Tecnologia distribuída de medição de temperatura de fibra óptica Solução de medição de temperatura de cabo de alta tensão-INNO

Tecnologia distribuída de medição de temperatura de fibra óptica Solução de medição de temperatura de cabo de alta tensão

A tecnologia distribuída de medição de temperatura por fibra óptica é a direção de desenvolvimento da medição inteligente de temperatura para cabos de alta e ultra-alta tensão no futuro. O sistema distribuído de monitoramento de fibra óptica para cabos é um sistema de detecção distribuído ao longo de todo o sistema de transmissão por cabo. Utilizando o sistema de monitoramento distribuído de fibra óptica, o monitoramento on-line em tempo real da temperatura dos cabos operacionais é realizado, rastreando o processo de mudanças de temperatura do cabo e localizando com precisão os pontos quentes. Também pode analisar a segurança das linhas de transmissão com base no ambiente circundante. O 220 temperatura inteligente de alta tensão kV cabo de medição é uma fibra óptica de alta tensão cabo composto de medição de temperatura projetado independentemente por nossa empresa. O design exclusivo da estrutura de fibra óptica integrada no cabo permite que ele tenha fibra óptica distribuída capacidades de medição de temperatura, que pode monitorar mudanças de temperatura durante a operação da linha em tempo real. Foi realizada uma análise sobre os defeitos no processo de colocação de cabos de fibra óptica, e um dispositivo oscilante em forma de S de fibra óptica foi projetado.

As características estruturais dos cabos de fibra óptica embutidos em cabos

Através de múltiplos experimentos e comparações repetidas, o 220 Cabo de medição de temperatura inteligente de alta tensão kV projetado de forma independente por nossa empresa adota uma estrutura única com fibras ópticas integradas. As fibras ópticas são colocadas em forma de S entre a bainha de alumínio enrugada e o topo do núcleo de isolamento (usando juntas de fita tampão como camadas protetoras para evitar danos por pressão nas fibras ópticas durante a produção ou queimaduras de alta temperatura causadas pela extrusão da bainha de alumínio). O design da estrutura de posicionamento em forma de S das fibras ópticas integradas no cabo evita as seguintes desvantagens: um. Existem duas maneiras de as fibras ópticas serem incorporadas dentro do cabo: paralelo à linha reta longitudinal do cabo e enrolamento. Quando o cabo está ligado e funcionando, a temperatura do condutor e do isolamento aumentará. Devido à diferença significativa entre o coeficiente de expansão linear da fibra óptica e o coeficiente de expansão linear do condutor e material de isolamento, se a fibra óptica for colocada paralelamente à linha longitudinal do cabo, the optical fiber fixed on the inner surface of the aluminum sheath of the cable or the outer surface of the insulation core may experience tensile stress due to the inability to elongate synchronously with the heated cable, resulting in increased additional attenuation of the optical fiber and affecting the accuracy of the optical fiber temperature measurement. Ao mesmo tempo, due to the large diameter of high-voltage cables, the outer length of the cable will be stretched when it is bent. If the optical fiber placed parallel to the longitudinal straight line of the cable is exactly on the outer side of the bend, it is highly likely to be pulled apart. b. When the optical fiber is wrapped in a spiral shape on the outer surface of the cable insulation core buffer strip, the cable will bend or twist when it is wound on the finished cable or installed on the lower coil, causing the optical fiber to also bend or twist accordingly. If the cable is twisted in the same direction as the wrapping direction, the optical fiber will be tightened and stretched. If the cable is twisted in the opposite direction, the optical fiber will relax. Even after the cable is bent or twisted back, there will still be wrinkles and distortions in the optical fiber, leading to increased additional attenuation of the optical fiber and affecting the accuracy of optical fiber temperature measurement. c. When the optical fiber is wound in a spiral shape on the outer surface of the insulation wire core, the insulation wire core expands due to heat, causando tensão na fibra óptica firmemente enrolada no núcleo do fio de isolamento. Os cabos são produzidos à temperatura ambiente. Quando totalmente carregado e funcionando com carga total, a temperatura do condutor às vezes atinge 90 ℃. Quando a temperatura sobe da temperatura ambiente para 90 ℃, a espessura do isolamento se expandirá em cerca de 1.5 milímetros, aquilo é, o diâmetro externo do isolamento se expandirá em cerca de 3 milímetros. A fibra óptica firmemente enrolada no núcleo de isolamento não será capaz de absorver este volume de expansão, resulting in increased additional attenuation of the optical fiber and affecting the accuracy of the optical fiber temperature measurement [3].

