¿Cuáles son los tipos de sensores de temperatura para transformadores?

I. ¿Por qué es tan importante controlar la temperatura de los transformadores?

Transformador es el equipo central del sistema de energía, el funcionamiento a largo plazo en alta tensión, alta corriente ambiente, la acumulación de calor es el principal factor causante de fallos. Los estudios han demostrado que el material de aislamiento se calienta cada 6 ° C, la vida útil se acortará en aproximadamente la mitad. Una vez que la temperatura está fuera de control, la luz es acelerar el envejecimiento del aislamiento, acortar la vida útil de los equipos, el pesado es desencadenar un cortocircuito de bobinado, la combustión del transformador e incluso fallo de alimentación a gran escala.

Por ello, el sensor de temperatura del transformador se ha convertido en un "protector de la salud" indispensable para cada transformador. Recoge en tiempo real la temperatura del devanado, del núcleo y del aceite, y el sistema de control de temperatura proporciona una base de datos que activa automáticamente el arranque y la parada refrigerados por aire, la alarma de sobretemperatura e incluso la desconexión de emergencia.

Este artículo presentará sistemáticamente las seis categorías principales actuales de sensores de temperatura de transformadores, centrándose en el análisis del umbral técnico superior del esquema de medición de temperatura por fibra óptica, y proporcionará consejos prácticos sobre la selección, para ayudar a los ingenieros y al personal de compras a encontrar rápidamente el producto adecuado para sus proyectos.

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II. Visión general de los seis tipos principales

Según el principio de funcionamiento y los escenarios aplicables, los sensores de temperatura de transformadores pueden dividirse en las seis categorías siguientes: RTD de platino PT100, termopares, sensores de temperatura de fibra óptica, termómetros bimetálicos/de expansión (BWY/BWR), termistores NTC/PTC y sensores de temperatura pasivos inalámbricos RFID. A continuación se analiza en profundidad cada uno de ellos.

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Tercero, sensor de temperatura RTD de platino PT100

Principio de funcionamiento

El PT100 es uno de los elementos de medición de temperatura industriales más clásicos. Su núcleo es una resistencia de alambre de platino herida - la resistencia de platino aumenta linealmente con la temperatura, 0 ° C valor de resistencia de exactamente 100 Ω, de ahí el nombre de "PT100". Controlador de temperatura a través de la medición de precisión del valor de resistencia del cambio, se puede convertir con precisión a la temperatura actual.

Características principales

Alta precisión de medición, buena linealidad, el error es por lo general dentro de ± 0,3 ° C; fuerte estabilidad, el uso a largo plazo de pequeña deriva; en consonancia con las normas internacionales (IEC 60751), y una buena compatibilidad con varias marcas de controladores de temperatura; precio moderado, fácil de instalar, es el transformador de tipo seco programa estándar de medición de temperatura.

Escenarios típicos de aplicación

Las sondas PT100 están ampliamente empotradas en los devanados trifásicos de los transformadores de tipo seco y se conectan mediante cable al BWDK Controlador de temperatura de la serie (como BWDK-S201, BWDK-Q201, etc.), la adquisición en tiempo real de la temperatura del devanado, visualización y control de alarma de varios niveles. Por lo general, cada configuración del transformador 3 carretera (trifásica una carretera), parte del programa de gama alta para aumentar el punto de medición de la temperatura del núcleo de hierro total de 4 ~ 6 carretera.

💡 fábrica de transformadores de tipo seco, los sensores PT100 son generalmente pre-incrustados por el fabricante en el cuerpo de fundición de bobinado, el lado del usuario sólo tiene que conectar correctamente los terminales del controlador de temperatura.

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IV. Sensores de temperatura termopar

Principio de funcionamiento

Los termopares se basan en el "efecto Seebeck": los dos extremos de dos conductores metálicos diferentes se conectan por separado, y cuando hay una diferencia de temperatura entre las dos uniones, se genera una débil fuerza electromotriz en el circuito, y la señal de tensión es proporcional a la diferencia de temperatura, que es convertida por el transmisor para obtener el valor de la temperatura. Las especificaciones habituales son las de tipo K (nicromo-níquel-silicio) y tipo T (cobre-cobre-níquel).

Características principales

El rango de medida es muy amplio, hasta 1000°C o más; tiempo de respuesta rápido, adecuado para la monitorización dinámica de la temperatura; estructura simple, bajo coste; la precisión es ligeramente inferior a PT100, en la sección de baja temperatura (0 ~ 200°C) el error no lineal es relativamente obvio.

