Quelles sont les méthodes et les capteurs de surveillance de la température pour les transformateurs à sec ?

La sécurité de fonctionnement et la durée de vie d'un transformateur à sec sont directement liées à la santé de ses matériaux isolants, et la température est le facteur le plus critique affectant le taux de vieillissement des matériaux isolants. C'est pourquoi une surveillance précise et fiable de la température est au cœur du système de protection des transformateurs à sec. Contrairement aux transformateurs à bain d'huile, qui dépendent de l'huile de transformateur pour l'isolation et le refroidissement, les transformateurs à sec dépendent principalement de l'air (convection naturelle ou refroidissement par air forcé) et de matériaux isolants solides (par exemple, résines époxy, papier isolant, etc.), ce qui fait de la surveillance des points chauds internes une exigence plus stricte.

Vous trouverez ci-dessous une description détaillée des principales méthodes de contrôle de la température des transformateurs à sec, du noyau à l'auxiliaire et de l'interne à l'externe :

Mode 1 : Mesure directe de la température du bobinage intégrée

Il s'agit de la principale méthode de surveillance. Les capteurs sont préinstallés directement dans les enroulements ou à proximité de la surface de l'enroulement au cours du processus de fabrication du transformateur afin de refléter le plus directement possible la température réelle de l'enroulement, le composant le plus chaud.

1. capteurs de température à résistance de platine (Pt100/Pt1000)

Il s'agit de la méthode de mesure de la température la plus courante, la plus standard et la plus largement utilisée pour les transformateurs à sec.

• Lieu de déploiementLes éléments de mesure de la température à résistance de platine (généralement trois, correspondant aux enroulements triphasés A, B et C) sont préinstallés dans la partie supérieure de l'enroulement triphasé basse tension, près de l'extrémité de sortie, lors de la fabrication du transformateur. Cette zone est généralement le point chaud où l'enroulement dissipe le moins de chaleur et a la température la plus élevée. Les capteurs sont solidement fixés dans l'espace entre les bobines de l'enroulement et sont coulés à l'époxy ou trempés sous vide VPI avec les enroulements, devenant ainsi une partie permanente du corps du transformateur.

• Principe de fonctionnementLe pt100 correspond à une valeur de résistance de 100,00 ohms à 0 °C. Le régulateur de température applique un courant de mesure très faible et constant au capteur de résistance en platine par l'intermédiaire d'un câble blindé spécial et mesure ensuite avec précision la tension aux bornes du capteur. Le régulateur de température applique un courant de mesure très faible et constant au capteur de résistance en platine par l'intermédiaire d'un câble blindé spécial et mesure ensuite avec précision la tension aux bornes du capteur. La loi d'Ohm (résistance = tension/courant) permet de calculer la valeur de la résistance actuelle du capteur. Comme il existe une correspondance standard internationalement reconnue entre la valeur de résistance d'une résistance en platine et sa température (échelle de température ITS-90), le contrôleur peut consulter le tableau pour convertir avec précision la valeur de résistance en valeur de température actuelle.

• Composants du système: :

  • élément de détection de la températureLes résistances en platine Pt100 sont pré-intégrées dans le bobinage.

  • câble de raccordementLes fils spéciaux qui partent du capteur sont résistants aux températures élevées et blindés afin d'éviter les interférences électromagnétiques.

  • Contrôleur de températureLe dispositif central qui reçoit et traite les signaux des capteurs.

• Fonctions et caractéristiques: :

  • très précisLes résultats de l'analyse de l'eau de mer sont très positifs : mesures précises avec une bonne linéarité.

  • bonne stabilitéLes performances opérationnelles à long terme sont stables et la dérive est faible.

  • normalisationPt100 : Pt100 est une norme internationale avec une bonne interchangeabilité.

  • limitationsLa précision des relevés dépend fortement de l'alignement précis du point chaud réel à l'emplacement pré-intégré au cours de la fabrication.

2. capteurs de température à fibres optiques

Il s'agit d'une méthode plus avancée mais aussi plus coûteuse, principalement utilisée pour les transformateurs de type sec à haut niveau de tension, de grande capacité ou répondant à des exigences particulières.

