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研究生:楊永福
研究生(外文):YANG YUNG FU
論文名稱:智慧型光纖用於油浸式變壓器內部溫度之量測
論文名稱(外文):The internal temperature of the test for the oil-immersed transformer intelligent fibers
指導教授:陳德請陳德請引用關係
口試委員:張榮森李企桓
口試日期:2015-07-09
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:資訊電機工程碩士在職專班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:51
中文關鍵詞:油浸變壓器繞組測溫溫度監測壽命評估
外文關鍵詞:Oil-filled transformersWinding temperatureTemperature monitoringLife assessment
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本研究目的使用智慧型半導體光纖溫度感測器用於油浸式變壓器內部溫度之量測以利其維護,延長變電設備使用壽命及資產管理。研究發現變壓器製造過程或安裝不良導致變壓器的壽命降低及重大事故發生,造成用戶端無電可用之情形。當預先偵測變壓器溫度異常上升時,工程師可提早因應對策,降低停電情形發生。
本研究探討光電式溫度感測技術,利用半導體元件的特性結合光纖技術感測溫度變壓器內部溫度,該裝置包括一個輻射能量源、輻射能導向裝置、裝置在輻射能導向的半導體傳感測元件裝置和一個檢測器。檢測器用於檢測由所述半導體感測元件發射的輻射強度。輻射能傳輸裝置可以使用光纖用於引導輻射能量到半導體和發射輻射能返回到檢測器。半導體檢測元件由合適的半導體材料製成,如砷化鎵,半導體材料可被製造成一個反射鏡或反射稜鏡作為感測元件,及輻射能傳輸裝置的光學元件的一部分。
使用智慧型光纖測溫與傳統式PT100測溫兩種最大差異性有下列兩點:第一點在於反應時間,智慧型光纖測溫探頭埋設在變壓器線圈內,可立即量測變壓器內部線圈的溫度,然而PT100感測元件是模擬出來的線圈溫度,反應速度需較長時間才能顯示內部線圈溫度;第二點為量測方式,智慧型光纖測溫是直接接觸型,能夠即時、準確量測到變壓器內線圈溫度,比傳統式間接測量方式,所讀取的數據更有參考意義。
The purpose of this study semiconductor optic fiber temperature sensors for smart amount of oil-immersed transformer internal temperature measured in order to facilitate their maintenance and prolong the life of substation equipment, and asset management. The study found poorly installed transformer manufacturing process or lead to reduced life of the transformer and a major accident, causing the client no case of electricity available. When the transformer previously detected abnormal temperature rises, the engineer early response measures to reduce outage happens.
This study investigated the photoelectric temperature sensing technology, combined with the use of the characteristics of the semiconductor element fiber temperature sensing technology transformer internal temperature, the apparatus includes a source of radiant energy, radiant energy guiding device, device-oriented semiconductor radiation sensing device measuring element and a detector. A detector for detecting the intensity of radiation sensed by said semiconductor emission element. Radiant energy transmission device may use an optical fiber for directing radiant energy to the semiconductor and emitting return radiation to the detector. Semiconductor detection element made of a suitable semiconductor material, such as gallium arsenide, a semiconductor material can be manufactured as a mirror or reflective Prism as the sensing element, and an optical element portion of the radiant energy transmission means.
In use the intelligent optic fiber of temperature measurement and the PT100 temperature difference between two the largest following two points: the first is that the reaction time, intelligent optic fiber temperature probe is embedded in the transformer winding, can immediately measure the temperature inside the transformer full oil However the PT100 sensing element is a simulated winding temperature, the reaction rate will take longer time to show the internal winding temperature; the second measurement mode, the intelligent optical fiber temperature measurement is direct contact, can instantly and accurately measured volume the transformer winding temperature than traditional indirect measurement, the data read more reference value.
致 謝 i
摘 要 ii
Abstract iv
目 錄 vi
圖目錄 viii
表目錄 x
第一章、緒 論 1
1.1 研究動機及背景 2
1.2 研究目的與方法 8
1.3 文獻探討 8
1.4 論文架構 9
第二章、原理 10
2.1 變壓器介紹 10
2.1.1 變壓器的構造 11
2.1.2 變壓器的原理 17
2.2 砷化鎵 18
2.3 光纖介紹 19
2.3.1 光之全反射原理 20
2.3.2 光纖的傳輸損失 22
2.4 測溫原理 24
2.4.1感測器原理 24
2.4.2溫度偵測原理 25
2.5 半導體感測元件 30
2.6 溫度感測光路 33
第三章、系統架構 35
3.1 發射單元 36
3.2 感測單元 37
3.3 接收單元 39
第四章、量測與結果 42
4.1 光纖探頭配置 42
4.2 量測數值 43
第五章、結論與未來展望 46
參考文獻 49
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