CN106153214B - 用于油浸变压器内部的温度传感器及其制造方法 - Google Patents

用于油浸变压器内部的温度传感器及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于油浸变压器内部的温度传感器，包括光纤、设于所述光纤第一端的光纤连接头、封装于所述光纤第二端的热敏元件以及第一保护套和第二保护套，所述第一保护套套设于所述光纤第二端外周面，所述第二保护套套设于所述光纤其它外周面，且所述第一保护套上开设有在其径向上贯穿的多个通孔。本发明还公开了一种用于油浸变压器内部的温度传感器的制造方法。该温度传感器体积小、结构简单、可靠性高，不会造成结构损伤和精度降低等情况发生，能够很好地满足置入绕组或铁心内部等要求，方便地监测油浸变压器的内部温度。

Description

用于油浸变压器内部的温度传感器及其制造方法
技术领域
本发明涉及变电设备技术领域，尤其涉及一种用于油浸变压器内部的温度传感器及其制造方法。
背景技术
变压器是电力***中重要的设备之一，保证其安全运行具有重大意义。绝缘老化是变压器寿命缩短的根本原因，而高温会加快绕组绝缘老化，为了保障变压器运行安全可靠、延长变压器的使用寿命，监测变压器绕组热点温度、铁心温度和油温等十分重要。
传统的温度传感器不能很好地满足置入绕组或铁心内部等要求，现有的光纤温度传感器往往存在如下问题：
(1)用于油浸变压器内部温度测量的光纤温度传感器封装结构复杂，且可靠性较低；
(2)现有的基于光纤光栅的温度传感器由于退敏效应，长期工作存在漂移、精度差等问题；
(3)现有光纤温度传感器在结构上设计不能兼容变压器制作工艺流程，容易在安装和使用过程中损伤，可靠性较低。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于油浸变压器内部的温度传感器及其制造方法，能够很好地满足置入绕组或铁心内部等要求，方便地监测油浸变压器的内部温度。
为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种用于油浸变压器内部的温度传感器，包括光纤、设于所述光纤第一端的光纤连接头、封装于所述光纤第二端的热敏元件以及第一保护套和第二保护套，所述第一保护套套设于所述光纤第二端外周面，所述第二保护套套设于所述光纤其它外周面，且所述第一保护套上开设有在其径向上贯穿的多个通孔。
作为其中一种实施方式，所述第一保护套的端部、所述光纤第二端与所述热敏元件通过胶水封装在一起。
作为其中一种实施方式，至少一个所述通孔位于封装部外。
作为其中一种实施方式，所述第二保护套为螺旋套管，所述第二保护套与所述光纤通过胶水粘接。
作为其中一种实施方式，所述的用于油浸变压器内部的温度传感器还包括固定盘，所述第一保护套固定在所述固定盘的一面。
作为其中一种实施方式，所述固定盘上开设有缺口，所述热敏元件在所述固定盘轴向上的投影位于所述缺口内。
作为其中一种实施方式，所述的用于油浸变压器内部的温度传感器还包括插针，所述插针固定在所述光纤第二端并与所述第二保护套相对固定。
作为其中一种实施方式，所述的用于油浸变压器内部的温度传感器还包括包裹在所述第二保护套外表面、连接所述插针的固定环。
作为其中一种实施方式，所述的用于油浸变压器内部的温度传感器还包括同时套设部分所述第二保护套和部分所述固定环的第三保护套。
本发明的另一目的在于提供一种用于油浸变压器内部的温度传感器的制造方法，包括：
在光纤一端粘贴热敏元件；
在第一保护套上开设多个通孔，将光纤具有热敏元件的一端穿过第一保护套，并将第一保护套端部、热敏元件封装在一起；
将第二保护套套设在光纤的其他部位，并在光纤的另一端装配光纤连接头。
本发明的温度传感器体积小、结构简单、可靠性高，不会造成结构损伤和精度降低等情况发生，能够很好地满足置入绕组或铁心内部等要求，方便地监测油浸变压器的内部温度。
附图说明
图1为本发明实施例1的温度传感器的结构示意图。
图2为本发明实施例1的温度传感器的热敏元件一端的结构示意图。
图3为本发明实施例1的温度传感器的热敏元件一端的固定结构示意图。
图4为本发明实施例1的温度传感器的光纤连接头一端的结构示意图。
图5为本发明实施例1的插针的保护结构示意图。
图6为本发明实施例2的温度传感器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
