基于光纤光栅技术油浸变压器绕组热点及变压器温度研究

2.2 半导体测温

半导体测温原理是在光纤末端加入砷化镓晶体，当光源发出多重波长的光照射到砷化镓晶体时，该晶体在不同的温度会吸收不同波长的光，同时将剩余不能吸收的波长的光反射回去。通过检测反射光的光谱，换算出测量温度。

半导体测温由于测量的是光的频谱，不是光强，因此测量不受光功率影响，但是在实际操作过程中，光路的变化(如光缆的重新布置, 传感器的重新熔接)还会影响测温的准确性，还须重新定标，确保温度测量的准确性[7]。同荧光式测温技术一样，温度敏感组件都是处于光纤的末端，单根光纤只能接一个传感器。

2.3 光纤光栅测温

光纤光栅是在光纤上制作的、只反射特定波长的光传感组件。该器件反射的波长与温度具有优异的线性关系，和温度线性拟合的相关系数可达99.99%。通过测量光纤光栅反射回的光的波长，即可换算出测量点的温度。

在单根光纤上的不同位置可以刻写不同波长的光纤光栅传感器，通过波分复用技术，实现单根光纤多达18个光纤光栅传感器的串联。

2.4 三种光纤测温技术的比较

3 光纤光栅绕组热点测温原理

光纤光栅是通过相位掩模板制造技术，光纤经过激光照射形成光波长反射器件。一定带宽的光与光纤光栅场发生作用，光纤光栅反射回特定中心波长的窄带光，并沿原传输光纤返回;其余宽带光沿光纤继续传输。

反射的中心波长随作用于光纤光栅的温度变化而线性变化，从而使光纤光栅成为性能优异的温度测量元件。通过测量光纤光栅反射的中心波长，即可测量出光纤光栅温度传感器测量点相应的温度值。

沿光纤继续传输的透射光继续传输给其它具有不同中心波长的光纤光栅，并逐一反射各个光纤光栅的中心波长，通过测量各反射光的中心波长，从而实现一根光纤上多个光纤光栅温度传感器的串联。

4 变压器绕组测温系统主要构成

4.1 光纤光栅测温主机

该测温主机是光纤光栅测温主机，除了具备在线测量绕组热点温度的功能之外，还有多路光纤通道和8路继电器及数据传输接口，内置了Modbus和IEC61850传输协议。

4.2 光纤光栅温度传感器

光纤光栅温度传感器不受电磁干扰，与变压器油相容，可耐受诸如煤油气相干燥，热油循环等变压器制造过程。传感器可方便的安装到变压器绕组、铁心、母线排、电气接点等热点区域。

4.3 光纤接口板

光纤接口板由不锈钢材料制成(专利号：ZL201120115532.1)，安装在变压器油箱壁上，在保证变压器不漏油的情况下，实现光纤中传输的光信号的低损耗传输。