HGÜ- (Hochspannungs-Gleichstrom-) und HVAC- (Hochspannungs-Wechselstrom-)Erdkabel sind wesentliche Geräte für Stromübertragungs- und -verteilungssysteme und werden häufig in Energieübertragungs- und -verteilungssystemen eingesetzt. Diese Kabel werden typischerweise unter der Erde verlegt und verbinden verschiedene Kraftwerke, Umspannwerke und elektrische Einrichtungen.
Der zuverlässige Betrieb von Erdkabeln ist entscheidend für die stabile Stromversorgung des elektrischen Systems. Allerdings machen die Komplexität der unterirdischen Umgebung und die mit dem langfristigen Kabelbetrieb verbundenen Herausforderungen die Kabelüberwachung zu einer zentralen Aufgabe. Herkömmliche Überwachungsmethoden haben oft Schwierigkeiten, zeitnahe und genaue Informationen zum Kabelzustand zu erhalten, sodass eine fortschrittlichere und zuverlässigere Überwachungslösung erforderlich ist.
Die Distributed Temperature Sensing (DTS)-Technologie hat sich als effektive Lösung für die Überwachung von HGÜ/HVAC-Erdkabeln erwiesen. Diese Technologie nutzt faseroptische Sensoren, die entlang der Kabel installiert sind, um die Temperaturänderungen in Echtzeit und kontinuierlich zu überwachen. Durch die Messung der Schwankungen der optischen Eigenschaften der Faser ist es möglich, auf die Temperaturverteilung der Kabel zu schließen und potenzielle Probleme umgehend zu erkennen.
Der Einsatz verteilter Glasfaserüberwachungstechnologie in unterirdischen HGÜ-/HVAC-Stromkabeln ermöglicht die Echtzeitüberwachung der Kabeltemperatur und die Erkennung von Anomalien und erhöht so die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Stromsystems.
Glasfaserinstallation: Glasfasersensoren werden an Schlüsselpositionen und Abschnitten von unterirdischen Stromkabeln installiert. Die Faser kann die gesamte Länge der Kabel abdecken, um eine kontinuierliche Überwachung von Temperatur und Dehnung zu ermöglichen. Mit verschiedenen Installationsmethoden kann die Faser sicher an der Oberfläche oder im Kabelinneren befestigt werden.
Temperatur- und Dehnungsüberwachung: Die Echtzeitüberwachung von Temperatur- und Dehnungsschwankungen in den Stromkabeln erfolgt mithilfe von Glasfasersensoren. Diese Sensoren können die Temperatur und Spannung an der Oberfläche oder im Inneren der Kabel messen und so genaue Echtzeitdaten liefern. Diese Daten helfen dabei, den Betriebsstatus des Kabels, die Lastbedingungen und potenzielle Probleme zu verstehen.
Hotspot-Erkennung: Verteilte faseroptische Temperaturerfassungssysteme können Temperatur-Hotspots innerhalb der Kabel identifizieren, bei denen es sich um Bereiche mit ungewöhnlich hohen Temperaturen handelt. Diese Hotspots können auf Kabelfehler, Lastüberlastung oder andere Probleme hinweisen. Durch die schnelle Erkennung und Verwaltung dieser Hotspots können Kabelausfälle und Unfälle verhindert werden.
Warn- und Alarmsystem: Das verteilte faseroptische Temperaturerfassungssystem kann mit Warn- und Alarmfunktionen basierend auf vordefinierten Temperatur- und Dehnungsschwellenwerten ausgestattet werden. Wenn die Temperatur oder Belastung die festgelegten Schwellenwerte überschreitet, löst das System Warnungen und Alarme aus und fordert die Bediener auf, geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um den sicheren Betrieb der Kabel zu gewährleisten.
Datenerfassung und -analyse: Die von den faseroptischen Sensoren erfassten Temperatur- und Dehnungsdaten werden an das Datenerfassungssystem übertragen und mithilfe einer Analysesoftware verarbeitet und analysiert. Durch die Datenanalyse können der Betriebsstatus der Kabel, die Lasteigenschaften und potenzielle Probleme verstanden werden, was die Entwicklung geeigneter Wartungs- und Managementstrategien ermöglicht.
Fernüberwachung und -steuerung: Das verteilte faseroptische Temperaturerfassungssystem kann mit einer Fernüberwachungsplattform verbunden werden, was eine Fernüberwachung und -steuerung ermöglicht. Betreiber können aus der Ferne auf Überwachungsdaten zugreifen, Echtzeit-Einblicke in den Temperatur- und Belastungsstatus der Kabel erhalten und notwendige Maßnahmen ergreifen, um den stabilen Betrieb des Stromsystems sicherzustellen.
Die verteilte Glasfaser-Überwachungstechnologie für HGÜ/HVAC-Erdkabel bietet Echtzeit-Temperatur- und Dehnungsüberwachungsfunktionen und erhöht so die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Stromübertragung. Diese Lösung findet breite Anwendung im Bereich der Energieübertragung, insbesondere bei der Hochspannungsfernübertragung und unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen, und trägt wesentlich zur Vermeidung von Kabelausfällen, zur Optimierung des Betriebs und zur Verbesserung der Systemzuverlässigkeit bei.