Diagnostika částečných výbojů v kompozitech s využitím optických FBG struktur

Bc. Jan KOMÍN

Master's thesis

Diagnostics of partial discharges in composites using optical FBG structures

Abstract:

Předložená diplomová práce se zabývá detekcí částečných výbojů pomocí optických vláken se zabudovanou FBG mřížkou. V současné době je detekce částečných výbojů velmi rozmanitá, avšak detekce pomocí optických vláken se speciálně vytvořenou mřížkou je víceméně neznámá. Hlavním cílem práce je představit problematiku částečných výbojů, jejich rozdělení, charakteristiku a jak se projevují. Jsou uvedeny i běžné metody jejich detekce. Práce pokračuje představením pojmu FBG. Pomocí principiálního schéma je nastíněna funkce optických vláken s Braggovou mřížkou. Pro pochopení bylo důležité uvést fotocitlivost mřížky a metody výroby vláknových mřížek FBG. Spíše pro zajímavost je uvedená metoda detekce pomocí akustické emise, která by v budoucnosti mohla být pro výzkum také zajímavá. Nejdůležitější částí diplomové práce je navržení modelu, ve kterém je umístěno optické vlákno s FBG mřížkou. Vlákno je připevněno uvnitř tubusu mezi uspořádáním hrot-deska, kde dochází ke korónovému výboji. Pro měření částečných výbojů byla využita globální galvanická metoda. Konkrétně paralelní spojení zkušebního obvodu se snímací impedancí. Dalším důležitým článkem měření je vyhodnocovací zařízení FBGuard. Zařízení provádí spektrální analýzu a díky TCP/IP protokolu bylo možné výsledky měření sledovat v reálném čase přes počítač. Naměřená data byla uložena na integrovaném SSD, ze kterých byly vytvořeny grafy. Výsledky grafů dokázaly časovou závislost mezi přiloženým napětím a částečnými výboji měřených elektrickou a optickou metodou.

Abstract:

The presented master thesis deals with the detection of partial discharges using optical fibers with a built-in FBG grating. Currently, the detection of partial discharges is very diverse, but detection using optical fibers with a specially designed grating is more or less unknown. The main goal of this thesis is to present the issue of partial discharges, their distribution, characteristics and how they manifest themselves. Common methods of their detection are also given. The work continues with the introduction of the term FBG. The function of optical fibers with a Bragg grating is outlined using a basic scheme. For understanding, it was important to state the photosensitivity of the grid and the methods of manufacturing FBG fiber grids. Rather interesting is the mentioned method of detection using acoustic emission, which could be interesting for research in the future. The most important part of the master thesis is the design of a model in which an optical fiber with an FBG grating is placed. The fiber is attached inside the tube between the tip and the plate where the corona discharge occurs. The global galvanic method was used to measure partial discharges. Specifically, a parallel connection of the test circuit with the sensing impedance. Another important measurement element is the FBGuard evaluation device. The device performs spectral analysis and thanks to the TCP/IP protocol, it was possible to monitor the measurement results in real time via a computer. The measured data were stored on an integrated SSD, from which graphs were created. The results of the graphs proved the time dependence between the applied voltage and the partial discharges measured by the electrical and optical methods.

Keywords

FBG, částečný výboj, optické vlákno, optická vláknová mřížka, Braggova rezonanční vlnová délka, akustická emise, interference

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 5. 2022

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Josef Pihera, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Commercial Electrical Engineering