参阅图1，本发明实施例的用于油浸变压器内部的温度传感器，包括光纤1、设于光纤1第一端的光纤连接头2、封装于光纤1第二端的热敏元件3以及第一保护套4和第二保护套5，第一保护套4套设于光纤1第二端外周面，第二保护套5套设于光纤1其它外周面，且第一保护套4上开设有在其径向上贯穿的多个通孔41。光纤连接头2可以是ST、FC、SMA等类型的金属光纤连接头中的任一种，便于与其它设备连接。
结合图2所示，第一保护套4的端部、光纤1的第二端与热敏元件3通过胶水6封装在一起。胶水6优选为环氧光学胶，其包覆在温度传感器的热敏元件一端的外表面，可起到粘结和保护热敏元件3的作用。
进一步地优选地，本实施例的第一保护套4上的至少一个通孔41位于封装部外，该通孔41的存在一方面保证了光纤1的透气特性，使得变压器设计安装过程中进行真空干燥时利于第一保护套4内的空气排出；另一方面，由于第一保护套4为不粘胶材料，设置通孔后，胶水可通过通孔41渗入第一保护套4内，将第一保护套4与光纤1粘接固定，可以防止安装过程内部光纤1被拉动而脱落；又一方面，油液也能通过该通孔41进入第一保护套4内，方便热敏元件3进行温度检测，而不必将光纤1和热敏元件3直接暴露在外部，可以避免传感器***、安装和检测过程中的损伤。
优选第一保护套4为耐高温氟塑料，如PTFE、FEP、PFA等，该第一保护套具备耐高温、耐腐蚀、不粘附、电绝缘性的特性，可以为任何颜色及外形。光纤1采用的是一种耐高温、弯曲性好的石英光纤，该光纤的涂覆层为聚酰亚胺，具有耐高温、耐腐蚀和良好的化学稳定性，能够保证光纤在恶劣的环境下能够稳定的工作；另外，在光纤涂覆层外还涂覆有一层柔韧性好、耐高温的氟材料，该涂层既可以保护光纤，又能够改善光纤的柔韧性，使得光纤在弯曲情况下不易折断。热敏元件3即温度传感元件，其用于检测的正面镀有增透膜，提高热量穿透性，其背面镀有反射膜，用于减少内部温度损失，提高检测精度，该温度传感元件可以为多种形状(如圆形、方形等)，断面面积大于光纤纤芯。
结合图1和图3所示，第二保护套5为螺旋套管，安装在光纤1外表面，优选第二保护套5与光纤1通过胶水粘接，具体是通过第二保护套5的螺旋缝隙朝内注入胶水，使其渗入而将第二保护套5与光纤1粘接固定。第二保护套5的螺旋套管结构为耐高温氟材料螺旋管，可以加强对光纤的保护，并增强光纤的柔韧性。
进一步地，本实施例的温度传感器还具有固定盘7，第一保护套4和第二保护套5同时固定在固定盘7的一面上。这里，具体是在固定盘7的一个面上开设有与第一保护套4和第二保护套5外形匹配的凹槽，第一保护套4、第二保护套5通过胶水或者卡合等方式固定在相应的凹槽内。该固定盘7可以将第一保护套4和第二保护套5同时固定，并固定到合适的检测部位，方便检测，防止安装过程各层保护套之间松动，又能可靠、方便地安装固定在变压器内部。该固定盘7优选采用耐高温绝缘材料制成，也可以避免其他结构剐蹭或温度影响到检测结果，使得温度传感器可以更持续、耐久、安全地在变压器内部工作。
具体地，固定盘7上开设有径向延伸的缺口70，热敏元件3在固定盘7轴向上的投影位于缺口70内，即热敏元件3伸出至缺口70对应部位，以方便油液从缺口70经通孔41进入热敏元件3部位。
结合图1和图4所示，温度传感器还包括插针8，插针8固定在光纤1第二端并与第二保护套5相对固定。插针8可以是金属或陶瓷，如图5，其***套设有插针保护套80，可以对插针8端面进行保护。固定环9包裹在第二保护套5外表面并连接插针8，将第二保护套5与插针8紧密固定。第三保护套10同时套设在部分第二保护套5和部分固定环9的外表面。优选插针保护套80、第三保护套10为热缩管，受热之后热缩管缩紧而进行紧固，固定环9为金属环。
该温度传感器在装配光纤连接头2时使用金属固定环9将螺旋套管构造的第二保护套5与插针8紧密固定，并使用热缩管构造的第三保护套10将第二保护套5与金属固定环9紧密固定，使得第二保护套5在安装过程不易松动。
本发明的温度传感器的制造方法包括：
(1)在光纤1一端粘贴热敏元件3；
(2)在第一保护套4上开设多个通孔41，将光纤1具有热敏元件3的一端穿过第一保护套4，并将第一保护套4端部、热敏元件3封装在一起；
(3)将第二保护套5套设在光纤1的其他部位，并在光纤1的另一端装配光纤连接头2。