Escenarios típicos de aplicación

En el campo de los transformadores, los termopares se utilizan principalmente para la medición auxiliar de la temperatura del aceite en la capa superior de los transformadores sumergidos en aceite, o para sustituir a los PT100 en condiciones especiales de trabajo a alta temperatura. para la supervisión del punto caliente de los devanados, que requiere una gran precisión en la medición de la temperatura, se ha ido sustituyendo gradualmente por sensores de fibra óptica.

💡 La mayor diferencia entre el termopar y la PT100 es que la salida del termopar es una señal de tensión, que es susceptible a fuertes interferencias de campos electromagnéticos, por lo que es necesario prestar especial atención al tratamiento de apantallamiento cuando se utiliza dentro del devanado del cuerpo del transformador.

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V. Sensores de temperatura de fibra óptica (recomendación clave)

▶ Actualmente es la solución óptima de medición de temperatura para grandes transformadores y aplicaciones de precisión.

¿Qué es la medición por fibra óptica de la temperatura de los devanados de los transformadores?

La medición de temperatura por fibra óptica es una sonda de detección de fibra óptica especial directamente incrustada en el devanado del transformador vuelta a vuelta o dentro de la bobina, el uso de señales ópticas (en lugar de señales eléctricas) para transmitir datos de temperatura de la nueva tecnología de medición de temperatura. A medida que la fibra óptica en sí no es conductor, no se ve afectado por los campos electromagnéticos, puede trabajar con seguridad y fiabilidad en un entorno de alta tensión fuerte campo magnético, es los sensores eléctricos tradicionales no se pueden comparar.

Principio de funcionamiento

Medición de la temperatura mediante fibra óptica fluorescente: Se recubre un material fluorescente especial en el extremo de la sonda de fibra óptica, de modo que cuando se irradia la luz de excitación, el tiempo de decaimiento de la fluorescencia cambia con la temperatura. El pirómetro calcula con precisión la temperatura del punto de medición midiendo la duración del resplandor de fluorescencia. Este método tiene una alta precisión y una respuesta rápida, y es la solución principal para la medición de la temperatura del punto caliente de los devanados de los transformadores.

Seis ventajas fundamentales de la medición de temperatura por fibra óptica

Aislamiento intrínsecamente seguro: la fibra óptica es un material no conductor, que puede incrustarse de forma segura en el interior de los devanados de alta tensión, sin riesgo de descarga eléctrica; fuerte antiinterferencias electromagnéticas: transmisión de señal puramente óptica, completamente inafectada por el fuerte campo magnético del transformador; medición directa de la temperatura del punto caliente: la sonda puede colocarse cerca del punto más caliente de los devanados (vuelta a vuelta), lo que puede medir la temperatura real del punto caliente en lugar de la temperatura media; supervisión sincrónica de múltiples puntos: un conjunto de hosts puede acceder a múltiples sondas al mismo tiempo, cubriendo el devanado trifásico. Estabilidad a largo plazo: sin oxidación del metal, sin deriva eléctrica, vida útil sincronizada con el transformador; admite la integración inteligente: los datos pueden cargarse en la plataforma de supervisión inteligente a través de RS485/Modbus o Ethernet.

Escenarios típicos de aplicación

Transformador principal de gran potencia de 220 kV y superior; parques eólicos, transformador tipo caja de central fotovoltaica (ocasiones de gran fluctuación de carga); transformador de tracción de ferrocarril subterráneo y de alta velocidad; plataformas en alta mar, centros de datos y otras ocasiones que requieren alta fiabilidad.

💡 El dispositivo de supervisión inteligente de transformadores Inotera PHM-300U es compatible con el acceso de medición de temperatura del devanado por fibra óptica, puede supervisar simultáneamente la temperatura del devanado trifásico, la temperatura del núcleo, la temperatura y humedad ambiente y los datos de vibración, es compatible con la transmisión remota Modbus RTU y es la opción ideal para la transformación inteligente de grandes transformadores.

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VI. Termómetros bimetálicos / de expansión (Serie BWY/BWR)

Principio de funcionamiento

Este tipo de sensor tiene una larga historia, el principio es intuitivo: el uso de paquete sensible a la temperatura de líquidos especiales (o bimetálico) con el cambio de temperatura y la expansión y contracción, a través del tubo capilar para promover la desviación del puntero, directamente en el dial para indicar la temperatura actual. Algunos modelos también incorporan microinterruptor, la temperatura supera el punto de ajuste de acción de contacto, señal de alarma de salida.

