分布式光纤XLPE电缆温度在线监测技术.pdfVIP

2008年12月 电力 设 备 Dec．2008 EIec【^caI VOI．9NO．12 第9卷第12期 Equipmenl 分布式光纤XLPE电缆温度在线监测技术 杨黎鹏1，杨连殿1，张俊2，张乔根2 (1．胜利工程设计咨询有限公司，山东省东营市257026；2．西安交通大学，陕西省西安市710049) 摘要：电力电缆线路运行温度在线检测技术是当前及时发现电力电缆线路的局部过热点位置、检测运行线路的绝缘 状态、计算导体载流量的首选技术措施。为此，基于光频域反射0FDR测温法研究了一种能实现长距离大范围的新型测 温技术——分布式光纤测温技术，实现了电缆温度的实时测量，并探讨了使用测温技术进行绝缘在线监测的可能性。 关键词：电缆；温度；在线监测；分布式光纤测温 中图分类号：TM726．4；TM855 电力电缆导体载流量幅值变化的最直接特征量 缆系统的局部位置进行测温，而无法对整条电缆线路 是导体温度变化，一旦确定了电缆导体的暂态和稳态 实现温度在线监测。而分布式光纤测温技术只需一 温度，就很容易确定电力电缆线路暂态和稳态载流 根或几根光纤就可以监测长达数公里的线型设备或 量。根据IEc60287标准…，电缆的允许载流量是由 点式设备‘…。 一系列参数决定的，如所敷设位置的土壤温度或土壤 热阻’1J。特别是对于较长距离的电力电缆线路，因沿 1 光纤传感器的原理性研究 途的敷设环境、土壤热阻、临近热源等散热条件差异， 常见的光纤传感器是通过测量布拉格波长的漂 往往会导致电缆线路出现局部过热点而形成载流量 移实现对被测量的检测，光栅布拉格波长(A。)条件可 瓶颈效应，如果此时仅根据标准计算结果或者局部点 以由式(1)表示： 温测量结果来确定电缆线路载流量和负荷能力，可能 A占=2·n·A (1) 会导致线路局部绝缘过热而发生电、热击穿的运行事 式中，A为光栅周期；n为折射率。 故；另一方面，出现电力电缆或附件介质中局部缺陷、 当宽谱光源入射到光纤中，光栅将反射其中以布 绝缘击穿前兆和意外火灾等均会不同程度地导致电 拉格波长A。为中心波长的窄谱分量。在透射谱中， 力电缆表面温度出现异常热效应旧1。 这一部分分量将消失，A。随应力与温度的漂移为‘41： 与一些发达国家相比，我国电网的电缆平均故障 率偏高。其中一个重要原因是缺乏对电缆系统的有 效的在线监测手段，而温度在线检测是其中很重要的 一个方面。但直接测量电缆导体温度尚存在技术困 +I“+i。丽J削} c2，心) 难，而借助热电偶或光纤连续测量电力电缆线路外表 +[“+÷。等p) 面温度却很容易。依据温度场分布原理，测量电缆表 式中，s为外加应力；P。i为光纤的光弹张量系数；为 面温度可采用如节点法等数学方法计算电缆导体温 泊松比；d为光纤材料(如石英)的热膨胀系数；△r为 度，实现电力电缆线路运行温度的在线检测。对于环 境复杂的电缆线路，可以通过实时监测电缆外护套温 度来计算导体温度，从而实时控制电缆的载流量旧J。 0．22。因此，可以推导出在常温和常应力条件下的 因此，为了确定电缆系统最佳的和最安全的载