專利名稱：一種變壓器內部測溫裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種溫度測試裝置，用來測量變壓器運行時內部各點溫度，特別適用于監測負荷變化劇烈、過負荷時有發生的牽引變壓器運行狀態下的溫度變化。
目前國內現有電氣化鐵道牽引變壓器僅依靠測量油溫來判別內部溫度情況，對變壓器繞組、鐵芯等的溫度無法檢測，這是欠妥的。眾所周知，變壓器油的熱時間常數較大，因此，負荷的變化引起繞組、鐵芯等發熱變化通過油的溫升反應出來就需要較長的一段時間，亦即油的溫度變化不能及時反應出電氣化鐵道牽引變壓器負荷的狀態，非正常過負荷就不能得到及時處理。
變壓器運行時允許有過負荷，只要在內部電動力允許的范圍內，繞組溫度不超過140℃，油溫不超過85℃，變壓器內部絕緣按正常規律老化，對變壓器的壽命沒有影響，這種條件下的過負荷，變壓器本身是可以承受的。
設計單位按現行變壓器容量設計標準，考慮到牽引負荷的特點，在選擇容量時往往留有較大的裕度，使變壓器在正常運行時往往處于欠載狀態，造成不必要的浪費。
本實用新型的目的是克服現有測試儀器的不足，能及時測出變壓器內部各點溫度，只要各點溫度不超過所規定的使內部絕緣急劇老化的溫度，過負荷時可以不切除變壓器使之繼續運行，當溫度超過規定值時，可以發出警報或通知電調以切除或減小負荷，這對于延長變壓器的壽命，充分提高牽引變壓器的容量利用率，降低設計容量，減小制造成本等有著積極的意義。
本實用新型的技術方案是這樣實現的，一種變壓器內部測溫裝置，由電源、傳感器、前端電路盒、信號分配器、報警器、信號的采樣、傳輸、處理等單元組成，其特殊之處在于電源部分采用電源耦合器，通過高頻振蕩將電壓由低壓側向高壓側傳送；傳感器采用金屬鉑膜電阻為熱敏元件；溫度信號的采樣、處理通過8031單片計算機實現；溫度信號的傳輸通過光纖耦合器實現高、低壓區的隔離。
技術方案中的電源及光纖耦合器，都是借助硅橡膠絕緣子支架，固定在變壓器上；溫度信號是由傳感器與前端電路盒產生的振蕩脈沖得到的。
本實用新型與現有技術相比的優點是1、現用變壓器溫度計為指針式溫度計，溫包置于油的上部，只能測得油上部的溫度，且精度較本實用新型差，用本實用新型，可以測量變壓器內部任何點的溫度、精度為±1℃，且使用方便，在控制室即可觀測、打印溫度。
2、現有溫度計不能及時反應變壓器負荷情況，過負荷發生時首先是變壓器繞組發熱，由于油的熱時間常數較大，反應到油溫度變化時，過負荷狀態常常已消失，使用本實用新型，在繞組內埋設傳感器，可立即反應出過負荷狀態下高、低壓繞組及內部各點的溫度變化情況。
3、使用本實用新型測得的繞組溫度，可實現變壓器狀態維修的科學管理，打破不科學的定期維修制度，延長變壓器的使用壽命。
4、現有變壓器過負荷報警是根據油的上部溫度確定，本實用新型的報警原則為，只要繞組、油、鐵芯等中的某一項溫度超出規定值即發出警報，對變壓器的安全運行具有重要意義。
現結合附圖詳細描述本實用新型實施例
圖1、為變壓器內部測溫裝置的結構示意圖圖2、為變壓器內部測溫裝置的電路原理圖圖3、為電源耦合器電路原理圖圖4、為光纖耦合器電路原理圖圖5、為8031單片機系統硬件圖圖6、中斷程序軟件框圖圖7、主程序軟件框圖圖中1、埋設在變壓器繞組中的傳感器2、變壓器瓷瓶套管3、傳感器引出線4、前端電路盒5、硅橡膠絕緣子支架6、電源耦合器7、接收電路信號分配器8、光纖耦合器9、傳輸光纖10、變壓器鐵芯11、傳輸電纜12、采樣、計算、打印、顯示計算機測量系統13、控制室14、報警器一種變壓器內部測溫裝置如圖1所示，是由電源6、傳感器1、前端電路盒4、光纖耦合器8、傳輸光纖9、信號分配器7、傳輸電纜11、采樣、計算、打印、顯示計算機系統12、報警器14、等組成，具體電路原理圖見圖2。
