Temperaturüberwachungssensoren für Öltransformatoren

I. Spezifität der Temperaturüberwachung von ölgefüllten Transformatoren

• Das Isolieröl zirkuliert während des Betriebs, und die Temperaturverteilung wird durch die Ölzirkulation beeinflusst (die Temperatur der oberen Schicht ist normalerweise höher als die der unteren Schicht);
• Die Wicklungstemperatur ist der wichtigste Überwachungsindikator, aber die Wicklungen sind in Öl getaucht, was eine direkte Messung erschwert (man muss die Isolierung durchdringen oder sich auf eine indirekte Extrapolation verlassen);
• Der Sensor muss gegen die chemische Korrosion von Isolierölen (z.B. Mineralöl, synthetisches Öl) beständig sein und sich an einen Temperaturbereich von - 30°C bis 150°C anpassen;
• Einige Szenarien erfordern eine explosionssichere Konstruktion (z. B. abgedichtete Räume wie Ölkissen und Tanks, um funkeninduzierte Öldampfexplosionen zu vermeiden).

Zweitens: Gängige Temperatursensortypen und -merkmale

1. platinhaltige Widerstandssensoren (Pt100)

• Hohe Präzision (Fehler ≤ ± 0,1 ℃ ~ ± 0,5 ℃), gute Linearität, geeignet für Öltemperatur, Wicklungsoberfläche und andere direkte Kontakttemperaturmessung;
• Stabil, lange Lebensdauer (bis zu 10 Jahre oder mehr), kann langfristiges Eintauchen in Isolieröl überstehen (korrosionsbeständiges Gehäuse muss gekapselt werden);
• Es muss über Kabel übertragen werden, ist anfällig für elektromagnetische Störungen (Metallabschirmung erforderlich) und hat eine geringe Größe (Durchmesser 5-10 mm), die sich für den Einbau in Kraftstofftanks oder Ölkissen eignet.
  Anwendbare Szenarien::
• Überwachung der Öltemperatur an der Oberseite des Tanks (direkt in das Öl eingetaucht, was den Gesamtzustand der Wärmeabgabe widerspiegelt);
• Oberflächentemperatur der Wicklung (an der Außenseite der Wicklung mittels eines Isolierbügels befestigt, Isolierbehandlung erforderlich).

2. die Thermoelement-Sensoren (Typ K, Typ E)

• Breiter Temperaturmessbereich (-200℃~1300℃), kann auf die hohe Temperatur des Transformators Kurzzeit-Überlast-Szenarien (wie Wicklung Kurzzeit-Übertemperatur bis 200℃) angepasst werden;
• Einfacher Aufbau, geringe Kosten, resistent gegen Vibrationen und Stöße und resistent gegen Ölkorrosion, wenn sie in einem Metallgehäuse gekapselt sind;
• Geringere Genauigkeit (Fehler ±1℃~±3℃), erfordert Kompensation am kalten Ende (die Umgebungstemperatur beeinflusst die Messung), und die Linearität ist schlechter als beim Platinwiderstand.
  Anwendbare Szenarien::
• Überwachung von nicht hochpräzisen Erfordernissen wie der Öltemperatur am Tankboden und der Kerntemperatur;
• Wird als Ersatzsensor für Platinwiderstände zur redundanten Überwachung bei extremen Temperaturen verwendet.

3) Öltemperaturregler mit eingebautem Sensor (Druckthermometer)

• Keine Stromversorgung erforderlich, eigensicher (keine Gefahr elektrischer Funken), geeignet für explosionsgeschützte Szenarien (z. B. auf Kraftstofftanks);
• Robuste Konstruktion, öl- und vibrationsbeständig, einfache Wartung (Lebenserwartung von 15+ Jahren);
• Geringe Genauigkeit (Fehler ±2℃~±5℃), langsame Reaktionszeit (Minutenniveau), kann keine elektrischen Signale direkt ausgeben (muss zur einfachen Steuerung mit Kontakten gekoppelt werden).
  Anwendbare Szenarien::
• Routinemäßige Öltemperaturüberwachung von ölgefüllten Transformatoren (insbesondere bei kleinen und mittleren Transformatoren) als primäre Temperaturmessung oder als Backup;
• Grundlegende Steuerungsszenarien, bei denen Kühlsysteme (z. B. Ölpumpen, Lüfter) miteinander verbunden werden müssen.

