Как осуществлять мониторинг перегрева муфт высоковольтных кабелей в режиме реального времени?
Мониторинг перегрева высоковольтных кабельных соединений в режиме реального времени является ключевым элементом обеспечения безопасной и стабильной работы энергосистемы. Во время длительной эксплуатации высоковольтные кабельные соединения могут локально перегреваться из-за увеличения сопротивления контакта, старения изоляции или работы в условиях перегрузки. Традиционные электрические датчики температуры (такие как термопары, термометры сопротивления) представляют опасность пробоя изоляции и подвержены электромагнитным помехам сигнала в условиях высокого напряжения и сильного электромагнитного поля.
В области оптического инжиниринга и контроля энергосистем основным и надежным решением для непрерывного мониторинга температуры в режиме реального времени является оптоволоконная сенсорная технология.
I. Принцип реализации технологии
Оптоволоконная сенсорная технология использует кварцевое волокно в качестве передающей и воспринимающей среды, обладая естественными свойствами электрической изоляции, устойчивости к электромагнитным помехам (EMI), коррозионной стойкости и дальней передачи. Для мониторинга перегрева высоковольтных кабельных соединений существуют два основных технических направления:
1. Полураспределенный мониторинг температуры с помощью оптоволоконных брэгговских решеток (FBG)
Технология оптоволоконных брэгговских решеток использует брэгговскую решетку, нанесенную на сердцевину оптоволокна, в качестве датчика. Когда внешняя температура изменяется, термическое расширение и термооптический эффект оптоволокна изменяют период решетки и показатель преломления, что приводит к смещению длины волны отраженного света:
\frac{\Delta \lambda_B}{\lambda_B} = (\alpha + \xi) \Delta T
Где \Delta \lambda_B — смещение брэгговской длины волны, \alpha — коэффициент термического расширения материала, \xi — термооптический коэффициент, \Delta T — изменение температуры.
- Технические характеристики: Быстрая скорость отклика, высокая точность измерения температуры (обычно до \pm 0.5\ \text{℃} ), цифровая кодировка длины волны не влияет на затухание сигнала, возможность последовательного соединения нескольких оптоволоконных брэгговских решеток позволяет осуществлять полураспределенное точечное измерение в ключевых точках соединения (таких как контактные точки проводника, поверхность изоляционного слоя).
2. Распределенный мониторинг температуры (DTS / OFDR)
Технология распределенного оптоволоконного зондирования использует корреляцию между интенсивностью или частотным сдвигом обратно рассеянного света (например, рамановского рассеяния, бриллюэновского рассеяния или рэлеевского рассеяния OFDR) и температурой, превращая все оптоволокно в датчик, что позволяет осуществлять непрерывное распределенное измерение температуры вдоль всего кабельного соединения и кабеля.
- Технические характеристики: Непрерывное измерение без слепых зон, подходит для мониторинга общего распределения температуры на длинных линиях электропередачи и соединениях.
II. Официальные продукты и технические применения
В проектах мониторинга перегрева кабельных соединений Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) предлагает соответствующие продукты: оптоволоконные датчики температуры на брэгговских решетках и распределенные оптоволоконные датчики температуры.
1. OFSCN® 100°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor
Использует бесшовную технологию герметизации стальными трубками, обладает компактной структурой и высокой механической прочностью. Подходит для прямой фиксации или прикрепления к внешней оболочке и проводниковым частям высоковольтных кабельных соединений, для отслеживания малейших локальных изменений температуры соединения в режиме реального времени. Диапазон рабочих температур составляет от -40\ \text{℃} до 100\ \text{℃}, стандартный внешний диаметр всего 0.9\ \text{mm}, что обеспечивает превосходную скорость теплопроводности.
2. OFSCN® 200°C Distributed Fiber Temperature Sensor
Основан на бесшовной стальной трубе в качестве защитной конструкции, с максимальной термостойкостью до 200\ \text{℃}. Подходит для использования с оптоволоконным демодулирующим оборудованием на основе рамановского рассеяния (DTS), рэлеевского рассеяния (OFDR) или бриллюэновского рассеяния для непрерывного распределенного мониторинга температурной кривой высоковольтных кабелей и соединений.