變壓器內部測溫裝置的前端電路盒4設在變壓器頂端高壓區，所需電源要從低壓區供給，需要考慮高、低壓的隔離問題，本裝置采用電源耦合器6，借助硅橡膠絕緣子支架5安裝在變壓器上，電路原理圖見圖3，利用高頻振蕩電路將電壓由低壓區耦合到高壓區，低壓側耦合器6輸入交流13V電源，高壓側耦合器6內裝有整流、穩壓電路器件，直接輸出直流電壓12V。裝置中的溫度傳感器1可以埋設在變壓器內部的高低壓繞組、鐵芯及油、箱壁等處，圖1中的傳感器1，貼在高壓繞組上，傳感器1采用金屬鉑膜電阻做為熱敏元件，該元件對溫度的靈敏度較高，經耐高溫的傳感器引出線3由變壓器瓷瓶套管2引出與外部前端電路盒4相接，前端電路產生測試信號即振蕩脈沖，該信號的傳輸是從變壓器頂部高壓區往地面低壓區傳輸的，為解決高、低壓區的隔離問題，采用了光纖耦合器8，借助硅橡膠絕緣子支架5安裝在變壓器上，該電路原理圖見圖4，實現了高、低壓隔離，并用它進行測試信號的傳輸，經傳輸光纖9傳到地面后，由信號分配器7將每個測量通道(測試點)的信號每秒鐘分配給一個傳輸通道，通過傳輸電纜11進入到控制室13的8031單片計算機測量系統12，測量系統對傳來的信號進行采樣、計算、處理，直接在單片機上顯示出變壓器內部各點的溫度并通過打印機立即打印出來，當變壓器內部溫度超過允許值時，計算機系統可以通過警報器14發出警報並通過電調減小或切除負荷。測量方式可分自動和手動兩種方式，自動方式最大測量間隔時間為9999秒，可擴充到65535秒，手動方式可隨時測量，本裝置最多可測99個通道，即可測出變壓器內部99個點的溫度，測量誤差在±1℃以內。本實用新型采用8031型單片計算機，具體配置見圖5，軟件框圖見圖6、7。
權利要求1.一種變壓器內部測溫裝置，由電源、傳感器、前端電路盒、信號分配器、報警器、信號的采樣、傳輸、處理等單元組成，其特征在于電源部分采用電源耦合器，通過高頻振蕩將電壓由低壓側向高壓側傳送；傳感器采用金屬鉑膜電阻為熱敏元件；溫度信號的采樣、處理通過8031單片計算機實現；溫度信號的傳輸通過光纖耦合器實現高、低壓區的隔離。
2.根據權利要求1所述的測溫裝置，其特征在于電源耦合器和光纖耦合器都是借助硅橡膠絕緣子支架固定在變壓器上。
3.根據權利要求1所述的測溫裝置，其特征在于溫度信號是由傳感器與前端電路盒產生的振蕩脈沖得到的。
專利摘要變壓器內部測溫裝置是一種用于測量變壓器內部各點溫度(溫升)的裝置，特別適用于電氣化鐵道牽引變壓器。該裝置通過傳感器將溫升信號由變壓器內部各點傳出，通過光纖實現高、低壓隔離而傳到地面，傳感器電路的電源由地面通過高頻耦合傳送到變壓器頂部，溫度信號經計算機采樣、處理后，可直接顯示并打印變壓器內部各傳感器點的溫度及溫升。整套裝置具有防震、防水、抗電磁干擾的良好性能。
文檔編號G01K7/20GK2099967SQ91224248
公開日1992年3月25日 申請日期1991年9月4日 優先權日1991年9月4日
發明者吳德范, 常敏森, 林栩, 張繼元, 黃皎, 張忠學, 鄧玉平, 劉建雙, 張載泉, 郭連璧, 黃繼昌, 丁之龍, 王祖峰, 李路珍, 趙連順 申請人:鐵道部科學研究院機車車輛研究所