O design da estrutura de posicionamento em forma de S do cabo com fibras ópticas integradas tem as seguintes vantagens: A maioria dos cabos de alimentação isolados com polietileno reticulado de alta tensão na China usa bainhas de alumínio com superfície corrugada e certa flexibilidade (ou seja. bainhas de alumínio enrugadas), and there is a certain gap between the aluminum sheaths and the buffer tape on the surface of the cable insulation core. When the optical fiber is placed in an S-shape between the wrinkled aluminum sheath and the gap at the top of the insulation core, it can reduce the tension on the finished cable when it is wound up or installed and laid down, which can cause bending or twisting of the cable and affect the optical fiber. Due to the heavy weight of large-sized high-voltage cables, the insulation core of extruded or argon arc welded cables is prone to sinking below the inner sleeve of the aluminum sheath. The protruding parts on the inner side of the cable insulation core and the wrinkled aluminum sheath are prone to mutual compression. A colocação em forma de S de fibras ópticas na superfície do núcleo de isolamento evita as deficiências do método de enrolamento em espiral, o que torna as fibras ópticas suscetíveis a danos por compressão.

O fluxo do processo para colocar fibras ópticas dentro do original 220 O cabo de medição de temperatura inteligente de alta tensão kV é o seguinte: um. Na extremidade frontal do embrulho de fita tampão, dois operadores colocam as fibras ópticas em forma de S ou serpentina ao longo da direção do comprimento do cabo no núcleo de isolamento do cabo, com um passo em forma de S de 400-500 mm e uma amplitude em forma de S de 30-40 milímetros; b. Use fita semicondutora (50 milímetros (comprimento) x 10 milímetros (largura)) perpendicular à direção do cabo para colar a fibra óptica no núcleo de isolamento do cabo; c. Duas camadas de fita tampão semicondutora de bloqueio de água com uma largura de 160 mm e uma espessura de 2.0 mm são usados para cobrir a fibra óptica que foi colada com a fita para proteção. Ambos os lados da fita tampão semicondutora de bloqueio de água são colados com fita a cada 500-600 mm no pico em forma de S da fibra óptica. Quando a fita tampão semicondutora de bloqueio de água tem uma junta, as camadas superior e inferior da fita são coladas [4]; d. Não adicione fibras ópticas dentro de uma faixa de 0.5 metros entre as extremidades frontal e traseira do cabo para evitar danos às fibras ópticas durante a produção das extremidades; O diâmetro interno do carretel de cabo deve ser maior que 20D (D é o diâmetro do cabo) para evitar que o raio de curvatura do cabo seja muito pequeno e danifique a fibra óptica; e. Depois de entrar no processo de bainha de alumínio enrugado e no processo de bainha externa, it is the same as the production process of ordinary high-voltage cables, but it is necessary to avoid the cable from being subjected to strong or excessive instantaneous tensile force during the production process, maintain the constant tension of the cable during the winding process, and ensure that the inner diameter of the finished cable’s winding reel is greater than 20D.

Although the performance test results of the 220 kV high-voltage intelligent temperature measurement cable produced using this process flow are qualified, there are still problems: using manual methods to manually arrange the optical fiber into an S-shape, stick it firmly with tape, and then wrap it with wrapping tape, resulting in low production efficiency, high labor intensity of operators, irregular S-shape of the optical fiber, and unsatisfactory results. Ao mesmo tempo, due to the certain forward speed of cable production, relying on manual placement of the optical fiber on the insulation surface of the cable during cable movement, there are safety hazards, which can easily cause safety production accidents.

Design of Fiber Optic S-shaped Swinging Device Built into the Cable

Design of Fiber Optic S-shaped Swinging Device

A fiber optic S-shaped swinging device (ou seja. fiber optic swinging device) was designed to address the shortcomings of the manual built-in fiber optic technology in the original 220 kV high-voltage intelligent temperature measurement cable. The device mainly consists of friction wheels, gear transmission mechanisms, eccentric wheels, swinging arms, etc..

