Online Electric

     Температурный мониторинг силовых электрических кабелей на сегодняшний день применяется во многих современных электрических сетях и системах, предъявляющих повышенные требования к надежной работе кабельного хозяйства энергообъекта.
     С помощью температурного мониторинга можно диагностировать повышение температуры кабельной линии по всей ее длине, тем самым предотвращая критический перегрев, ведущий к выходу из строя системы.
     Ключевым элементом современных систем температурного мониторинга кабельных электросетей стало оптическое волокно, которое представляет собой диэлектрический волновод, производящий электромагнитные волны.
     Оптоволокно состоит из ядра и оболочки. Материал ядра – сверхчистое кварцевое стекло, по которому передается сигнал. Удержание светового импульса происходит вследствие того, что коэффициент преломления материала ядра больше, чем у оболочки. Происходит полное отражение светового луча внутри ядра оптоволокна.
     Широкий набор свойств оптоволокна позволяет использовать его в качестве локального распределительного измерительного датчика температуры. Физические величины измерения, такие как температура, воздействуя на стекловолокно, изменяют свойства световодов в определенном месте. В оптическом волокне происходит рассеяние света, состоящее из нескольких спектральных компонент: релеевского рассеяния, рамановского рассеяния и бриллюэновского рассеяния (рис. 1).


Рис. 1 Рассеяние света в оптическом волокне. Спектральные компоненты.

     Для определения температуры наиболее важным параметром является рамановское рассеяние, которое в свою очередь имеет стоксовскую и антистоксовскую компоненты, спектрально сдвинутые на величину, эквивалентную резонансной частоте колебаний молекулярной решетки.
     Интенсивность антистоксовской полосы зависит от температуры, в то время как стоксовская такой зависимости практически не имеет. Отношение интенсивности антистоксовского и стоксовского света определяет изменение локальной температуры световода.
     Особенность эффекта Рамана заключается в прямом измерении температуры с помощью кельвиновской шкалы. Именно метод обратного комбинационного рассеяния взят за основу оптоволоконной системы измерения температуры.
     Благодаря данному методу фиксируется температура по всей длине кабеля в виде непрерывной кривой. В дальнейшем такая кривая может передаваться по стандартным интерфейсам на экран компьютера.
     С помощью температурного мониторинга кабельных линий с использованием оптоволоконных датчиков повышается надежность работы систем передачи электроэнергии. Он дает возможность не только во время локализовать критический участок кабеля, но и на основе архивных данных рассчитать примерный срок службы любой кабельной линии.


_______
Сведения об авторе:
Валов Павел Геннадьевич
Аспирант кафедры «Электрической изоляции, кабелей и конденсаторов» Электромеханического факультета Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.
E-Mail: pavel_gv@mail.ru