EoW November 2007

русский Система контроля натяжения и температуры проводов линий электропередачи Рейнхард Гирбиг и Норберт Финк, компания «Драка комтек Джермани ГмбХ & Ко КГ» (г. Мёнхенгладбах, Германия)

1. Введение Либерализация рынков энергоресурсов, сопровождающаяся увеличением числа ветроэнергетических парков и небольших электростанций, заставляет энергетические компании искать новые подходы к проектированию и эксплуатации воздушных линий электропередачи. Один из таких подходов состоит в оптимизации передачи электроэнергии с использованием существующей инфраструктуры. Основными параметрами при его рассмотрении являются температура проводника и механическое напряжение провода. Они определяют наличие резервов в пропускной способности, которая ограничивается максимально допустимой температурой металлов, критической величиной провисания проводов и воздушным промежутком. До сих пор для эксплуатации воздушных линий электропередачи требуется запас надежности по температуре, которая в настоящее время обычно определяется с использованием фактически устаревших методик расчетов и допущений. Хозяйственное использование резервов существующих линий практически невозможно. оптоволоконная система контроля воздушных линий позволяет производить дистанционное измерение внутренней температуры и механического напряжения проводника в режиме реального времени. Использование такой системы на линиях с высоким уровнем нагрузки внутри электроэнергетической сети обеспечивает окупаемость инвестиций в очень короткие сроки. Она также позволяет обнаружить высокое механическое напряжение, Представленная

возникающее

из-за дает

гололедной возможность

нагрузки, принять

что

предупредительные меры, чтобы исключить повреждение опор. К тому же система помогает проверить планируемые показатели и допущения для расширения электроэнергетической сети. 2. Описание системы 2.1 Общий обзор Существующие способы контроля температуры и механических напряжений в фазных проводах основаны на использовании механических или оптоволоконных систем. Срок эксплуатации и надежность механических систем ограничены, а их точность ниже, чем у оптоволоконных. В оптоволоконных системах в настоящее время используется эффект рамановского рассеяния, при котором отношение интенсивности стоксовой и антистоксовой линии в рассеянном спектре пропорционально температуре. При использовании такой системы [1] обычно приходится полностью заменять фазный провод по всей длине на оптический кабель в фазном проводе (ОКФП), что приводит к удорожанию всей конструкции. проводника и температурой кабельной перемычки, соединяющей две части линии на анкерной опоре, что позволяет обойтись без монтажа нового провода. Вместо замены всего отрезка кабеля задействуется лишь короткая кабельная перемычка, внутри которой находится сенсорный световод. В отличие от оптоволоконной системы, в которой используется эффект Рамана, датчик выполнен на основе Предлагаемая корреляционную температурой система использует связь между

Фазный провод

Соединительный оптоволоконный кабель

Узел «А»

Блок обработки данных

Узел «А»

Разделитель

Соединительный кабель

Перемычка с сенсорными световодами

Рис. 1.

Система

контроля

температуры.

▲

Принципиальная схема

волоконной брэгговской решетки (ВБР), использующей термооптический эффект для измерения температуры. Один конец кабельной перемычки заходит в разделитель, где сенсорный световод стыкуется с обычным волокном, идущим вниз по опоре и служащим для дальнейшей передачи данных, а другой конец соединяется с фазным проводом в обычном порядке. Принципиальная схема системы контроля температуры представлена на рис. 1. За счет дополнительной установки тензодатчиков, также использующих технологию ВБР, и небольшой метеостанции, монтируемой на опоре, была получена комплексная система контроля линии электропередачи. Сигналы, поступающие от датчиков на основе ВБР, могут или обрабатываться

83

EuroWire – ноябрь 2007 г.