用荧光光纤技术检测局部放电信号传感器的研究

为探索利用放电光效应对局部放电进行检测的新方法, 在分析荧光光纤和局部放电的光谱特性的基础上, 提出了用来检测放电的三种荧光光纤传感器的结构。对3种传感器特性进行了试验研究比较, 并将其中一种传感器用于高压电机的局部放电检测。结果表明该传感器和其它检测手段相配合可以有效地提高电机定子绝缘状态监测与保护的可靠性。采用相关分析可以提高传感器的灵敏度。
目前, 常用的对高压电器设备进行绝缘检测的方法有: 电测法、化学成分分析法、超声波检测法和放电的光效应检测法。电测法包括用耦合装置检测放电电流和检测所发射的电磁波[ 1 ]。目前在电机绝缘监测中研究得最多的是电流检测法, 但该方法受电磁干扰比较严重。去除干扰是该项技术能否成功的关键问题之一。
选择荧光光纤这种材料作为光效应检测方法的研究对象, 主要原因是: 1) 光纤作为放电的光传感元件和传输通道有强抗电磁干扰性能[ 1, 2 ]; 2) 局部放电产生光的谱范围与荧光光纤的光谱范围大部分重叠; 3) 荧光物质对微弱光线较敏感, 而且, 和普通通讯光纤相比, 荧光光纤可以检测来自各个方向的光, 不受数值孔径范围的限制。
近年来, 日本三菱电气公司的K. M u to 和法国Pau l Sabat ier 大学R. M angeret 等人, 发表文章阐述了他们在这一领域的成果[ 3～ 5 ]。但他们使用的荧光光纤传感器仅仅是单根光纤的。日本富士电气公司的M. M iyamo to 等人在1999 年的电气绝缘诊断技术的亚洲年会中阐述了利用荧光光纤传感技术检测G IS 内部的局放试验[ 6 ]。但该文却没有提及传感器的形状和特性。
本文从荧光光纤材料的特点分析入手, 介绍了三种荧光光纤传感器的结构、特性和典型试验结果,指出将该成果应用于大型电机定子绝缘放电检测的效果。