4. fluoreszierende faseroptische Sensoren

• Extrem hohe Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Störungen (Übertragung optischer Signale über Glasfasern, keine leitenden Teile), vollständig angepasst an die Hochspannungsseite des Transformators und die starke elektromagnetische Umgebung;
• Hohe Messgenauigkeit (Fehler ≤±0,5°C), schnelle Reaktionszeit (Millisekunden), Echtzeit-Erfassung von Wicklungstemperaturschwankungen;
• Beständig gegen Ölkorrosion, hohe Temperatur (Langzeitbetriebstemperatur - 50 ℃ ~ 200 ℃), die Sonde ist klein (Durchmesser ≤ 2mm), kann in die Wicklung eingebettet werden, ohne die Isolierung zu beschädigen;
• Glasfaserkabel sind von Natur aus flexibel, so dass sie leicht durch die komplexe Struktur des Transformators verlegt werden können, und sie sind eigensicher (keine Gefahr von elektrischen Funken) für explosionssichere Szenarien.
  Anwendbare Szenarien::
• Direkte Überwachung der Hot Spots der Wicklungen in großen ölgefüllten Transformatoren (was den höchsten Temperaturpunkt der Wicklung genau widerspiegelt und die Kerndaten für die Bewertung der Isolationsalterung darstellt);
• Szenarien, die eine hohe Messgenauigkeit und Störfestigkeit erfordern (z. B. Transformatoren von 220 kV und mehr);
• Wenn ein langfristiger, stabiler Betrieb mit geringen Wartungskosten erforderlich ist (fluoreszierende Materialien können mehr als 10 Jahre halten).

5) Infrarotsensoren (berührungslos)

• Berührungslose Messung ohne Aufbrechen des Tankverschlusses (geeignet für die Nachrüstung von alten Transformatoren);
• Flexible Installation, Fernüberwachung der Außenwand des Tanks, Öl-Kissen Ölstand Oberflächentemperatur;
• Höherer Fehler (±3℃~±10℃), starke Beeinflussung durch die Umgebung (z.B. Verschmutzung der Ölstandsanzeige, direktes Sonnenlicht), keine Möglichkeit zur Messung der Innentemperatur.
  Anwendbare Szenarien::
• Ergänzend zu den Kontaktsensoren wird auch der thermische Gesamtzustand des Tanks überwacht;
• Ältere Transformatoren oder temporäre Überwachungsszenarien, bei denen die Installation von Kontaktsensoren nicht sinnvoll ist.

III. wichtige Überwachungspunkte und Installationsanforderungen

IV. wichtige Faktoren für die Auswahl

1. TemperaturbereichDeckt normale Betriebstemperaturen (40°C bis 100°C) und kurzzeitige Überlasttemperaturen (z.B. 120°C bis 150°C) ab;
2. GenauigkeitsanforderungenWicklungsspitzen müssen mit einer Genauigkeit von ±1°C überwacht werden (fluoreszierende Faseroptik bevorzugt), die Temperatur des Oberöls kann auf ±2°C entspannt werden (Pt100 ist ausreichend);
3. Umweltanpassung: Erfordert Korrosionsbeständigkeit durch Isolieröl (Edelstahlgehäuse optional), explosionssicher (z.B. Ex dⅡCT4-Zulassung), wasserdicht (Schutzart IP68);
4. Durchführbarkeit der InstallationMiniaturisierte Sensoren werden für eingebettete Wicklungen (Durchmesser ≤ 5 mm) benötigt und passende Schnittstellen (z. B. M27 x 2-Gewinde) für die Tankmontage sind erforderlich;
5. Signal-KompatibilitätEs muss mit Thermostaten und SCADA-Systemen (z.B. 4~20mA, RS485-Ausgang) verbunden werden, um die Fernüberwachung und -steuerung zu erleichtern.

V. Typische Konfiguration eines Temperaturüberwachungssystems

• MesswertgeberErfassung der oberen Öltemperatur, der Wicklungstemperatur (direkt oder indirekt);
• ThermostatEmpfängt Sensorsignale, zeigt die Temperatur an und legt Schwellenwerte fest (z.B. 80°C zum Einschalten des Ventilators, 100°C Alarm, 130°C Auslösung);
• StellantriebeKühlung des Gestänges (Ölpumpen, Lüfter), bei Übertemperatur wird automatisch die Kühlung gestartet, bei extremen Bedingungen wird der Schutz ausgelöst.

Zusammenfassungen