分布式光纤测温电缆特点
,,,,年全国电力电缆新技术研讨会资料汇编 分布式光纤测温电缆特点 邵显鸿 (山东阳谷电缆集团有限公司 山东 阳谷)摘要:交联聚乙烯绝缘电力电缆与传统的油浸纸绝缘电力电缆相比，工作温度高，传输容量大，电气性能优良，损耗小，且结构简单，安装敷设方便，可以在允许拉力范围内落差敷设，广泛受到用户的欢迎。虽然交联电缆的绝缘正常工作温度可达,,?，但是由于电缆在运行过程中受到短路电流及过载的影响，而电缆的极限耐热内的负载优化和线路管控是电网设计和运行时的重要关注事项。关键词:交联电缆;测温;测温光纤;测温系统,概述 交联聚乙烯绝缘电力电缆与传统的油浸纸绝缘电力电缆相比，工作温度高，传输容量大，电气性能优良，损耗小，且结构简单，安装敷设方便，可以在允许拉力范围内落差敷设，广泛受到用户的欢迎。 虽然交联电缆的绝缘正常工作温度可达,,?，但是由于电缆在运行过程中受到短路电流及过载的影响，而电缆的极限耐热内的负载优化和线路管控是电网设计和运行时的重要关注事项。电缆运行时在线测温越来越受大家的关注，测温电缆可在线检测电缆的运行温度，随时了解线路运行情况，提前预警避免事故的发生。电缆在线测温的形式有很多种，比较常见的可以分为热电偶测温和分布式测温光纤测温。热电偶测温是在电缆表面放置测温热点偶进行测温，这种电缆测温精度低，空间测温点分布不是整个电缆回路，而是分布的几个测温点。分布式测温光纤测温，利用激光在光纤中传输时产生的光时域反射原理和后向喇曼散射信号来获取空间温度分布信息的测量方式。其测温具有以下几个优点 ,、一根光纤能够提供上万个测量点的信息，安装快捷简便且成本低廉，几乎无需维护; ,、光纤具有耐高温(能够承受超过,,,,?的高温)、抗腐蚀、抗雷击和长寿命的特质，适用于各种复杂有害或恶劣环境; ,、光纤具有抗射频和抗电磁干扰的特质，适用于高压设备; ,、光纤本身轻细纤柔，光纤传感器的体积小，重量轻，不仅便于布设安装，而且 ,,, ,,,,年全嘈电力电缆新技术研讨会资料汇编对埋设部位的材料性能和力学参数影响甚小，能实现无损埋设等, 电缆的生产工艺 交联电缆测温实际上就是检测绝缘层的温度，根据绝缘层的极限耐热温度来控制线路的传输功率，以达到线路传输的最大优化。所以不管将光纤位置放在电缆哪个部位就是为了反映绝缘层的温度。根据光纤放置位置的不同测温电缆可以分为以下几种形式: ,、将钡,温光纤放在电缆的外护套部位测量外护套的温度来推算电缆绝缘内部的温度，这种方法生产施工方便，便于维护和施工，但是测温精度小高，币能测量最芙键的绝缘温度，因此不能正确反映绝缘温度，测量效果不明显。 ,、将测温光纤放在电缆『】勺绝缘屏蔽处(由于紧贴绝缘层能反映电缆绝缘的温度，测量精度较高，但是生产时需注意保护光纤以免损伤光纤。 ,、测温光纤放在导体内部，测量导体的温度，通过控制导体的温度来控制绝缘层的温升，此种方法测最精度较高，可检测发热源的温度，也能很好的反映绝缘层的温度，但生产难度较大。 无疑将光纤放在绝缘的外部是测量精度和生产最为经济的方法，生产时只要注意保护光纤留有电缆弯曲时光纤的长度余量就能保证光纤不受损伤，同日,选择承受抗拉强度和拉力较好的光纤就能避免光纤的受损。生产铝护套的时候注意铝套和交联线芯的间隙。 电缆 接头 图】 测温电缆结构图 图,内置测温光纤的电缆 ,,,,年全国电力电缆新技术研讨会资料汇编,光纤及测量系统的选用 ,、光纤 光纤应先选用带有金属管保护的光纤，一根保护管内可放置,(,根测温光纤，钢管的抗压强度应大于,,,,,,, ,,,,，抗拉强度大于,,,,,。 光纤选用
多模或单模光纤，单模光纤的最长测量距离可达,,,,，多模光纤的测量距离可达,,,,。根据使用场合的不同可选用普通护套式光纤、无缝管型光纤、加强型感温光纤和屏蔽型感温光纤等。 ,、测量系统 分布式光纤测温主机一般包含内置工业计算机、通讯软件、通讯、,,,、串口、并口、一个光通道、,,,监测及分析硬件和,,,,硬件(监测光纤健康状态)，所有部件集成在一个机箱内。一个系统一般可测量最多可达,,个通道，并且选用开放式通信结构，可以通过以网络与第三方系统网络进行可靠简便的连接。测温系统的测温精度一般可达士,?，空间分辨率达到士,(,,。,交联电缆分布式测温系统的配置 整个的测温系统概括的可分为测温电缆，测温主机测温光纤测温软件多路转换开关等几部分，其报警模式一般有以下,种模式即超温报警(高、低温); 温差报警;温差速率报警(基于时间)。用户可以根据情况定制报警参数和报警模式。,测量系统配置方法 根据用户不同的需求，电缆测温系统提供三种主要的配置方法。在实际应用中可以灵活组合使用。 ,、单端配置 单端配置方法的一个通道最长可监测,,公里长的光缆;最多可同时监测,,个通道。 ,、双端配置 双端配置实际是单端配置方式的一种扩展模式。此种配置方法的一个通道最长可监测,,公里长的光缆，最多可同时监测,,个通道。其性能参数与单端配置的,,公里性能一致。 另外，以十公里监测产品为例。在双端配置时，如果某一监测通道的监测长度小于 ,,,,年全国电力电缆新技术研时会资料机编,,公里时，且此通道的两端使用的都是十公里监测产品，那么实际卜两台设备是在同时监测同一对象，因此与单端配置方法比较，双端配置可以在更短的探,，,’,”间内获得更高的温度精度;更好的空间分辨率等。此种配置常用,满足高精度测量、高速测量和长距离测量需求。,测温精度的试验 我公司根据以上电缆测温系统进行了电缆测温的试验，以验证电缆测温系统的测量精度及空间分辨率。试验电缆为,,,,,, ,,,,,,, ,×,,,测温光纤选用管型单模光纤，光纤放置于电缆的绝缘屏蔽处(并且采取了保护措施以避免光纤损伤。 开始试验时，屯缆表而温度为,?左右，井对温度进行了记录。其铡温仪器显示温度和实际测量温度相差,,’,，符合电缆测温
要求
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。电缆继续加热，电缆导体温度达到了,,?(绝缘表面温度为,,,，仪器显示温度和实际测量温度误差为, ,’,。然后对电缆两端各一点进行单独加热，和巾『日,电缆形成比较大的温度梯度。经观察温度眭线显示两点温度为,,’,，和中间电缆温差大约为,,?，系统测量显示和实际测量温度相差, ,”,。并对温度升高部位进行距离定位，定位距离和实际测量距离误差为,(,米。 总之，分布式电缆测温足今后交联电缆测温的一个趋势，大大增强了电缆系统的可靠性，减少,电缆事故的发生。测温交联电缆测温可根据电缆的实际运行情况进行配置，已达到最好的测量效果～
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