¿Cuál es un buen sensor para medir la temperatura de transformadores? Comparación en profundidad de PT100, medidor mecánico y medición de temperatura por fibra óptica

Análisis de los tres métodos principales de control de la temperatura del aceite del transformador: de la detección mecánica tradicional a la detección por fibra óptica

Transformador como el equipo central del sistema de energía, su temperatura interna del aceite aislante está directamente relacionada con el funcionamiento de la seguridad de los equipos y la vida. Una temperatura elevada del aceite acelerará el envejecimiento del aislamiento e incluso provocará averías. En la actualidad, la monitorización de la temperatura del aceite del transformador adopta principalmente tres formas de medición de la temperatura: mecánica, electrónica (PT100) y por fibra óptica avanzada.

Este artículo profundizará en los principios, ventajas e inconvenientes, y escenarios aplicables de estas tres técnicas.

1. Termómetros mecánicos (presión/bimetálicos)

Este es el “termómetro” de transformador más tradicional, en los transformadores antiguos y de pequeño y mediano tamaño son muy comunes, el representante más típico esBWYtal vezBWRTermostato de nivel de aceite de serie.

• Principio de funcionamiento: el uso principal de paquetes de temperatura dentro del medio sensible a la temperatura (líquido o gas) por expansión térmica, a través del tubo capilar se transferirá a la presión del elemento elástico (tubo de bourdon), a fin de conducir el puntero para indicar la temperatura. Algunos transformadores pequeños también utilizan termómetros bimetálicos.

• Pros:

  • Alta fiabilidad: Estructura puramente mecánica, no depende de fuente de alimentación externa, incluso si toda la pérdida de potencia de la estación se puede leer intuitivamente en el campo.

  • Protección primaria: Normalmente con contactos de alarma y disparo (nodos duros), conectados directamente al bucle de control, es una parte importante de la protección no eléctrica del transformador.

  • Bajo coste: Fácil de mantener y menos costoso.

• Limitaciones:

  • Precisión limitada: Los accionamientos mecánicos están sujetos a errores y tienen un tiempo de respuesta lento.

  • Función única: Normalmente, sólo se puede medir la temperatura del aceite superior, lo que dificulta la realización de análisis digitales de precisión a distancia.

2. Sensores electrónicos de temperatura (PT100/ RTD)

A medida que aumenta el nivel de automatización de las subestaciones, las indicaciones puramente mecánicas ya no pueden satisfacer las necesidades de los sistemas SCADA (adquisición de datos y control de supervisión), y la PT100 se ha convertido en el pilar de la supervisión digital.

• Principio de funcionamiento: el uso del metal de platino (Pt) valor de resistencia con los cambios de temperatura y el cambio lineal de las características de la PT100 es decir, a 0 ℃ valor de resistencia de 100 Ω. A través del transmisor se convertirá en una señal de resistencia estándar 4-20mA señal de corriente o Modbus transmisión de señal digital al fondo.

• Pros:

  • Alta precisión y buena linealidad: Amplio rango de medición y gran precisión dentro de la zona de temperatura de funcionamiento.

  • Fácil integración: Acceso cómodo a sistemas de automatización integrados para la supervisión remota en tiempo real y el análisis de tendencias de datos históricos.

• Limitaciones:

  • Escasa capacidad antiinterferente: Alrededor del transformador existen campos electromagnéticos intensos, y los cables y sondas metálicos tienden a inducir tensiones de interferencia, lo que provoca saltos o distorsiones en los datos de medición, por lo que se requieren excelentes medidas de apantallamiento.

  • Riesgos del aislamiento: Como conductor metálico, no puede penetrar profundamente en la región de alta tensión del interior de los devanados del transformador para realizar mediciones directas, y normalmente sólo puede utilizarse para medir la temperatura de la pared del depósito o del aceite superior.

3. Tecnología de medición de la temperatura por fibra óptica (fibra fluorescente/fibra reticular)

La medición de la temperatura por fibra óptica representa el estado actual de la tecnología en escenarios como los de extra-alta tensión, grandes transformadores principales y escenarios con altas exigencias de inteligencia. EspecialmenteMedición de la temperatura mediante fibra óptica fluorescentefavorecida por sus propiedades aislantes únicas.

• Cómo funciona:

  • Principio del resplandor de fluorescencia: La sustancia fluorescente situada en el extremo de la sonda es excitada por la luz pulsada y emite un resplandor, cuyo tiempo de vida (tiempo de decaimiento) está relacionado monotónicamente con la temperatura. Calculando el tiempo de decaimiento se puede determinar con precisión la temperatura.

• Puntos fuertes:

  • Seguridad intrínseca (alto aislamiento) La fibra óptica está hecha de dióxido de silicio, que está completamente aislado y es pasivo. Esto significa que puedePreinstalado directamente en los devanados del transformador(es decir, el control del “punto caliente del devanado”), lo que es absolutamente imposible con los termómetros PT100 y mecánicos.

  • Inmunidad electromagnética: La transmisión de señales ópticas está completamente libre de interferencias de fuertes campos electromagnéticos procedentes del transformador, los datos son estables y fiables, y no se requiere capa de apantallamiento.

  • Longevidad: Resistentes a la corrosión y a los entornos de aceite a alta presión, suelen estar diseñados para durar hasta 30 años, la misma vida que el transformador.

• Escenarios aplicables:

  • Necesidad de supervisión directaTemperatura del punto caliente del bobinado(Punto caliente del devanado) clave del transformador principal.

  • Transformadores convertidores o equipos de muy alta tensión con entornos electromagnéticos extremadamente complejos.

Resumen y recomendaciones de selección

Conclusión:

En la construcción de subestaciones inteligentes modernas, estos tres métodos no suelen ser “uno u otro”, sino complementarios y coexistentes. Los termómetros mecánicos suelen configurarse para la indicación in situ y la protección básica, la PT100 se utiliza para transmitir a distancia la temperatura del aceite superior y los sistemas de medición de temperatura por fibra óptica se introducen para controlar con precisión las temperaturas del punto más caliente de los devanados, el corazón del transformador, con el fin de evaluar con precisión la capacidad de sobrecarga y la vida útil del aislamiento del transformador.