Características principales

Sin fuente de alimentación externa, estructura simple, intuitiva y fiable; adecuado para la monitorización de la temperatura de la superficie del aceite superior del transformador sumergido en aceite y la temperatura del devanado; algunos modelos (como la serie BWR) incorporan componentes PT100, teniendo en cuenta la visualización del puntero y la función de transmisión remota; resistencia a la intemperie, adecuado para uso en subestaciones al aire libre.

Principales modelos de productos

BWY-802/803A, BWY2-803A: termostato de nivel de aceite, adecuado para la medición de la temperatura del aceite superior del transformador sumergido en aceite; BWR-04J/BWR-06: termómetro de bobinado, PT100 incorporado, admite la telecomunicación de temperatura; BWY-804/BWY-806: con salida de señal de telecomunicación, se puede utilizar con el sistema de supervisión en línea.

💡 BWY serie refleja principalmente la temperatura de la superficie del aceite (indirectamente proyectado aumento de la temperatura del devanado), BWR serie está más cerca de la temperatura real del devanado a través de la simulación del modelo térmico, recomendado para aplicaciones de precisión preferido BWR serie o solución de fibra óptica.

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VII. Sensores termistores NTC/PTC

Principio de funcionamiento

Termistor NTC (coeficiente de temperatura negativo): el valor de la resistencia disminuye rápidamente cuando aumenta la temperatura, sensibilidad muy alta.Termistor PTC (coeficiente de temperatura positivo): el valor de la resistencia aumenta bruscamente cuando la temperatura supera el punto de Curie, a menudo se utiliza como elemento de conmutación de protección contra sobretemperatura.

Características principales

Tamaño extremadamente pequeño, bajo coste, velocidad de respuesta rápida; NTC es adecuado para la monitorización continua de la temperatura de pequeños transformadores; PTC se utiliza principalmente para la activación de la protección contra sobretemperatura, que no es adecuada para la medición precisa de la temperatura; fuertes características no lineales, por lo general necesitan software para hacer la compensación de linealización.

Escenarios típicos de aplicación

Se utiliza principalmente para la protección sencilla contra sobretemperatura en transformadores pequeños y medianos de tipo seco, cajas de distribución o empotrados en aplicaciones sensibles a los costes, como bobinados de motores. En transformadores de potencia medianos y grandes, no suelen utilizarse solos, sino como elementos auxiliares de protección junto con sistemas PT100 o de fibra óptica.

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VIII. Sensores de temperatura pasivos inalámbricos RFID

Principio de funcionamiento

La medición inalámbrica pasiva de la temperatura es una nueva tecnología que en los últimos años se ha popularizado rápidamente en el campo de la aparamenta y los terminales de transformadores. Etiquetas de sensor sin baterías incorporadas, por el lector a través de la señal de radiofrecuencia para su fuente de alimentación inalámbrica, el chip sensible a la temperatura dentro de la etiqueta para recoger los datos de nuevo al instante, todo el proceso sin líneas de alimentación y líneas de señal.

Características principales

Completamente pasivo: sin pilas, sin cables, se puede instalar hasta diez años sin mantenimiento; la instalación es muy sencilla: se puede fijar con pasta o tornillos, el coste de transformación es muy bajo; impermeable y a prueba de polvo, resistente a entornos agresivos; precisión de temperatura moderada (± 1 ~ 2 ° C) para satisfacer las necesidades de supervisión de puntos calientes de los terminales; soporte para redes multipunto, el lector puede gestionar decenas de puntos de medición de temperatura al mismo tiempo.

Escenarios típicos de aplicación

El lado de alta tensión del transformador, los terminales del lado de baja tensión (la carcasa será una tapa militar), los puntos de conexión de las barras colectoras, los contactos de los interruptores, las juntas intermedias de los cables y otras partes de la línea eléctrica no pueden ir, es el núcleo de los escenarios de aplicación de la medición inalámbrica de temperatura RFID. La medición de la temperatura con el devanado del cuerpo del transformador (PT100/fibra óptica) para formar un complementario, juntos para construir un sistema completo de monitoreo hotspot.

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IX. Comparación horizontal de los seis tipos

Nota: ★ Los sensores de fibra óptica tienen el mejor rendimiento global en el campo de la medición de puntos calientes de devanados de transformadores de gran tamaño, pero el coste de inversión inicial es elevado, adecuado para requisitos de alta fiabilidad.

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X. ¿Cómo elegir el sensor de temperatura del transformador adecuado?

No hay una elección absolutamente correcta o incorrecta, la clave está en ajustarse a las necesidades reales.

① Selección por tipo de transformadorLos controladores de temperatura de las series PT100 + BWDK son preferibles para los transformadores de tipo seco; las series BWY/BWR son preferibles para los transformadores sumergidos en aceite; la medición de la temperatura del devanado por fibra óptica + la plataforma de monitorización en línea se recomiendan para los transformadores de tipo caja/los nuevos centros de energía.

