Was ist ein guter Sensor für die Temperaturmessung bei Transformatoren? Ausführlicher Vergleich von PT100, mechanischem Messgerät und faseroptischer Temperaturmessung

Analyse der drei gängigsten Methoden zur Überwachung der Temperatur von Transformatorenölen: von der traditionellen mechanischen bis zur faseroptischen Messung

Da der Transformator das Herzstück des Stromnetzes ist, steht die Temperatur des Isolieröls in direktem Zusammenhang mit der Betriebssicherheit und der Lebensdauer des Geräts. Eine hohe Öltemperatur führt zu einer beschleunigten Alterung der Isolierung und sogar zu einem Ausfall. Gegenwärtig werden zur Überwachung der Transformatoröltemperatur hauptsächlich mechanische, elektronische (PT100) und fortschrittliche faseroptische Temperaturmessverfahren eingesetzt.

Dieser Artikel befasst sich mit den Grundsätzen, Vor- und Nachteilen sowie den Anwendungsszenarien dieser drei Techniken.

1. mechanische Thermometer (Druck/Bimetall)

Dies ist die traditionelle Transformator “Thermometer”, in der alten und kleinen und mittleren Transformatoren sind sehr häufig, die typischen Vertreter istBWYvielleichtBWRSerien-Ölstandsthermostat.

• Arbeitsprinzip: die wichtigste Verwendung von Temperatur-Pakete innerhalb der temperaturempfindlichen Medium (Flüssigkeit oder Gas) durch thermische Ausdehnung, durch die Kapillare wird auf den Druck des elastischen Elements (Rohrfeder) übertragen werden, um so den Zeiger zu fahren, um die Temperatur anzuzeigen. In einigen kleinen Transformatoren werden auch Bimetallthermometer verwendet.

• Vorteile:

  • Hohe Zuverlässigkeit: Rein mechanische Struktur, ist nicht auf externe Stromversorgung angewiesen, auch wenn die gesamte Station Verlustleistung kann intuitiv im Feld gelesen werden.

  • Primärer Schutz: In der Regel mit Alarm- und Auslösekontakten (Hard Nodes), die direkt mit dem Regelkreis verbunden sind, ist ein wichtiger Teil des nicht-elektrischen Schutzes des Transformators.

  • Geringe Kosten: Einfach zu warten und weniger teuer.

• Beschränkungen:

  • Begrenzte Präzision: Mechanische Antriebe sind fehleranfällig und haben eine langsame Reaktionszeit.

  • Einzelne Funktion: Normalerweise kann nur die obere Öltemperatur gemessen werden, was eine digitale Präzisionsfernanalyse erschwert.

2. elektronische Temperatursensoren (PT100/ RTD)

Mit dem zunehmenden Automatisierungsgrad von Umspannwerken können rein mechanische Anzeigen die Anforderungen von SCADA-Systemen (Datenerfassungs- und Überwachungssysteme) nicht mehr erfüllen, und der PT100 ist zur Hauptstütze der digitalen Überwachung geworden.

• Funktionsprinzip: die Verwendung des Metalls Platin (Pt) Widerstandswert mit Temperaturänderungen und lineare Veränderung der Eigenschaften des PT100, das heißt, bei 0 ℃ Widerstandswert von 100 Ω. Durch den Sender wird in eine Standard-Widerstandssignal 4-20mA Stromsignal oder Modbus digitale Signalübertragung an den Hintergrund umgewandelt werden.

• Vorteile:

  • Hohe Präzision und gute Linearität: Großer Messbereich und hohe Genauigkeit innerhalb der Betriebstemperaturzone.

  • Einfache Integration: Bequemer Zugang zu integrierten Automatisierungssystemen für die Fernüberwachung in Echtzeit und die Trendanalyse historischer Daten.

• Beschränkungen:

  • Schwache Anti-Interferenz-Fähigkeit: In der Umgebung des Transformators herrschen starke elektromagnetische Felder, und Metallleitungen und -sonden neigen dazu, Störspannungen zu induzieren, was zu Sprüngen oder Verzerrungen in den Messdaten führt und hervorragende Abschirmungsmaßnahmen erfordert.

  • Risiken bei der Isolierung: Als metallischer Leiter kann er für eine direkte Messung nicht tief in den Hochspannungsbereich innerhalb der Transformatorwicklungen eindringen und kann in der Regel nur zur Messung der Temperatur der Kesselwand oder des oberen Öls verwendet werden.

3. faseroptische Temperaturmesstechnik (Fluoreszenzfaser/Gitterfaser)

Die faseroptische Temperaturmessung stellt in Szenarien wie Höchstspannung, großen Haupttransformatoren und Szenarien mit hohen Anforderungen an die Intelligenz den aktuellen Stand der Technik dar. InsbesondereFluoreszierende faseroptische TemperaturmessungTechnologie, die für ihre einzigartigen Isolationseigenschaften bekannt ist.

• Wie es funktioniert:

  • Prinzip des Fluoreszenznachleuchtens: Die fluoreszierende Substanz am Ende der Sonde wird durch das gepulste Licht angeregt und sendet ein Nachleuchten aus, dessen Lebensdauer (Abklingzeit) monoton mit der Temperatur zusammenhängt. Durch die Berechnung der Abklingzeit kann die Temperatur genau bestimmt werden.

• Zentrale Stärken:

  • Eigensicher (hohe Isolierung) Die optische Faser besteht aus Siliziumdioxid, das vollständig isoliert und passiv ist. Das bedeutet, dass sieDirekt in die Wicklungen des Transformators eingebettet(d.h. “Wicklungs-Hotspot”-Überwachung), was mit PT100 und mechanischen Thermometern absolut unmöglich ist.

  • Elektromagnetische Störfestigkeit: Die optische Signalübertragung ist völlig frei von Störungen durch starke elektromagnetische Felder des Transformators, die Daten sind stabil und zuverlässig, und es ist keine Abschirmschicht erforderlich.

  • Langlebigkeit: Sie sind korrosions- und hochdruckölbeständig und in der Regel für eine Lebensdauer von bis zu 30 Jahren ausgelegt, was der Lebensdauer des Transformators entspricht.

• Anwendbare Szenarien:

  • Notwendigkeit einer direkten ÜberwachungHeißpunkttemperatur der Wicklung(Winding Hot Spot) Haupttransformator.

  • Stromrichtertransformatoren oder Höchstspannungsgeräte mit extrem komplexen elektromagnetischen Umgebungen.

Zusammenfassung und Auswahlempfehlungen

Schlussfolgerung:

Beim Bau moderner intelligenter Umspannwerke sind diese drei Methoden oft nicht “das eine oder das andere”, sondern ergänzen sich und existieren nebeneinander. Mechanische Thermometer werden in der Regel für die Vor-Ort-Anzeige und den Basisschutz konfiguriert, PT100 wird für die Fernübertragung der oberen Öltemperatur verwendet, und faseroptische Temperaturmesssysteme werden eingeführt, um die Temperaturen der heißesten Punkte der Wicklungen, des Herzstücks des Transformators, genau zu überwachen, um die Überlastbarkeit und die Lebensdauer der Isolierung des Transformators genau zu beurteilen.