Instrumenten voor het bewaken van de transmissie- en distributietemperatuur: Geavanceerde glasvezeloplossingen

Instrumenten voor het bewaken van de transmissie- en distributietemperatuur zijn apparaten en systemen die worden gebruikt om de temperatuur van kritieke componenten binnen energietransmissie- en distributienetwerken te meten en te volgen. Deze instrumenten zijn essentieel voor het garanderen van de betrouwbare en efficiënte werking van het elektriciteitsnet. Ze helpen apparatuurstoringen als gevolg van oververhitting te voorkomen, de levensduur van activa verlengen, prestaties optimaliseren, en de algehele stabiliteit van het net verbeteren. Dit wordt bereikt door realtime temperatuurgegevens te verstrekken, wat proactief onderhoud mogelijk maakt, dynamisch laden van apparatuur, en vroege detectie van potentiële problemen. Dit artikel onderzoekt geavanceerde instrumenten voor het monitoren van de transmissie- en distributietemperatuur, gericht op de voordelen van glasvezelsensoren, inclusief op fluorescentie gebaseerde sensoren, gedistribueerde glasvezeldetectie (DTS), en vezel-Bragg-roosters (FBG) sensoren. We zullen ook benadrukken hoe Fjinno levert maatwerkoplossingen voor de energiesector.

1. Invoering

Krachtoverbrenging en distributienetwerken zijn complexe systemen bestaande uit talrijke componenten die onder hoge stress en veeleisende omstandigheden werken. Temperatuur is een belangrijke indicator voor de gezondheid en prestaties van deze componenten. Excessief temperaturen kunnen tot isolatie leiden degradatie, versnelde veroudering, verminderde efficiëntie, en uiteindelijk, defecte apparatuur. Daarom, effectief Instrumenten voor het bewaken van de transmissie- en distributietemperatuur zijn cruciaal voor het garanderen van de betrouwbaarheid van het net, het voorkomen van storingen, en het optimaliseren van het assetmanagement.

2. Belang van temperatuurmonitoring

Temperatuurbewaking in transmissie- en distributiesystemen biedt verschillende cruciale voordelen:

• Voorkomen van mislukkingen: Vroegtijdige detectie van oververhitting maakt tijdig ingrijpen mogelijk en voorkomt catastrofale storingen.
• Verlenging van de levensduur van apparatuur: Het handhaven van optimale bedrijfstemperaturen vermindert de belasting van componenten en verlengt hun levensduur.
• Het optimaliseren van het gebruik van activa: Realtime temperatuurgegevens maken het dynamisch laden van assets mogelijk, hun capaciteit te maximaliseren en tegelijkertijd binnen veilige grenzen te blijven.
• Verbeteren Betrouwbaarheid van het netwerk: Proactieve monitoring en onderhoud verminderen het risico op uitval en verbeteren de algehele stabiliteit van het net.
• Verbetering van de veiligheid: Het voorkomen van oververhitting vermindert het risico op brand en andere veiligheidsrisico's.
• Onderhoudskosten verlagen: Voorspellend onderhoud op basis van temperatuurgegevens minimaliseert onnodige inspecties en reparaties.
• Inschakelen Smart Grid-functionaliteit: Realtime temperatuur gegevens zijn essentieel voor het mogelijk maken van slimme netwerkfuncties zoals dynamische lijnbeoordeling en geavanceerde besturingsstrategieën.

3. Belangrijke componenten die monitoring vereisen

Verschillende componenten binnen transmissie- en distributiesystemen vereisen temperatuurbewaking:

• Stroomtransformatoren: Bewaking van de hotspottemperatuur van de wikkeling, hoogste olietemperatuur, en bustemperatuur.
• Ondergrondse kabels: Bewaking van de temperatuur van de kabelgeleider en de temperatuur van de mantel om te detecteren hete plekken en voorkom schade aan de isolatie.
• Bovengrondse lijnen: Bewaking van de temperatuur van de geleider voor dynamische lijnbeoordeling en beoordeling van doorzakking.
• Schakelapparatuur: Bewaking van de railtemperatuur, contacttemperatuur, en compartimenttemperatuur.
• Busbaren: Controle op hotspots door losse verbindingen of overbelasting.
• Condensatorbanken: Bewakingscondensator kan op temperatuur komen om mislukkingen te voorkomen.
• Reactoren: Bewaking van de wikkelingstemperatuur.