② Se selecciona en función de los requisitos de precisión de la supervisiónPara la supervisión general (alarma de sobretemperatura, control de refrigeración por aire) basta con PT100 o BWY/BWR; para la supervisión de precisión de puntos calientes (evaluación de la vida útil, gestión de sobrecargas), debe seleccionarse la medición de temperatura por fibra óptica.

③Seleccionado en función de si se requiere monitorización remota/online.Para visualización local únicamente, elija el tipo puntero o el controlador de temperatura con pantalla; para transmisión remota/integración del sistema, elija el sensor con salida RS485 Modbus o conéctelo a un dispositivo de supervisión en línea.

④Seleccionado por bornero/ocasión de modificaciónManguito será casquillo militar, barra colectora y otras partes de la línea no se puede seleccionar RFID inalámbrica pasiva de medición de temperatura, la transformación de cableado cero puede ser completado.

💡 ¿No está seguro de cómo seleccionar el tipo? Inotera proporciona consultoría de selección técnica gratuita, equipo profesional de acuerdo con el modelo de transformador, el uso de ocasiones y presupuesto para dar el programa óptimo. Línea directa de contacto: 13959168359

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Once, recomendaciones de productos Inotera para el control de la temperatura de los transformadores

Ltd. es un proveedor profesional en el campo del control de temperatura y la supervisión inteligente de transformadores domésticos, que abarca todos los tipos de sensores y sistemas de apoyo principales: controlador de temperatura de transformadores de tipo seco (serie BWDK/IB), medición de la temperatura del devanado por fibra óptica (con el dispositivo de supervisión inteligente PHM-300U), controlador de temperatura de transformadores de aceite (serie BWY/BWR), dispositivo pasivo inalámbrico RFID de medición de temperatura, sensores de temperatura y humedad, etc. Disponemos de una gama completa de modelos de productos, admitimos la personalización OEM/ODM, y entre nuestros clientes se encuentran State Grid, Southern Power Grid, TBEA, Jinpan Technology y otras empresas famosas.

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XII. Preguntas más frecuentes (FAQ)

P: ¿Pueden utilizarse indistintamente los sensores de temperatura de los transformadores en seco y de los transformadores sumergidos en aceite?

R: No puede ser directamente común. Los devanados de transformadores de tipo seco expuestos al aire, utilizan RTD de platino PT100 con controlador de temperatura de la serie BWDK; los transformadores sumergidos en aceite necesitan utilizar termómetro de expansión BWY/BWR o sensor especial con estructura sellada. Las dos interfaces de instalación, el entorno de trabajo y el tipo de señal son diferentes, el uso mixto provocará inexactitudes en la medición o incluso daños en el equipo.

P: La medición de temperatura por fibra óptica es mucho más cara que la PT100, ¿cuándo merece la pena invertir?

R: El coste inicial de la medición de temperatura por fibra óptica es ciertamente más elevado que el de la PT100, pero el retorno de la inversión es significativo en las siguientes ocasiones: ① Funcionamiento a largo plazo con carga elevada del transformador (como la energía eólica, la caja variable del centro de datos), el riesgo de sobretemperatura del punto caliente es elevado; ② Valor unitario del transformador es elevado (transformador principal de 220 kV y superior), una vez que el daño es enorme; ③ Necesidad de evaluar con precisión la vida útil de aislamiento del transformador y la capacidad de sobrecarga. En estos casos, la inversión de medición de temperatura de fibra óptica puede reducir eficazmente el tiempo de inactividad no planificado, y los beneficios económicos integrales son mucho mayores que las soluciones tradicionales.

P: ¿Cuántos sensores de temperatura hay que instalar en un transformador?

R: configuración estándar, los transformadores de tipo seco suelen instalarse con 3 PT100 (una para cada devanado trifásico), y algunos programas añaden 4-6 puntos de medición de la temperatura del núcleo; los transformadores sumergidos en aceite suelen equiparse con 1-2 termómetros de nivel de aceite (serie BWY) y 1 termómetro de devanado (serie BWR). Si se utiliza la medición de temperatura por fibra óptica o el esquema de monitorización en línea, también se pueden añadir múltiples sondas de medición de temperatura de puntos calientes en función de las necesidades para mejorar aún más la cobertura de la monitorización.

P: ¿Qué es más preciso, la medición de temperatura inalámbrica RFID o la medición de temperatura por cable?

