Точечный волоконно-оптический датчик электрической дуги

В апреле 2017 года компания Broadcom объявила о выпуске точечного волоконно-оптического датчика (ВОД) электрической дуги на основе пластикового оптического волокна (POF). Тем самым компания расширила свою линейку специализированных компонентов для оптических систем дуговой защиты комплектных распределительных устройств (КРУ) электрических подстанций.

Новые компоненты – точечный датчик AFBR-S10PS010Z и оптический коннектор AFBR-S10PS011Z – полностью совместимы с уже выпускаемыми компонентами. Совместное использование датчиков обоих типов (точечного и линейного) позволяет создать надежную, эффективную и гибкую систему дуговой защиты.

Компоненты Broadcom для систем дуговой защиты

Оптические датчики электрической дуги пользуются популярностью среди разработчиков систем дуговой защиты, прежде всего, благодаря чрезвычайно низкому времени срабатывания и высокой надежности. Именно поэтому в 2015 году компания Broadcom (ранее – Avago), много лет выпускающая компоненты для индустриальных линий связи на пластиковом оптоволокне, разработала линейку продукции для линейного оптического датчика электрической дуги на базе POF.

Напомним, что линейным оптическим датчиком называют датчик на основе отрезка оптоволокна в прозрачной оболочке, собирающего оптическое излучение своей поверхностью. Точечный датчик регистрирует излучение в ограниченном телесном угле и может представлять собой полупроводниковый фотоэлемент (фотодиод, фототранзистор…) либо устройство на основе некоторой оптической системы, состоящей из линз и других компонентов. Линейный оптический датчик имеет ряд достоинств, среди которых можно выделить большую область обзора, низкий риск затенения и возможность размещения одного датчика в нескольких отсеках КРУ. В то же время использование одних лишь линейных датчиков неэффективно с точки зрения определения места возникновения дугового замыкания. Точнее локализовать место аварии позволяют точечные датчики. Поэтому разработчики систем дуговой защиты зачастую используют датчики обоих типов.

Основным элементом линейного оптического датчика Broadcom, анонсированного около двух лет назад, является POF кабель в прозрачной оболочке AFBR-TUS500Z. Отрезок кабеля располагают в отсеках КРУ, и в случае возникновения электрический дуги оптическое излучение от ее вспышки собирается прозрачным кабелем и передается по пластиковому оптоволокну на устройство обработки. В качестве приемника оптического сигнала используется трансивер AFBR-S10TR001Z, который преобразует его в электрический сигнал. В случае обнаружения электрической дуги срабатывает релейная защита, предотвращающая возникшее дуговое короткое замыкание. Передающая часть трансивера служит для диагностики работоспособности датчика (передача heartbeat-сигнала). Для упрощения процесса проектирования системы выпускается отладочный набор AFBR-S10EB001Z. В качестве соединительных компонентов системы используются изделия линейки Versatile Link.

Подробнее об оптических системах дуговой защиты, их разновидностях, а также особенностях линейного датчика на основе компонентов Broadcom Вы можете узнать из следующих статей, опубликованных на нашем сайте:

1. «Оптические датчики для систем дуговой защиты комплектных распределительных устройств»
2. «Датчик обнаружения электрической дуги на основе пластикового оптического волокна»

Точечный оптический датчик Broadcom

Новый точечный датчик Broadcom позволяет создать более гибкую систему дуговой защиты, используя те же компоненты, что и для линейного датчика. Новыми являются только сам датчик AFBR-S10PS010Z, а также специальный оптический коннектор AFBR-S10PS011Z, при помощи которого происходит соединение датчика с POF кабелем.

Работа нового датчика выглядит следующим образом. Головка датчика собирает оптическое излучение вспышки электрической дуги, которое передается по пластиковому оптоволокну на устройство обработки.

Датчик AFBR-S10PS010Z спроектирован таким образом, что становится возможным постоянно контролировать его работоспособность. Этому также способствует особая конструкция коннектора AFBR-S10PS011Z. Это дуплексный коннектор с одним наконечником. С его помощью к датчику можно присоединить не симплексный, а дуплексный POF кабель. Одно волокно («передающее») используется для передачи тестового (heartbeat) сигнала, который, переотражаясь внутри головки датчика, попадает во второе волокно («приемное»), ведущее к устройству обработки информации. По этому же «приемному» волокну распространяется оптическое излучение дуговой вспышки в случае возникновения электрической дуги.

Датчик имеет угол обзора 2π (полусфера), а его чувствительность практически одинакова по всем направлениям. Этот параметр является одним из ключевых для точечных датчиков, поскольку область обзора каждого датчика влияет на их общее количество, а также на надежность работы всей системы.

В качестве активной части датчика может использоваться тот же самый трансивер, что и для линейного датчика, – AFBR-S10TR001Z. Трансивер посылает и принимает heartbeat-сигналы, а также анализирует излучение, попавшее в головку датчика извне. Таким образом, для проектирования как линейного, так и точечного датчика можно использовать один и тот же набор компонентов Broadcom (трансивер, отладочный набор, POF кабель, коннекторы).

Также стоит отметить простоту установки датчика AFBR-S10PS010Z. Благодаря тому, что присоединение кабеля осуществляется при помощи разъемного соединителя AFBR-S10PS011Z, датчик Broadcom является пока единственным точечным датчиком электрической дуги, который можно устанавливать в отсек КРУ до присоединения кабеля. Внутри КРУ датчик фиксируется при помощи кабельной стяжки или же устанавливается в отверстие механической конструкции.

Монтаж коннектора AFBR-S10PS011Z на POF кабель также отличается простотой и может проводиться в полевых условиях. Весь процесс сводится к зачистке POF кабеля от внешней оболочки 2,2 мм и ручной полировке торца коннектора. Самозащелкивающийся корпус коннектора надежно фиксирует коннектор на кабеле, исключая необходимость в обжимном инструменте.

Broadcom также предлагает удобный набор для установки точечных датчиков AFBR-S10PS012Z, включающий в себя 50 коннекторов AFBR-S10PS011Z и 3 полировальных набора. Каждый полировальный набор содержит оправку для полировки коннектора и две полировальные пленки с зернистостью 600 грит и 3 мкм.

Broadcom выпустил подробную инструкцию по монтажу коннектора AFBR-S10PS011Z на POF кабель и установке датчика AFBR-S10PS010Z внутри отсека КРУ. Инструкцию можно скачать здесь.

_______

Ознакомиться с полной номенклатурой компонентов Broadcom для систем дуговой защиты Вы можете в соответствующем разделе. Для получения технической консультации и приобретения компонентов обращайтесь к нашим специалистам.