• Lieu de déploiementCapteur à fibre optique : La petite taille du capteur à fibre optique permet un placement plus flexible à l'intérieur du transformateur. Ils peuvent être fixés directement à la surface de l'enroulement haute tension ou même enterrés à l'intérieur de l'enroulement haute tension, ce qui n'est pas possible avec les capteurs métalliques traditionnels (par exemple Pt100) en raison de problèmes d'isolation.

• Principe de fonctionnementLa technologie de mesure de la température par fibre optique comporte plusieurs principes de mise en œuvre, couramment utilisés dans les applications de transformateurs :

  • Mesure de la température par fibre optique fluorescenteL'hôte de mesure de la température émet une longueur d'onde spécifique de lumière d'excitation à travers la fibre optique, et le matériau fluorescent absorbe l'énergie et émet une fluorescence. L'hôte de mesure de la température émet une longueur d'onde spécifique de lumière d'excitation à travers la fibre optique, et le matériau fluorescent absorbe l'énergie et émet de la fluorescence. Lorsque la lumière d'excitation s'arrête, le temps de décroissance (durée de vie) de la fluorescence correspond précisément à la température. L'hôte calcule la température en mesurant ce temps de décroissance.

• Composants du système: :

  • Sondes à fibres optiquesFibres optiques avec des matériaux ou des réseaux sensibles à la température : Fibres optiques avec des matériaux ou des réseaux sensibles à la température.

  • Démodulateur à fibre optique (unité centrale de mesure de la température)Les signaux lumineux : Ils sont chargés de transmettre et de recevoir les signaux lumineux, ainsi que de les calculer et de les afficher.

  • connexion optique: Permet de connecter la sonde à l'unité principale.

• Fonctions et caractéristiques: :

  • sécurité intrinsèqueLe produit est un isolant électrique complet, insensible aux interférences électromagnétiques (EMI/RFI) et sans danger pour le contact direct avec des composants à haute tension.

  • Précision de la mesureLes caractéristiques de l'appareil sont les suivantes : haute précision et temps de réponse rapide.

  • Mesure multipointLa technologie de mesure de la température par fibre optique permet de surveiller simultanément les différentes températures des points chauds dans le transformateur, ce qui permet d'obtenir une image plus complète de la répartition des points chauds.

Mode 2 : Mesure de la température de surface externe sans contact

Cette approche n'intervient pas à l'intérieur du transformateur, mais facilite la surveillance et l'inspection en détectant la température de sa surface externe.

3. détection par imagerie thermique infrarouge

Il s'agit d'un outil très efficace pour l'inspection et le diagnostic, mais pas d'un moyen principal de protection en temps réel.

• Lieu de déploiementL'opérateur tient une caméra infrarouge ou installe une caméra infrarouge fixe dans la salle des transformateurs et scanne la surface des enroulements, du noyau, des bornes, des bagues, etc. du transformateur.

• Principe de fonctionnementLa température : Tout objet dont la température est supérieure au zéro absolu émet de l'énergie infrarouge. Plus la température de l'objet est élevée, plus il émet d'énergie infrarouge. Une caméra thermique reçoit le rayonnement infrarouge de la surface d'un objet au moyen de ses détecteurs infrarouges internes (matrice à plan focal) et le convertit en un signal électrique. Après traitement, le système génère une "carte thermique" en pseudo-couleur, les différentes couleurs de l'image représentant les différentes températures, ce qui permet à l'œil humain de visualiser la distribution de la température à la surface de l'objet.

• Composants du systèmeCaméras thermiques : caméras thermiques fixes ou portables.

• Fonctions et caractéristiques: :

  • sans contactLe test peut être effectué pendant que le transformateur est en marche, ce qui est très sûr.

  • complet et intuitifCela permet d'obtenir une image d'une "surface de température" plutôt que d'un "point de température", ce qui permet de détecter rapidement les défauts de surchauffe localisés, et est particulièrement efficace pour vérifier les bornes desserrées et les mauvais contacts.

  • Mesure de la température de surfaceIl ne mesure que la température de surface des enroulements ou du noyau du transformateur et ne reflète pas la température maximale des enroulements internes, et sa lecture sera bien inférieure à la température réelle du point chaud à l'intérieur des enroulements.

