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Recent progress in the development of ultrasonic fibre-optic sensors for detecting acoustic emission from partial discharge in elastomeric insulations is presented. These sensors are an important part of a proposed comprehensive scheme for the fibre-optic monitoring of cable accessories. After specifying the underlying design goals the improved fibre-optic sensor design is outlined. It is experimentally shown that it offers about ten-fold improvement over a previously investigated resonant cantilever-type design in terms of detection limit, making it competitive with conventional piezoelectric transducers, however with the added compatibility with strong electrical fields and electromagnetically noisy environments.
In high-voltage facilities of power stations and transmission networks, discharge activities leading to catastrophic failure can occur. Early detection of partial discharges (PD) in polymeric insulations of HV cable terminations and joints is therefore increasingly important. This paper describes a monitoring methodology to detect PD activity in silicone elastomer by two independent fibre-optic sensor types. Fluorescent fibre-based sensors are sensitive to plasma optical emission already at the onset of PD while an acoustic fibre-optic sensor responds to acoustic emission from the PD during its progression. The sensitivities of both sensor types are compared, and it is demonstrated that they provide complementary information for fibre-optic sensor-based monitoring of high-voltage cable accessories.© (2012) COPYRIGHT Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). Downloading of the abstract is permitted for personal use only.
Konventionelle elektrische Verfahren zur Erfassung von Teilentladungen (TE) in hochspannungstechnischen Bauteilen und Betriebsmitteln erfordern elektromagnetisch ungestörte Messbedingungen und sind für die Überprüfung von Anla-gen während des laufenden Betriebs nicht unproblematisch. Daher werden für Prüfung und Überwachung im Feld zu-nehmend unkonventionelle elektromagnetische (HF, VHF, UHF) und akustische Detektionsverfahren eingesetzt. Wegen ihrer prinzipiellen Immunität gegen elektromagnetische Störungen sind darüber hinaus faseroptische Verfahren der TE-Detektion in Erprobung. Im vorliegenden Beitrag werden zwei Typen akustisch-faseroptischer Sensoren (a-FOS) vorgestellt und auf ihre Eignung untersucht, Teilentladungen in elastomeren Isolierkörpern, wie etwa Silikon-Feldsteuerelementen von Kabelgarnituren, zu detektieren. Die hier präsentierten Laborergebnisse zeigen, dass die zur Detektion von TE mit kritischer Intensität (z.B. in Kabelgarnituren) notwendige Empfindlichkeit erreicht werden kann. Darauf basierend wird das Potential der faseroptisch-akustischen Detektion von TE in der hochspannungstechnischen Zustandsüberwachung allein und in Kombination mit fasergekoppelten fluoreszenzoptischen Sensoren diskutiert.
Fibre-optic acoustic detection of damage processes in elastomeric insulation under AC and DC stress
(2013)