压灵敏度及幅频响应

2．2．3 F-P传感器耦合膜片参数选择

2．3本章小结

第3章液体绝缘电介质对F-P幅频特性影响分析

3．1振动力学分析基本理论

3．1．1空气中动力学分析

3．1．2液体中流固耦合动力学方程

3．2变压器油对F-P传感器幅频特性影响仿真分析

3．2．1仿真模型建立

3．2．2变压器油动力粘度实验检测

3．2．3 F-P传感器在变压器油中幅频响应仿真分析

3．2．4变压器油温度对F-P传感器幅频响应影响

3．3本章小结

第4章光纤F-P传感器幅频响应测试实验

4．1实验测试系统结构

4．2 F-P传感器幅频响应测试

4．2．1变压器油中幅频响应测试

4．2．2空气中幅频响应测试

4．3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术成果

致谢