  • diagnostic complémentaireIl est principalement utilisé pour les inspections régulières et la maintenance préventive afin d'identifier les problèmes potentiels, plutôt que pour le contrôle et la protection en temps réel.

Modalité III : autres composants critiques et surveillance de la température ambiante

Outre la surveillance de la température du bobinage du noyau, il est également important de surveiller la température du noyau et la température ambiante.

4. contrôle de la température du cœur

• Lieu de déploiementLa sonde de température (Pt100 ou thermocouple) est généralement montée sur l'étrier (étrier supérieur) ou sur le collier du noyau.

• Principe de fonctionnementMesure de la température de l'enroulement : Le même principe que la mesure de la température de l'enroulement, utilisé pour mesurer la température du noyau de fer.

• Fonctions et caractéristiquesLa température du cœur : Des températures anormalement élevées du cœur peuvent indiquer des défauts tels que des points de mise à la terre multiples dans le cœur, des courants de Foucault excessifs dus à une détérioration de l'isolation entre les plaquettes de silicium, etc. La surveillance de la température du cœur peut fournir une base d'alarme et de diagnostic pour ces défauts spécifiques.

5. contrôle de la température ambiante

• Lieu de déploiementDans la pièce ou l'armoire où se trouve le transformateur, choisissez un emplacement pour la sonde de température qui soit représentatif de la température de l'air de refroidissement environnant et qui ne soit pas affecté par le rayonnement thermique direct du transformateur.

• Principe de fonctionnementTempérature de l'air : mesure la température de l'agent de refroidissement (air).

• Fonctions et caractéristiquesLa température ambiante est la référence pour le calcul de l'élévation de température du transformateur. Des températures ambiantes excessives peuvent réduire considérablement la capacité du transformateur à dissiper la chaleur, limitant ainsi sa capacité de charge. La surveillance de la température ambiante peut être utilisée pour contrôler le système de ventilation dans la salle des transformateurs ou pour donner un avertissement précoce si la température ambiante est trop élevée.

Résumé et intégration des systèmes : systèmes de contrôle de la température

Tous les capteurs susmentionnés ne sont que des "yeux", ils voient les données qui, en fin de compte, doivent être rassemblées dans un "cerveau" pour être traitées. Régulateur de température pour transformateur à sec.

Un completThermostat à transformateur secLes fonctions de base suivantes sont généralement combinées de plusieurs manières, comme décrit ci-dessus, et sont réalisées par un thermostat intelligent :

1. Contrôle et affichage triphasé de la températureAffichage automatique de la température en temps réel des enroulements des phases A, B et C, et possibilité d'afficher manuellement la température de la phase la plus élevée.

2. Contrôle automatique du ventilateurLorsque la température de n'importe quelle phase de l'enroulement atteint la valeur prédéfinie de "démarrage du ventilateur", le régulateur ferme automatiquement les contacts de relais pour démarrer le ventilateur.Ventilateurs de refroidissementRefroidissement par air forcé ; lorsque la température descend jusqu'à la valeur "arrêt du ventilateur", le ventilateur s'arrête automatiquement pour économiser de l'énergie et réduire le bruit.

3. Alarme de surchauffeLorsque la température d'une phase de l'enroulement atteint la valeur "d'alarme" prédéfinie, le contrôleur émet des signaux d'alarme sonores et lumineux pour rappeler à l'opérateur de faire attention.

4. Déclenchement en cas de surchauffeLorsque la température d'une phase de l'enroulement atteint la valeur de déclenchement prédéfinie (qui constitue la dernière ligne de défense pour protéger l'isolation), le contrôleur émet un ensemble de signaux de contact de déclenchement passif vers l'interrupteur côté haute tension du transformateur, de sorte qu'il se déclenche, coupe l'alimentation électrique du transformateur et assure la protection finale.

5. Détection des défaillances des capteursLe contrôleur peut détecter automatiquement un défaut de rupture ou de court-circuit dans le capteur et émettre une alarme de défaut.

6. Transmission de données à distanceLes régulateurs de température modernes sont généralement dotés d'interfaces de communication telles que RS485 et prennent en charge des protocoles standard tels que Modbus, qui permet de transmettre à distance toutes les données de température et l'état de l'équipement au système de surveillance dorsal (SCADA).