4. Traditionele temperatuursensoren

Traditioneel, diverse soorten temperatuur sensoren zijn gebruikt in energiesystemen, inbegrepen:

• Thermokoppels: Deze genereren een spanning die evenredig is met het temperatuurverschil tussen twee ongelijksoortige metaalverbindingen.
• Weerstand temperatuurdetectoren (Rts): Deze meet de temperatuur op basis van de verandering in weerstand van een metaal (meestal platina).
• Thermistoren: Dit zijn temperatuurgevoelige weerstanden waarvan de weerstand aanzienlijk verandert met de temperatuur.
• Infrarood (EN) Thermometers: Deze meet de temperatuur door infrarood te detecteren straling die door een voorwerp wordt uitgezonden (contactloze meting).

Terwijl deze sensoren al vele jaren worden gebruikt, ze hebben beperkingen in de veeleisende omgeving van energiesystemen:

• Gevoeligheid voor elektromagnetische interferentie (EMI): De hoogspanningsomgeving van energiesystemen genereert sterk elektromagnetisch velden die de metingen van traditionele elektrische sensoren kunnen verstoren, wat tot onnauwkeurigheden leidt.
• Beperkte multipoint-detectie: Deze sensoren bieden doorgaans puntmetingen, waarbij meerdere sensoren nodig zijn om verschillende locaties te monitoren.
• Risico op elektrische gevaren: Elektrische sensoren kan een veiligheidsrisico vormen in omgevingen met hoge spanning.
• Installatie-uitdagingen: Het installeren en onderhouden van traditionele sensoren in onder spanning staande apparatuur kan een uitdaging zijn en uitval vereisen.

5. Voordelen van glasvezelsensoren

Glasvezelsensoren bieden aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele temperatuursensoren sensoren voor energiesysteemtoepassingen:

• Immuniteit voor elektromagnetische interferentie (EMI): Glasvezel sensoren zijn volledig immuun voor EMI, zorgen voor nauwkeurige en betrouwbare metingen in hoogspanningsomgevingen.
• Hoge nauwkeurigheid: Vezel optische sensoren kunnen temperatuurmetingen met hoge nauwkeurigheid en precisie leveren.
• Klein formaat en flexibiliteit: Het kleine formaat en de flexibiliteit van optische vezels zorgen voor een eenvoudige installatie in krappe ruimtes en op complexe geometrieën.
• Intrinsieke veiligheid: Glasvezel sensoren zijn inherent veilig, omdat ze geen elektriciteit geleiden. Dit elimineert het risico op vonken of kortsluiting.
• Mogelijkheid tot lange afstanden: Glasvezelsensoren kunnen signalen over lange afstanden verzenden met minimaal signaalverlies, waardoor ze geschikt zijn voor het monitoren van grote energiesystemen.
• Meerpunts- en Gedistribueerde detectie: Bepaalde soorten glasvezelsensoren (DTS en FBG) maken temperatuurmetingen op meerdere punten of continu langs de vezel mogelijk.
• Stabiliteit op lange termijn: Glasvezel sensoren zijn niet onderhevig aan drift en bieden uitstekende stabiliteit op lange termijn.

6. Op fluorescentie gebaseerde glasvezelsensoren

Op fluorescentie gebaseerd glasvezelsensoren zijn ideaal voor punttemperatuurmetingen bij transformatoren, schakelapparatuur, en andere kritieke activa. Deze sensoren maken gebruik van een fluorescerend materiaal aan het uiteinde van de optische vezel. Wanneer dit materiaal wordt opgewonden door een lichtpuls van een aangesloten instrument, het straalt licht uit (fluoresceert) op een andere golflengte. Het cruciale kenmerk is de *vervaltijd* van deze fluorescentie – de tijd die nodig is voordat de intensiteit van het uitgestraalde licht afneemt tot een bepaald niveau. Deze vervaltijd is direct en voorspelbaar gerelateerd aan de temperatuur van het fluorescerende materiaal. Door de vervaltijd nauwkeurig te meten, de aangesloten instrument bepaalt nauwkeurig de temperatuur bij de sensor tip. Ze bieden een hoge nauwkeurigheid, EMI-immuniteit, en stabiliteit op lange termijn.

