EoW November 2007

deutsch

Die bestehende Konfiguration für die ausgewählte Leitung umfaßt zwei parallele Isolatoren zur Verankerung des Phasenseils. Demzufolge sind hier zwei dieser Sensoren erforderlich. 2.3.3 Trenner Bei einer normalen Starkstromleitung wird das Überbrückungskabel benutzt um den Abstand zwischen den Enden der zwei Phasenseile an einem Spannungsmast zu überbrücken. Es bleibt bei gleichem hohen elektrischen Potential der Leiter und transportiert denselben elektrischen Strom. Die Idee des Einsatzes eines Sensors im Überbrückungskabel wirft zwei Fragen auf: Wie kommt das Faserende des Sensors zum Erdpotential herunter? Kann ein ununterbrochener Stromfluss gesichert werden, während das Faserende des Sensors austritt? Die Antwort zu beiden Fragen ist einfach: durch Einsatz eines speziell entworfenen Trenners, des so genannten T-Abzweigungstyps. Trenner werden in der Regel benutzt um die OPPC-Linien mit einem Kabeleintritt auf der „heißen“ Seite zu beenden. Durch das Hinzufügen eines zweiten Eintritts gegenüber dem ersten, ergibt sich ein T-Abzweigungstyp ( Bild 6 ). Ein T-Abzweigungstrenner teilt das Überbrückungskabel in zwei Teile mit zwei Enden und ermöglicht somit den Auslauf der Sensorfaser. Optional kann auch ein zweiter Sensor in der anderen Hälfte des Überbrückungskabels benutzt werden. Im Gegensatz zu den Trennern für OPPC, kann die Spleißung der Sensorfaser zum LWL-Anschlußkabel auf der geerdeten Seite des Trenners erfolgen und somit das Montageverfahren erleichtert werden. Der elektrische Stromfluss wird durch Einsatz geeigneter Klemmen an den Eintritten und einer festen Aluminiumglocke gewährleistet. Kurzschlußtests sowie permanente Stromtests haben die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Entwurfs erwiesen. 2.3.4 Wetterstation Um das Überwachungssystem zu vervollständigen und die entsprechenden Umgebungsdaten zu erhalten, wird eine kleine Wetterstation hinzugefügt, die von einer Stromversorgung unabhängig ist und durch einen Sonnenkollektor versorgt wird. • • Querschnitt eines 243-AL1/39-ST1A Überbrückungskabels einschließlich FBG-Sensor ▼ Bild 4 :

Dämpfung (dB)

Wellenlänge (nm)

Bild 3 : Bragg-Wellenlängenverlegung durch Temperaturschwankungen bewirkt ▲

2.3.1 Überbrückungskabel mit Sensor Der zur Messung der Temperatur benutzte FBG-Sensor besteht aus dem FBG selbst, der mit einem 1,5mm dicken Edelstahlrohr geschützt und anbeiden Enden abgedichtet ist. Die abgehende Faser wird durch ein normales Kunststoffrohr geschützt. Die Länge des Stahlrohrgehäuses hängt von der Länge des Überbrückungskabels ab und liegt zwischen 1,5m und 3m. Um den Sensor effizient einzusetzen, muß er in die Ader des Überbrückungskabels gelegt werden, die in der Regel dem Phasenseiltyp gleich ist. Im Falle des beschriebenen Systems, hat das Phasenseil einen Stahl-/Aluminiumaufbau, mit einem Stahlquerschnitt von 39,5mm 2 und einem Aluminiumquerschnitt von 243,1mm 2 . Seine Bezeichnung nach EN 50182 [6] ist 243-AL1/39-ST1A. Bild 4 zeigt eine Schnittdarstellung, einschließlich des FBG-Sensors. Eine weitere mögliche Art und Weise zur Kreierung eines Überbrückungskabels mit einem FBG-Sensor liegt im Einsatz eines OPPC mit Stahlrohraufbau. Der Sensor kann daher in das Stahlrohr gesetzt werden. In diesem Fall, soll der OPPC-Aufbau so weit wie möglich dem Aufbau des Phasenseils entsprechen, um eine Nichtübereinstimmung der Korrelation zwischen dem Leiter und dem Überbrückungskabel zu vermeiden. 2.3.2 Dehnungssensor Bei dem Dehnungssensor wird, wie bereits geschildert, ebenfalls die FBG- Sensortechnologie eingesetzt, jedoch wird sie speziell für deren Hauptaufgabe benutzt, d. h. die Dehnungsmessung. Die Ausführung besteht aus einem rechteckigen Gehäuse und der Sensor ist an einer Gabellasche befestigt ( Bild 5 ).

2.2 Faser-Bragg-Gitter – Prinzip

Faser-Bragg-Gitter werden durch das Kreieren einer periodischen Variation im Brechungsindex eines Lichtwellenleiters hergestellt. Dies kann durch Bestrahlung der Faser mit starkem UV-Laserlicht [2,3] erfolgen. Faser wandernde Licht wird zum Teil bei den Indexvariationen reflektiert, aber nur bei einem kleinen Wellenlängenbereich, wo konstruktive Störungen auftreten, wird das Licht reflektiert ( Bild 2 ). Die höchste Wellenlänge des reflektierten Lichts ist die so genannte Bragg- Wellenlänge: Das abwärts einer solchen wo L die Gitterphase ist und •n eff der Gleichung (1) kann abgeleitet werden, daß l B von jeder Änderung des Gitters beeinflußt wird, die durch äußere Einflüsse bewirkt wird: die Faserdehn- ung bewirkt Änderungen in beiden Parametern durch die elastooptische Wirkung, während die Temperatur den n eff -Wert durch die thermooptische Wirkung verändert. Ein Beispiel der durch Temperaturschwankungen bewirkten Wellenlängenverschiebung ist im Bild 3 dargestellt. Diese Abhängigkeiten werden verwendet, um sehr kleine jedoch im höchsten Maße zuverlässige und genaue Sensoren für Dehnung und Temperatur [4,5] herzustellen. 2.3 Systemkomponenten In den nachfolgenden Kapiteln werden die verschiedenen Komponenten des gesamten Systems näher beschrieben. der effektive Brechungsindex. Von l B =2•L•n eff (1)

Stahldrähte

Durchmesser

Aluminiumdrähte

Durchmesser

80

EuroWire – November 2007