مستشعرات مراقبة درجة حرارة المحولات المغمورة بالزيت

̄ ̄ ̄ ̄7 أغسطس 2025 7 أغسطس 2025 09:26:43

油浸式变压器以绝缘油作为冷却和绝缘介质，广泛应用于电力系统的输电、配电环节。其运行温度（尤其是绕组和油温）直接影响绝缘油的老化速度和设备寿命，温度过高可能导致油质劣化、绝缘击穿甚至火灾。مستشعر درجة الحرارة作为油浸式变压器状态监测的核心组件，能实时捕捉温度变化，为散热控制、故障预警提供关键数据，是保障设备安全运行的重要手段。

一、油浸式变压器温度监测的特殊性

与干式变压器相比，油浸式变压器的温度监测需适应其油介质环境、高温高压、密封结构等特点：

绝缘油在运行中会循环流动，温度分布受油循环影响（顶层油温通常高于底层）；
绕组温度是核心监测指标，但绕组浸于油中，直接测量难度大（需穿透绝缘层或依赖间接推算）；
传感器需耐受绝缘油的化学腐蚀（如矿物油、合成油），并适应 - 30℃~150℃的温度范围；
部分场景需防爆设计（如油枕、油箱等密封空间，避免火花引发油蒸气爆炸）。

二、常见温度传感器类型及特点

油浸式变压器的温度传感器需兼顾测量精度、环境适应性和安装便利性，常见类型如下：

1. 铂电阻传感器（Pt100）

النظرية：基于铂金属电阻随温度线性变化的特性（0℃时电阻 100Ω），通过测量电阻值换算温度。
الخصائص::

精度高（误差≤±0.1℃~±0.5℃），线性度好，适合油温、绕组表面等直接接触式测温；
稳定性强，寿命长（可达 10 年以上），可耐受绝缘油的长期浸泡（需封装耐腐蚀外壳）；
需有线传输，易受电磁干扰（需金属屏蔽线），且体积较小（直径 5~10mm），适合嵌入油箱或油枕。
السيناريوهات القابلة للتطبيق::
油箱顶层油温监测（直接浸入油中，反映整体散热状态）；
绕组表面温度（通过绝缘支架固定于绕组外侧，需做绝缘处理）。

2. 热电偶传感器（K 型、E 型）

النظرية：两种不同金属组成回路，温度差产生热电势（塞贝克效应），通过电势值换算温度。
الخصائص::

测温范围宽（-200℃~1300℃），可适应变压器短时过载的高温场景（如绕组短时超温至 200℃）；
结构简单、成本低，耐振动和冲击，金属外壳封装后可耐油腐蚀；
精度较低（误差 ±1℃~±3℃），需冷端补偿（环境温度影响测量），线性度差于铂电阻。
السيناريوهات القابلة للتطبيق::
油箱底层油温、铁芯温度等非高精度需求的监测；
作为铂电阻的备份传感器，用于极端温度下的冗余监测。

3. 油温控制器内置传感器（压力式温度计）

النظرية：传统机械式测温装置，由温包（感温元件）、毛细管和表头组成。温包内充有感温介质（如乙醚、酒精），温度变化时介质膨胀 / 收缩，通过毛细管传递压力，驱动表头指针显示温度。
الخصائص::

无需电源，本质安全（无电火花风险），适合防爆场景（如油箱顶部）；
结构坚固，耐油、耐振动，维护简单（寿命可达 15 年以上）；
精度较低（误差 ±2℃~±5℃），响应速度慢（分钟级），无法直接输出电信号（需搭配触点实现简单控制）。
السيناريوهات القابلة للتطبيق::
油浸式变压器的常规油温监测（尤其是中小型变压器），作为主测温手段或备份；
需联动冷却系统（如油泵、风扇）的基础控制场景。

4. 荧光光纤传感器

النظرية：利用荧光材料的 “温度 - 荧光特性” 实现测温。传感器探头内的荧光物质受特定波长的光（如蓝光）激发后发射荧光，其荧光强度衰减速度（寿命）随温度升高而加快，通过检测荧光寿命的变化可精确换算温度。
الخصائص::