This device belongs to an unpowered swinging device. The outer circumference of the cable is designed with a friction wheel that is tightly attached to the cable and rotates with the cable’s movement. The rotation axis of the friction wheel is perpendicular to the direction of cable movement; Design a swing arm on the outer circumference side of the cable; The front end of the swing arm is connected to a swing arm driving mechanism that drives the swing arm to swing. There is a gear transmission mechanism between the friction wheel and the swing arm driving mechanism, which uses the movement of the cable to drive the friction wheel. Through the transmission of the gear transmission mechanism and eccentric wheel, the swing arm of the device can swing to a certain extent, garantindo que a fibra óptica não suporte grande força de tração; A fibra óptica passa através do orifício do molde na extremidade traseira do braço oscilante e adere firme e estável em forma de S à superfície de blindagem externa do isolamento do cabo; Quatro hastes guia de fita são enroladas no cabo e distribuídas nos quatro cantos de um quadrado. As hastes guia da fita são paralelas ao cabo, e a fita amortecedora é enrolada no cabo depois de passar pelas hastes guia da fita. A fibra óptica é enrolada, fixo, e protegido; A circunferência externa do cabo está conectada a um tubo oco, que é instalado no assento do revestimento do tubo oco e pode ser ajustado 360 ° para garantir que a fibra óptica possa ser colocada em qualquer lado do cabo.

The transmission mechanism of the device includes: a extremidade frontal do braço oscilante está equipada com um fulcro do braço oscilante, o mecanismo de acionamento do braço oscilante é uma roda excêntrica, a roda excêntrica está conectada à parte traseira do fulcro do braço oscilante, a extremidade traseira do braço oscilante está equipada com um assento de molde duplo, e os furos do molde são colocados no assento duplo do molde; O eixo da roda de fricção é instalado no assento do rolamento 1, que está equipado com um rolamento para cooperar com o eixo da roda de fricção. O assento do rolamento 1 está equipado com um assento com trava, que está equipado com um parafuso de travamento. O mecanismo de transmissão por engrenagem inclui uma engrenagem 1 fixado ao eixo da roda de fricção. Engrenagem 1 malhas com engrenagem 2 para transmissão. Engrenagem 3 é fixado ao eixo da engrenagem 2, que combina com a engrenagem 4. O eixo da engrenagem 4 é instalado no assento do rolamento 2, which is equipped with a rolling bearing to cooperate with the shaft of gear 4. Engrenagem 5 é fixado ao eixo da engrenagem 4, que combina com a engrenagem 6. O eixo da engrenagem 6 é instalado no assento do rolamento 3, and the eccentric wheel is fixed to the shaft of gear 6. On the axis. When the cable moves forward, the tape guide rotates counterclockwise, and the tape passes through the tape guide and wraps around the cable. Ao mesmo tempo, the friction wheel tightly pressed on the surface of the cable generates sufficient friction, driving gear 1 and transmitting it in multiple stages to gear 2, gear 3, gear 4, gear 5, and gear 6. Engrenagem 6 then drives the eccentric wheel to rotate. The rotation of the eccentric wheel causes the swing arm on the eccentric wheel to swing around its pivot point. The fiber optic cable passes through the mold hole installed on the swing arm, and as the cable moves and the swing arm swings, it naturally forms an S-shaped shape, which is then wrapped and fixed by the wrapping tape.

Verification of the Use Effect of Fiber Optic S-shaped Swinging Device

The structure of the S-shaped fiber optic swing device is compact and compact, without the need for additional power or modification of the original 220 kV high-voltage intelligent temperature measurement cable’s built-in fiber placement process. This can greatly reduce the labor intensity of operators, greatly improve production efficiency, and the S-shaped shape formed by the built-in fiber optic is neat and tidy, with very ideal results. In order to verify the actual use effect of the fiber optic S-shaped swing device, two OPHC-YJLW03 127/220 kV 1 × 2 500 mm2-CTG-12B1 220 kV high-voltage intelligent temperature measurement cables with lengths of 530 m and 490 m were made using it, and the main performance of the finished cable was tested. The performance of the two 220 kV high-voltage intelligent temperature measurement cables met the relevant national standards. These two 220 kV high-voltage intelligent temperature measurement cables underwent full performance type tests, and the test data met the design requirements.

A built-in fiber optic S-shaped swing device for 220 kV high-voltage intelligent temperature measurement cables has been designed. The production results show that the designed fiber optic S-shaped swing device has high production efficiency, stable process structure, and excellent product performance. O 220 kV high-voltage intelligent temperature measurement cable product has been used by multiple units such as State Grid and Southern Power Grid, and has received good feedback from users. No futuro, cabos de alta tensão evoluirão em direção à inteligência e integração, e pode-se esperar que os cabos inteligentes de medição de temperatura de alta tensão tenham amplas perspectivas de desenvolvimento de mercado.