[实用新型]一种分布式光纤在线温度监测电缆

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电缆，尤其是一种分布式光纤在线温度监测电缆。

背景技术

随着电力工业发展越来越快，我国110kV及以上高压交联聚乙烯电缆的用量也越来越多，目前，国内厂家的生产能力为每年数千公里，已经使用的超过上万公里，110kV及以上高压交联聚乙烯电缆已经在我国电力输送中占有很大比例，而且，还以每年10％左右的用量在增长，一旦高压交联聚乙烯电缆出现故障，对国民经济会造成很大的损失。而通过对导体温度的检测，可以确定电缆是否过载，如果过载，会使电缆温度升高，减少电缆寿命，增加安全隐患；如果载流量过小，又会浪费资源，无法有效利用电缆的输送电能力。高压交联聚乙烯电缆的设计寿命为30年，而我国现运行时间最长的线路，也只有20年，没有任何完整的运行经验，只能根据国外的经验和每年的线路检测来确认电缆是否存在安全隐患，检测过程繁琐，周期又长。由于110kV及以上高压电缆数量庞大，电力运行部门的工作量非常的大。且对导体温度的计算，现在都按照ICE 60287标准进行计算，但是，该标准存在以下三个大的缺陷：

a、标准上最多给出了双回路平行排列和双回路三角排列的计算，对于三回路及以上的，没有说明；

b、电缆截面只给到1200mm²，1400mm²及以上的没有说明；

c、电压只给到110kV，对于220kV及以上的没有说明。

况且，对于各种环境中的温度系数，都只是一个估计值，温度也无法确定，这就导致了载流量计算的不准确性非常大，深圳供电局在武汉高压电缆研究所作实验时，采用光纤绑在电缆外护套外面的做法，YJLW02-Z 64/110kV 1×800电缆，在电流增加到300A时，计算出的导体温度只比周围的环境温度高0.5℃，跟实际情况相差较大。

针对高压电缆线路温度监测问题，现在常用的方法有以下三种：

1、通过热成像相机，定期巡查线路，查看电缆三相之间温度差，对温度异常的进行检查，这样只能检测到三相中的某一相是否存在安全隐患点，而无法检测到电缆的导体温度，从而无法判断电缆是否过载。

2、用热成像相机，定期检查线路中中间接头和终端接头的温度，来判断电缆温度，这样也只能判断电缆有无安全隐患，而无法确定电缆是否过载。

3、在电缆护套外面，附加上测温光纤，在线检测电缆表面温度，通过ICE60287中的公式来计算电缆导体温度，由于该标准的局限性和不准确性，会使现实中很多线路无法计算或者计算出的导体温度与实际值偏差较大。

近年来，随着分布光纤拉曼散射测温技术应用的不断成熟，对电缆温度实行在线检测的呼声越来越高，也有个别供电局采用了把光纤绑在电缆外护套外面，在线监控外护套表面温度来再通过计算来确定导体温度有没有超过额定温度，以次为依据判断导体是否有超负荷运载或局部温度过高而存在缺陷，从深圳供电局在武高所作试验的结果可以看出，这样计算出的导体温度并不准确，会影响到工作人员对运行电缆真正负荷能力的判断，而且，当电缆敷设回路大于两个回路，截面积大于1200mm²，电压等级高于110kV时，完全无法计算，就无法通过计算来确定导体的温度了。

分布式光纤测温原理简述：拉曼散射(Raman scattering)，光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起的频率发生变化的散射。又称拉曼效应。1923年A.G.S.斯梅卡尔从理论上预言了频率发生改变的散射。1928年，印度物理学家C.V.拉曼在气体和液体中观察到散射光频率发生改变的现象。拉曼散射遵守如下规律：散射光中在每条原始入射谱线(频率为v0)两侧对称地伴有频率为v0±vi(i＝1，2，3，...)的谱线，长波一侧的谱线称红伴线或斯托克斯线，短波一侧的谱线称紫伴线或反斯托克斯线；频率差vi与入射光频率v0无关，由散射物质的性质决定，每种散射物质都有自己特定的频率差，其中有些与介质的红外吸收频率相一致。拉曼散射的强度比瑞利散射(见光的散射)要弱得多。

以经典理论解释拉曼散射时，认为分子以固有频率vi振动，极化率(见电极化率)也以vi为频率作周期性变化，在频率为v0的入射光作用下，v0与vi两种频率的耦合产生了v0、v0+vi和v0-vi3种频率。频率为v0的光即瑞利散射光，后两种频率对应拉曼散射谱线。拉曼散射的完善解释需用量子力学理论，不仅可解释散射光的频率差，还可解决强度和偏振等一类问题。