【摘 要】
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高温超导电缆具有高载流、低损耗的优势,但超导电缆失超会给电缆本身和电网安全运行带来严重后果。超导电缆温度越阈是判断超导电缆是否失超的重要指标。目前的温度检测手段通常只测量超导电缆端口温度,很难实现对其局部和全线温度的测量。因此,迫切需要覆盖超导电缆沿线的有效且可靠的测温技术手段。针对长距离超导电缆的测温需求,本文对百米级分布式光纤在液氮温区下的工程化应用进行了研究,完成的主要工作和取得的主要成果如
【基金项目】
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国家重点研发计划（编号:2021YFB3800200）；
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高温超导电缆具有高载流、低损耗的优势,但超导电缆失超会给电缆本身和电网安全运行带来严重后果。超导电缆温度越阈是判断超导电缆是否失超的重要指标。目前的温度检测手段通常只测量超导电缆端口温度,很难实现对其局部和全线温度的测量。因此,迫切需要覆盖超导电缆沿线的有效且可靠的测温技术手段。针对长距离超导电缆的测温需求,本文对百米级分布式光纤在液氮温区下的工程化应用进行了研究,完成的主要工作和取得的主要成果如下:（1）搭建了用于30 m三相同轴高温超导电缆的分布式光纤测温系统,并完成了各种工况下的电缆测温试验。提出了基于双端测量的衰减补偿方法和基于最小二乘法的动态校准方法,经过补偿和校准后,光纤能够检测到试验期间的温度波动。试验表明,光纤沿线测温误差保持在±1 K以内。（2）结合超导电缆的低温运行环境,确定了适用于长距离超导电缆测温需求的光纤型号。实验研究了涂层材料、封装结构型式等因素对光纤低温损耗的影响,提出了光纤结构优化改进方式,给出了适用于长距离超导电缆测温的光纤型号——Φ1.1mm SS316螺管型光纤,并通过力学性能测试,确定了该型号光纤的机械强度。（3）考虑超导电缆低温运行的密封要求,设计了基于贯通器连接的SS316螺管型光纤引出方案。低温测试结果表明,贯通器在77～300 K温度范围内的插入损耗始终保持在1 d B之内,满足测温解调所需的信号精度要求。（4）针对超导电缆失超监测对测温的准确度要求,研究了封装结构、解调仪配置等因素对温度分布曲线随时间和空间波动程度的影响。结果表明,当运行配置参数为空间分辨率2 m、取样间隔1 m、采样周期为60 s时,光纤测温能兼顾超导电缆监测保护和测温精度要求。
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