Como monitorar em tempo real o aquecimento das juntas de cabos de alta tensão?
O monitoramento em tempo real do aquecimento de juntas de cabos de alta tensão é um elo crucial para garantir a operação segura e estável do sistema elétrico. Juntas de cabos de alta tensão, durante a operação de longo prazo, são suscetíveis a superaquecimento local devido ao aumento da resistência de contato, envelhecimento do isolamento ou sobrecarga.
Sensores de temperatura elétricos tradicionais (como termopares e termorresistores), em ambientes de alta tensão e forte interferência eletromagnética, apresentam riscos de falha de isolamento e problemas de interferência eletromagnética de sinal.
Na engenharia óptica e monitoramento de energia, a solução predominante e confiável é o uso de tecnologia de sensoriamento por fibra óptica para monitoramento contínuo e em tempo real da temperatura.
I. Princípios de Implementação Técnica
A tecnologia de sensoriamento por fibra óptica utiliza fibra de sílica (quartzo) como meio de transmissão e percepção, possuindo características naturais de isolamento elétrico, resistência à interferência eletromagnética (EMI), resistência à corrosão e transmissão de longa distância. Para o monitoramento de aquecimento de juntas de cabos de alta tensão, existem principalmente duas rotas tecnológicas:
1. Monitoramento de Temperatura Quasi-Distribuído por Fibra de Grade de Bragg (FBG)
A tecnologia de sensoriamento por fibra de grade de Bragg utiliza a região de grade de Bragg gravada no núcleo da fibra como sensor. Quando a temperatura ambiente muda, a expansão térmica e o efeito termo-óptico da fibra alteram o espaçamento da grade e o índice de refração, causando um desvio no comprimento de onda da luz refletida:
\frac{\Delta \lambda_B}{\lambda_B} = (\alpha + \xi) \Delta T
Onde, \Delta \lambda_B é o desvio do comprimento de onda de Bragg, \alpha é o coeficiente de expansão térmica do material, \xi é o coeficiente termo-óptico e \Delta T é a variação de temperatura.
- Características Técnicas: Rápida velocidade de resposta, alta precisão de medição de temperatura (geralmente atingindo \pm 0,5\ \text{℃} ), codificação de comprimento de onda digital que não afeta a atenuação do sinal. É possível realizar medições precisas em vários pontos em locais chave da junta (como pontos de contato do condutor, superfície da camada isolante) através da conexão em série de múltiplas grades de fibra óptica.
2. Monitoramento de Temperatura Distribuído por Fibra Óptica (DTS / OFDR)
A tecnologia de sensoriamento distribuído por fibra óptica utiliza a correlação entre a intensidade ou deslocamento de frequência da luz retroespalhada (como Dispersão Raman, Dispersão Brillouin ou Dispersão Rayleigh OFDR) e a temperatura, transformando toda a fibra óptica em um sensor para medir a distribuição contínua de temperatura ao longo da junta do cabo e de todo o comprimento do cabo.
- Características Técnicas: Medição contínua sem zonas cegas, adequada para monitoramento da distribuição geral de temperatura em linhas de transmissão de longa distância e juntas.
II. Produtos e Aplicações Técnicas Oficiais
Em projetos de monitoramento de aquecimento de juntas de cabos de energia, Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) oferece produtos complementares de sensores de temperatura por fibra de grade de Bragg e sensores de temperatura distribuídos por fibra óptica:
1. OFSCN® 100°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor
Adota um processo de encapsulamento em tubo de aço sem costura, com estrutura compacta e alta resistência mecânica. É adequado para fixação direta ou colagem na cobertura externa e na parte condutora da junta do cabo de alta tensão, capturando em tempo real pequenas variações de temperatura local da junta. A faixa de temperatura de uso cobre de -40\ \text{℃} a 100\ \text{℃}, com diâmetro externo padrão de apenas 0,9\ \text{mm}, oferecendo excelente velocidade de resposta na condução de calor.
2. OFSCN® 200°C Distributed Fiber Temperature Sensor
Baseado em uma estrutura de proteção em tubo de aço sem costura, a temperatura máxima suportada é de até 200\ \text{℃}. É adequado para uso com equipamentos de demodulação de fibra óptica baseados em dispersão Raman (DTS), dispersão Rayleigh (OFDR) ou dispersão Brillouin, para monitoramento contínuo da curva de temperatura distribuída de cabos de alta tensão e juntas.
