THE IMPACT OF TEMPERATURE AND STRAIN FORMATIONS ON YOUNG
AND SHEAR MODULI IN USAGE OF OPTICAL FIBER DISTRIBUTED SENSING
FOR POWER CABLES
Journal Name:
- Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi
Key Words:
Keywords (Original Language):
Author Name | University of Author | Faculty of Author |
---|---|---|
Abstract (2. Language):
In this study, a novel method that can be used for sensing temperature and strain changes simultaneously occurred along the XLPE insulated high voltage (HV) cables has been proposed. In this method, optical fiber distributed sensing principle based on the temperature dependence of Brillouin power changes and the temperature and intrinsic thermal strain dependencies of Young modulus and Shear modulus of the sensing fiber have been utilized. The cable model used in this study has been based on an XLPE insulated 89/154 kV power cable with a conductor cross-sectional area of 630 nurf and a length of 2 km, which has been laid under 1.5 m of a sandy ground of Bursa with an ambient temperature of 20 °C in July. The sensing fiber is a single mode fiber at 1550 nm. While temperature sensitivity of the Young modulus has been determined as -2.33 x 10"6 %/°K in the operation temperature region of the power cable, that of the Shear modulus has been obtained as -6.67 x 10"7 %/°K. Furthermore, strain sensitivities of Young and Shear moduli at the hottest point of the power cable have been obtained as 5.7154 x 10"4 % and 3.0502 x 10"4 %, respectively. In the operation regime of the cable, ~ 26.83 strain variation has been occurred for a 1 °K variation in the temperature along the cable. Both theoretical computations and simulation results show that it is a more efficient method to utilize strain and temperature sensitivities of the Young modulus in gathering information about the lifespan and the capacity of the power cable with respect to thats of the Shear modulus.
Bookmark/Search this post with
Abstract (Original Language):
Bu çalışmada, XLPE yalıtkanlı yüksek gerilim (YG) kablolarında oluşan eşzamanlı sıcaklık ve gerginlik değişimlerinin algılanmasında kullanılabilecek yeni bir yöntem önerilmiştir. Bu yöntemde, Brillouin güç değişimlerinin sıcaklık bağımlılığını esas alan optik fiberli dağınık algılama prensibi ile algılayıcı fiberin Young modülü ve Shear modülünün, sıcaklık ve sıcaklık kaynaklı içsel gerginlik bağımlılığından yararlanılmıştır. Çalışmada model olarak, Temmuz ayında Bursa bölgesinde 20 °C ortam sıcaklığına sahip 1,5 m derinlikli kumlu toprak altına serilmiş, 2 km uzunluklu, 630 mm2 iletken kesitli, XLPE yalıtkanlı 89/154 kV YG kablosu esas alınmıştır. Algılayıcı fiber, 1550 nm'de tek modlu optik fiberdir. Young modülü sıcaklık duyarlılığı YG kablosunun çalışma sıcaklığı bölgesinde - 2,33 x 10"6 %/°K iken, Shear modülünde -6,67 x 10"7 %/°K şeklinde elde edilmiştir. Ayrıca, Young modülü gerginlik duyarlılığı ile Shear modülü gerginlik duyarlılığı, YG kablosu üzerindeki en sıcak noktada sırasıyla % 5,7154 x 10"4 ve % 3,0502 x 10"4 olarak bulunmuştur. Kablo çalışma rejiminde iken, sıcaklıktaki 1 °K değişime karşılık kablo boyunca ~ 26,83 gerginlik değişimi meydana gelmiştir. Gerek teorik hesaplamalar gerekse benzetim sonuçları, Young modülü sıcaklık ve gerginlik duyarlılıklarından yararlanmanın, kablo çalışma süresi ve kapasitesi hakkında bilgi edinilmesi açısından Shear modülü sonuçlarına göre daha etkin bir yöntem olduğunu göstermektedir.
- 3