具体在制造时，需要先将光纤1的第一端与插针8固定连接，并将光纤1的第二端与热敏元件3通过环氧光学胶粘贴，在光纤1端部与热敏元件3周围涂覆环氧光学胶对热敏元件3进行封装，组成温度传感探头；还要将第一保护套4的两端脱蜡处理，使其能与胶水粘接，在第一保护套4上开设若干通孔41；然后，将光纤1的热敏元件3端缓慢穿过第一保护套4，并朝第一保护套4内注入少量环氧光学胶，将第一保护套4与温度传感探头封装固定，此过程中，由于第一保护套4端部开设有通孔41，环氧光学胶可渗入通孔41而将第一保护套4与光纤1固定在一起，然后在热敏元件3于第一保护套4端部涂覆环氧光学胶再次封装；随后，在光纤1的其他部分套上第二保护套5，通过第二保护套5的缝隙注入胶水将第二保护套5与光纤1粘合在一起；另外，在第二保护套5靠近插针一端，使用固定环9将插针8与第二保护套5压紧固定，并使用第三保护套10将第二保护套5与固定环9末端包覆，热缩管受热缩紧将二者包覆而紧密固定；最后，再通过弹簧片将带有卡口的光纤连接头2固定。而固定盘7的制作是在其中央开设凹槽，并在凹槽中涂胶，将第一保护套4、第二保护套5放置于相应部位粘接。
通过以上设置，本发明具有如下优点：
(1)温度传感器体积小，能够埋入变压器箱体内，直接准确监测绕组、铁心的热点温度；
(2)具有双层的保护套管，既加强对光纤的保护，又增强柔韧性；
(3)设计有固定盘，可固定探头端，并可兼容变压器设计流程，避免温度传感器受损伤；
(4)第一保护套上具有通孔，制造方便、变压器设计安装过程中保护管内的气体排出顺畅，同时也便于粘接固定；
(5)封装简单、无需校准、互换性好，测温准确性高，并且可稳定、耐久、安全地工作；
(6)具有抗电磁干扰、耐化学腐蚀的特性，适用于各种复杂、恶劣的工作环境，也可用于医学及工业等其它需要进行温度监测的领域。
实施例2
如图6所示，与实施例不同的是，本实施例的固定盘7尺寸更小，第一保护套4固定在固定盘7上，且长度大于固定盘7的直接，其端部伸出于固定盘7外，此设计可适用于更为狭小的空间处的检测。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于油浸变压器内部的温度传感器，其特征在于，包括光纤(1)、设于所述光纤(1)第一端的光纤连接头(2)、封装于所述光纤(1)第二端的热敏元件(3)以及第一保护套(4)和第二保护套(5)、固定盘(7)、插针(8)、固定环(9)、第三保护套(10)，所述第一保护套(4)套设于所述光纤(1)第二端外周面，所述第二保护套(5)为螺旋套管，套设于所述光纤(1)其它外周面，胶水通过所述第二保护套(5)的螺旋缝隙朝内注入而将所述第二保护套(5)与所述光纤(1)粘接固定；所述第一保护套(4)为不粘胶材料，且所述第一保护套(4)上开设有在其径向上贯穿的多个通孔(41)；所述第一保护套(4)的端部、所述光纤(1)第二端与所述热敏元件(3)通过胶水(6)封装在一起，且至少一个所述通孔(41)位于封装部外；所述第一保护套(4)固定在所述固定盘(7)的一面，所述固定盘(7)上开设有缺口(70)，所述热敏元件(3)在所述固定盘(7)轴向上的投影位于所述缺口(70)内；所述插针(8)固定在所述光纤(1)第二端并与所述第二保护套(5)相对固定，所述固定环(9)包裹在所述第二保护套(5)外表面并连接所述插针(8)，所述第三保护套(10)为热缩管，同时套设在部分所述第二保护套(5)和部分所述固定环(9)的外表面。
2.一种用于油浸变压器内部的温度传感器的制造方法，其特征在于，包括：
在光纤(1)一端粘贴热敏元件(3)；
在第一保护套(4)上开设多个通孔(41)，将光纤(1)具有热敏元件(3)的一端穿过第一保护套(4)，并将第一保护套(4)端部、热敏元件(3)通过胶水(6)封装在一起，且使至少一个所述通孔(41)位于封装部外，其中，所述第一保护套(4)为不粘胶材料；固定盘(7)上开设有缺口(70)，第一保护套(4)固定在固定盘(7)的一面，热敏元件(3)在固定盘(7)轴向上的投影位于缺口(70)内；
第二保护套(5)为螺旋套管，将第二保护套(5)套设在光纤(1)的其他部位，通过所述第二保护套(5)的螺旋缝隙朝内注入胶水，使胶水渗入而将所述第二保护套(5)与所述光纤(1)粘接固定，并在光纤(1)的第一端装配光纤连接头(2)；插针(8)固定在光纤(1)第二端并与第二保护套(5)相对固定，固定环(9)包裹在第二保护套(5)外表面并连接插针(8)，第三保护套(10)为热缩管，同时套设在部分第二保护套(5)和部分固定环(9)的外表面。
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