A: precisión, la precisión del sensor PT100 cableado de alta calidad de hasta ± 0,3 ° C, ligeramente mejor que la medición de temperatura inalámbrica RFID (± 1 ~ 2 ° C). Sin embargo, los dos escenarios de aplicación no son iguales: la medición de temperatura con cable es adecuada para puntos de medición de temperatura fijos, como los devanados; la medición de temperatura inalámbrica RFID tiene la ventaja de poder desplegarse en uniones atornilladas, casquillos, tapas, barras colectoras y otras ubicaciones en las que no pueden tenderse cables en absoluto. En el sistema completo de monitorización de puntos calientes del transformador, se recomienda utilizar los dos en combinación, no como sustituto uno del otro.

P: El termostato del transformador muestra una temperatura elevada, ¿se trata de un sensor defectuoso o realmente se está sobrecalentando?

R: Hay dos posibilidades, debe comprobarlo paso a paso. En primer lugar, compruebe si el controlador de temperatura muestra la temperatura trifásica de una fase en particular es particularmente alta - si una fase es anormalmente alta, primero compruebe si el cableado del sensor correspondiente está suelto, cortocircuito o desconexión; si los trifásicos son altos, es más probable que el sobrecalentamiento real, es necesario comprobar laVentiladoresSi el funcionamiento es normal, si el transformador está sobrecargado. Si necesita ayuda profesional, puede ponerse en contacto con el equipo técnico de Inotera para que le ayude a juzgar a distancia.

P: ¿Qué atención especial hay que prestar a los sensores de temperatura en las subestaciones exteriores?

R: En ocasiones al aire libre hay que prestar atención a: ① nivel de protección IP54 o superior, para evitar la intrusión de la lluvia y el polvo; ② los sensores deben ser capaces de trabajar de forma estable en una amplia gama de temperaturas de -40 ° C a +85 ° C; ③ los controladores de temperatura y humedad y los calentadores deben configurarse en zonas con una gran diferencia de temperatura entre el día y la noche, para evitar que el aislamiento caiga debido a la condensación; ④ la línea de señal debe estar bien blindada y protegida contra sobretensiones, para evitar daños en el controlador de temperatura causados por rayos.

P: ¿Pueden instalarse posteriormente sondas de medición de temperatura de fibra óptica durante el reequipamiento del transformador?

R: Las sondas de fibra óptica fluorescente suelen estar preinstaladas en la fase de fundición del devanado del transformador (tipo seco) o en el devanado (transformador de aceite), y es difícil instalarlas en los transformadores en servicio sin desmontar los devanados después de salir de fábrica, por lo que es más adecuado planificar soluciones de medición de temperatura por fibra óptica para proyectos nuevos. Para la transformación y actualización de transformadores en servicio, la práctica más común es instalar la medición inalámbrica de temperatura RFID en terminales, casquillos y otros puntos calientes externos, combinada con el dispositivo de monitorización en línea de la temperatura del aceite, para lograr la actualización de la capacidad perceptiva general sin necesidad de grandes desmontajes y reparaciones.

P: ¿Cómo juzgar la calidad del sensor de temperatura del transformador?

R: Se puede evaluar a partir de las siguientes dimensiones: ① si se ajusta a las normas nacionales e industriales (como GB/T 1094, IEC 60751, etc.); ② si ha superado las pruebas y certificaciones autorizadas de terceros; ③ el nivel de precisión del sensor y los indicadores de estabilidad a largo plazo (deriva anual); ④ si el fabricante proporciona asistencia para la selección técnica y un servicio posventa perfecto; ⑤ los casos de aplicación real del producto en el mismo tipo de transformador. Todos los productos de Inotera han superado las pruebas y certificaciones de terceros, y han establecido una cooperación a largo plazo con State Grid, Southern Power Grid y otros usuarios de energía de corriente principal.

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observaciones finales

El sensor de temperatura del transformador parece un pequeño accesorio, pero está directamente relacionado con la seguridad y la estabilidad de todo el sistema de suministro eléctrico. Desde la RTD de platino PT100, madura y fiable, hasta la medición de temperatura por punto caliente de fibra óptica, que representa la dirección del futuro, pasando por la medición de temperatura inalámbrica RFID, fácil de instalar: cada tecnología tiene su propio valor de aplicación insustituible.

Sólo hay una lógica básica para la selección: elegir la solución más adecuada en función del tipo de transformador, el escenario de funcionamiento y los requisitos de precisión de la supervisión.

Inotera (Fuzhou) Sales Co. Línea directa: 13959168359 Página web oficial:www.innotd.com Especialista en control de temperatura de transformadores y supervisión inteligente, ofrece soluciones integrales