7. Gedistribueerde glasvezeldetectie (DTS)

Gedistribueerd Glasvezeldetectie (DTS) is een krachtige technologie voor continue temperatuurmonitoring over de gehele lengte van een optische vezel. DTS is bijzonder geschikt voor het monitoren van lange activa, zoals ondergrondse kabels en bovenleidingen.

**Hoe het werkt:**

DTS maakt gebruik van het principe van Raman-verstrooiing. Er wordt een laserpuls gelanceerd in de optische vezel. Terwijl de puls langs de vezel reist, een klein deel van het licht wordt teruggekaatst naar de bron als gevolg van inherente onvolkomenheden en variaties in de structuur van de vezel. Dit terugverstrooide licht bevat verschillende componenten, inbegrepen Rayleigh-verstrooiing, Brillouin verstrooiing, en Raman-verstrooiing. De Ramanverstrooiing is specifiek temperatuurafhankelijk. Het bestaat uit twee componenten: Stokes en anti-Stokes. De *intensiteit* van de anti-Stokes Raman-terugverstrooid licht is aanzienlijk gevoeliger voor temperatuur veranderingen dan de Stokes-component. Door de vluchttijd te analyseren (wat de locatie langs de vezel oplevert) en de intensiteitsverhouding van het anti-Stokes tot Stokes Raman-terugverstrooid licht, de DTS-systeem kan de temperatuur bepalen op elk punt langs de vezel, met ruimtelijke resoluties tot op meterniveau of zelfs beter.

**Voordelen van DTS:**

• Continue monitoring: Biedt een volledige temperatuur profiel over de gehele lengte van de vezel.
• Lange afstand: Kan afstanden van tientallen kilometers bewaken.
• Hoge ruimtelijke resolutie: Kan temperatuurveranderingen met hoge ruimtelijke precisie detecteren.
• Realtime monitoring: Biedt realtime temperatuurgegevens.
• Vroegtijdige foutdetectie: Kan detecteren hete plekken en het ontwikkelen van fouten voordat ze tot mislukkingen leiden.

8. Vezel Bragg Raspen (FBG) Sensoren

Vezel Bragg Raspen (FBG) sensoren worden gebruikt voor quasi-gedistribueerde temperatuur (en spanning) metingen. Een FBG is een kort segment (meestal een paar millimeter) van optische vezel dat een periodieke variatie heeft in de brekingsindex van de vezelkern. Deze periodieke variatie, of rooster, gedraagt ​​zich als een golflengte-selectieve spiegel.

**Hoe het werkt:**

Wanneer breedbandlicht (licht dat een bereik aan golflengten bevat) wordt gelanceerd in een vezel die een FBG bevat, het rooster reflecteert een smalle band van golflengten gecentreerd rond een specifieke golflengte die de Bragg-golflengte wordt genoemd (λB). De De Bragg-golflengte wordt bepaald door de periode van het rooster (L) en de effectieve brekingsindex van de vezelkern (neef): λB = 2 * neef * L. Veranderingen in temperatuur of spanning toegepast op de FBG veroorzaken een verschuiving in de Bragg-golflengte. Een temperatuurstijging zorgt er doorgaans voor dat de vezel uitzet, het vergroten van de raspperiode en het verschuiven van de Bragg golflengte naar een langere golflengte. Op dezelfde manier, trekspanning zal ook de roosterperiode verlengen. Door deze verschuiving in de gereflecteerde Bragg-golflengte nauwkeurig te meten, de temperatuur (of spanning) op de locatie van de FBG kan worden vastgesteld. Meerdere FBG's, elk met een andere roosterperiode en dus een andere Bragg-golflengte, kan op één enkele vezel worden geschreven, toestaan temperatuurmetingen op meerdere discrete punten. Dit staat bekend als golflengteverdelingsmultiplexing (WDM).