抗电磁干扰能力极强（光纤传输光信号，无导电部件），完全适应变压器高压侧强电磁环境；
测量精度高（误差≤±0.5℃），响应速度快（毫秒级），可实时捕捉绕组温度波动；
耐油腐蚀、耐高温（长期工作温度 - 50℃~200℃），探头体积小（直径≤2mm），可嵌入绕组内部而不破坏绝缘；
光纤本身柔韧性好，便于在变压器复杂结构中布线，且本质安全（无电火花风险），适合防爆场景。
السيناريوهات القابلة للتطبيق::
大型油浸式变压器的绕组热点直接监测（能精准反映绕组最高温点，是评估绝缘老化的核心数据）；
对测量精度、抗干扰能力要求极高的场景（如 220kV 及以上等级变压器）；
需长期稳定运行且维护成本低的场合（荧光材料寿命可达 10 年以上）。

5. 红外传感器（非接触式）

النظرية：通过检测设备表面红外辐射能量，换算温度（需穿透مقياس مستوى الزيت玻璃或监测油箱外壁）。
الخصائص::

非接触式测量，无需破坏油箱密封（适合老旧变压器改造）；
安装灵活，可远程监测油箱外壁、油枕油位表面温度；
误差较大（±3℃~±10℃），受环境影响大（如油位计污渍、阳光直射），无法测量内部温度。
السيناريوهات القابلة للتطبيق::
作为接触式传感器的补充，监测油箱整体散热状态；
不便安装接触式传感器的老旧变压器或临时监测场景。

三、关键监测点及安装要求

油浸式变压器的温度分布与油循环、损耗分布密切相关，核心监测点及传感器安装需满足以下要求：

监测点	监测目的	传感器类型推荐	安装要求
أعلى درجة حرارة الزيت	反映变压器整体发热状态（最常用指标）	Pt100、压力式温度计	温包 / 探头浸入油箱顶层油中（深度≥100mm），远离发热源（如绕组）
绕组热点	评估绝缘老化速度（最危险位置）	荧光光纤传感器、Pt100（间接）	荧光光纤探头需嵌入绕组内部（制造时预埋于线饼间隙）；Pt100 可通过顶层油温 + 温升折算（误差较大）
铁芯温度	监测铁芯涡流损耗引发的局部过热	热电偶、Pt100	固定于铁芯夹件，需绝缘封装（避免短路）
درجة الحرارة البيئية	辅助判断散热条件（如环境温度过高）	Pt100	安装于变压器周围 2~3m 处，避免阳光直射

四、选型关键因素

选择油浸式变压器温度传感器时，需结合设备参数、运行环境综合判断：

نطاق درجة الحرارة：覆盖正常运行温度（40℃~100℃）及短时过载温度（如 120℃~150℃）；
精度需求：绕组热点监测需 ±1℃以内（优先荧光光纤），顶层油温可放宽至 ±2℃（Pt100 足够）；
التكيف البيئي：需耐受绝缘油腐蚀（选不锈钢封装）、防爆（如 Ex dⅡCT4 认证）、防水（IP68 防护）；
安装可行性：嵌入绕组需小型化传感器（直径≤5mm），油箱安装需匹配接口（如 M27×2 螺纹）；
信号兼容性：需与温控器、SCADA 系统对接（如 4~20mA、RS485 输出），便于远程监控。

五、温度监测系统的典型配置

油浸式变压器的温度监测系统通常由 “传感器 + 温控器 + 执行器” 组成：

传感器：采集顶层油温、绕组温度（直接或间接）；
ترموستات：接收传感器信号，显示温度并设定阈值（如 80℃启动风机、100℃报警、130℃跳闸）；
执行器：联动冷却设备（油泵、风扇），超温时自动启动降温，极端情况触发保护跳闸。

注：大型变压器常采用 “荧光光纤直接测绕组 + Pt100 测油温” 的组合方案，兼顾精度与可靠性。

الملخصات

油浸式变压器的温度传感器需适应油介质、高温高压等特殊环境，Pt100因精度与性价比平衡，是顶层油温监测的首选；مستشعرات الألياف البصرية الفلورية凭借抗电磁干扰强、精度高、可嵌入绕组的优势，成为绕组热点直接测量的理想选择；موازين حرارة الضغط则在中小型变压器中仍广泛应用（本质安全、维护简单）。实际选型需结合设备规模、监测目标及成本，确保温度数据准确可靠，为变压器的安全运行提供保障。