[實(shí)用新型]一種分布式光纖在線溫度監(jiān)測電纜

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820046399.7
• 申請日: 2008-04-15
• 公開（公告）號: CN201203485Y
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張博;溫志銘;梁景華;陳為進(jìn);朱永忠;鄧聲華
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州嶺南電纜有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01R31/08
• 代理公司: 廣州弘邦專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 張釔斌

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電纜，尤其是一種分布式光纖在線溫度監(jiān)測電纜。

背景技術(shù)

隨著電力工業(yè)發(fā)展越來越快，我國110kV及以上高壓交聯(lián)聚乙烯電纜的用量也越來越多，目前，國內(nèi)廠家的生產(chǎn)能力為每年數(shù)千公里，已經(jīng)使用的超過上萬公里，110kV及以上高壓交聯(lián)聚乙烯電纜已經(jīng)在我國電力輸送中占有很大比例，而且，還以每年10％左右的用量在增長，一旦高壓交聯(lián)聚乙烯電纜出現(xiàn)故障，對國民經(jīng)濟(jì)會造成很大的損失。而通過對導(dǎo)體溫度的檢測，可以確定電纜是否過載，如果過載，會使電纜溫度升高，減少電纜壽命，增加安全隱患；如果載流量過小，又會浪費(fèi)資源，無法有效利用電纜的輸送電能力。高壓交聯(lián)聚乙烯電纜的設(shè)計(jì)壽命為30年，而我國現(xiàn)運(yùn)行時(shí)間最長的線路，也只有20年，沒有任何完整的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，只能根據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn)和每年的線路檢測來確認(rèn)電纜是否存在安全隱患，檢測過程繁瑣，周期又長。由于110kV及以上高壓電纜數(shù)量龐大，電力運(yùn)行部門的工作量非常的大。且對導(dǎo)體溫度的計(jì)算，現(xiàn)在都按照ICE?60287標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，但是，該標(biāo)準(zhǔn)存在以下三個(gè)大的缺陷：

a、標(biāo)準(zhǔn)上最多給出了雙回路平行排列和雙回路三角排列的計(jì)算，對于三回路及以上的，沒有說明；

b、電纜截面只給到1200mm²，1400mm²及以上的沒有說明；

c、電壓只給到110kV，對于220kV及以上的沒有說明。

況且，對于各種環(huán)境中的溫度系數(shù)，都只是一個(gè)估計(jì)值，溫度也無法確定，這就導(dǎo)致了載流量計(jì)算的不準(zhǔn)確性非常大，深圳供電局在武漢高壓電纜研究所作實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用光纖綁在電纜外護(hù)套外面的做法，YJLW02-Z?64/110kV?1×800電纜，在電流增加到300A時(shí)，計(jì)算出的導(dǎo)體溫度只比周圍的環(huán)境溫度高0.5℃，跟實(shí)際情況相差較大。

針對高壓電纜線路溫度監(jiān)測問題，現(xiàn)在常用的方法有以下三種：

1、通過熱成像相機(jī)，定期巡查線路，查看電纜三相之間溫度差，對溫度異常的進(jìn)行檢查，這樣只能檢測到三相中的某一相是否存在安全隱患點(diǎn)，而無法檢測到電纜的導(dǎo)體溫度，從而無法判斷電纜是否過載。

2、用熱成像相機(jī)，定期檢查線路中中間接頭和終端接頭的溫度，來判斷電纜溫度，這樣也只能判斷電纜有無安全隱患，而無法確定電纜是否過載。

3、在電纜護(hù)套外面，附加上測溫光纖，在線檢測電纜表面溫度，通過ICE60287中的公式來計(jì)算電纜導(dǎo)體溫度，由于該標(biāo)準(zhǔn)的局限性和不準(zhǔn)確性，會使現(xiàn)實(shí)中很多線路無法計(jì)算或者計(jì)算出的導(dǎo)體溫度與實(shí)際值偏差較大。

近年來，隨著分布光纖拉曼散射測溫技術(shù)應(yīng)用的不斷成熟，對電纜溫度實(shí)行在線檢測的呼聲越來越高，也有個(gè)別供電局采用了把光纖綁在電纜外護(hù)套外面，在線監(jiān)控外護(hù)套表面溫度來再通過計(jì)算來確定導(dǎo)體溫度有沒有超過額定溫度，以次為依據(jù)判斷導(dǎo)體是否有超負(fù)荷運(yùn)載或局部溫度過高而存在缺陷，從深圳供電局在武高所作試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，這樣計(jì)算出的導(dǎo)體溫度并不準(zhǔn)確，會影響到工作人員對運(yùn)行電纜真正負(fù)荷能力的判斷，而且，當(dāng)電纜敷設(shè)回路大于兩個(gè)回路，截面積大于1200mm²，電壓等級高于110kV時(shí)，完全無法計(jì)算，就無法通過計(jì)算來確定導(dǎo)體的溫度了。

分布式光纖測溫原理簡述：拉曼散射(Raman?scattering)，光通過介質(zhì)時(shí)由于入射光與分子運(yùn)動相互作用而引起的頻率發(fā)生變化的散射。又稱拉曼效應(yīng)。1923年A.G.S.斯梅卡爾從理論上預(yù)言了頻率發(fā)生改變的散射。1928年，印度物理學(xué)家C.V.拉曼在氣體和液體中觀察到散射光頻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。拉曼散射遵守如下規(guī)律：散射光中在每條原始入射譜線(頻率為v0)兩側(cè)對稱地伴有頻率為v0±vi(i＝1，2，3，...)的譜線，長波一側(cè)的譜線稱紅伴線或斯托克斯線，短波一側(cè)的譜線稱紫伴線或反斯托克斯線；頻率差vi與入射光頻率v0無關(guān)，由散射物質(zhì)的性質(zhì)決定，每種散射物質(zhì)都有自己特定的頻率差，其中有些與介質(zhì)的紅外吸收頻率相一致。拉曼散射的強(qiáng)度比瑞利散射(見光的散射)要弱得多。

以經(jīng)典理論解釋拉曼散射時(shí)，認(rèn)為分子以固有頻率vi振動，極化率(見電極化率)也以vi為頻率作周期性變化，在頻率為v0的入射光作用下，v0與vi兩種頻率的耦合產(chǎn)生了v0、v0+vi和v0-vi3種頻率。頻率為v0的光即瑞利散射光，后兩種頻率對應(yīng)拉曼散射譜線。拉曼散射的完善解釋需用量子力學(xué)理論，不僅可解釋散射光的頻率差，還可解決強(qiáng)度和偏振等一類問題。