**Voordelen van FBG-sensoren:**

• Multipoint-detectie: Er kunnen meerdere FBG's op een enkele vezel worden ingeschreven, waardoor metingen op meerdere locaties mogelijk zijn.
• Hoge nauwkeurigheid: FBG-sensoren bieden een hoge nauwkeurigheid en resolutie.
• Golflengtemultiplexing: Meerdere FBG's met verschillende Bragg-golflengten kunnen op dezelfde vezel worden gebruikt, vereenvoudiging van het ondervragingsproces.
• Gelijktijdige Temperatuur- en rekmeting: FBG-sensoren kan zowel temperatuur als spanning meten, het verstrekken van waardevolle informatie over de mechanische belasting van componenten.

9. Fjinno: Op maat gemaakte glasvezeloplossingen

FJINNO is een toonaangevende leverancier van temperatuursensoren via glasvezel oplossingen voor de energiesector. Ze bieden een uitgebreid assortiment aan sensoren en systemen, inbegrepen:

• Op fluorescentie gebaseerd Glasvezelsensoren: Voor nauwkeurige punttemperatuurmetingen in transformatoren, schakelapparatuur, en andere apparatuur.
• Gedistribueerde glasvezel Sensing (DTS) Systemen: Voor continue temperatuurbewaking van lange activa zoals kabels en bovengrondse leidingen.
• Vezel Bragg Raspen (FBG) Sensoren: Voor quasi-verdeelde temperatuur- en rekmetingen.
• Aangepaste oplossingen: Fjinno kan sensorontwerpen en -systemen op maat maken om te voldoen aan de specifieke vereisten van verschillende toepassingen en klantbehoeften.
• Installatie en ondersteuning: Zij bieden deskundige ondersteuning bij de installatie, inbedrijfstelling, en doorlopend onderhoud.

FJINNO's oplossingen zijn ontworpen voor betrouwbaarheid, nauwkeurigheid, en langdurige prestaties in de veeleisende omgeving van energietransmissie- en distributiesystemen.

10. Toepassingen in transmissie en distributie

Temperatuurbewaking via glasvezel heeft talrijke toepassingen in transmissie- en distributiesystemen:

• Transformatorbewaking: Detectie van hotspots, hoogste olietemperatuur, temperatuur van de bus.
• Kabelbewaking: Realtime thermische beoordeling (RTTR), detectie van hotspots, fout locatie.
• Bewaking van bovengrondse lijnen: Dynamische lijnbeoordeling (DLR), het monitoren van gevallen, geleider temperatuur.
• Bewaking van schakelapparatuur: Busbar-temperatuur, contacttemperatuur, compartimenttemperatuur.
• Smart Grid-toepassingen: Maakt geavanceerd netwerkbeheer en controlestrategieën mogelijk.

11. Voordelen van glasvezelmonitoring

De voordelen van het gebruik glasvezeltemperatuurbewaking bij transmissie en distributie systemen omvatten:

• Verbeterde netbetrouwbaarheid: Verminderd risico op storingen en uitval.
• Verbeterd Vermogensbeheer: Geoptimaliseerd benutting van activa en langere levensduur van apparatuur.
• Lagere onderhoudskosten: Voorspellend onderhoud en minder onnodige inspecties.
• Verhoogde veiligheid: Vroegtijdige detectie van oververhitting en potentiële gevaren.
• Smart Grid-technologieën mogelijk maken: Realtime gegevens voor geavanceerd netwerkbeheer.

12. Veelgestelde vragen (FAQ)

13. Conclusie

Instrumenten voor het bewaken van de transmissie- en distributietemperatuur zijn een cruciaal aspect voor het behoud van de gezondheid, betrouwbaarheid, en efficiëntie van energietransmissie- en distributiesystemen. Glasvezel sensoren, inclusief op fluorescentie gebaseerde sensoren, DTS, en FBG-technologieën, bieden aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele temperatuursensoren, nauwkeurig verstrekken, betrouwbaar, en EMI-immuunmetingen. FJINNO's op maat gemaakte glasvezeloplossingen stellen nutsbedrijven en netwerkbeheerders in staat hun activa proactief te monitoren, mislukkingen voorkomen, prestaties optimaliseren, en uiteindelijk, de veerkracht van het elektriciteitsnet vergroten.

Glasvezel temperatuursensor, Intelligent bewakingssysteem, Gedistribueerde fabrikant van glasvezel in China