Capteurs de surveillance de la température des transformateurs à sec

发布时间：7 août 2025 08:48:29

Les transformateurs à sec sont largement utilisés dans les systèmes de distribution d'électricité, les installations industrielles et d'autres scénarios en raison de leur refroidissement sans huile, de leur structure compacte, de leur facilité d'entretien et d'autres caractéristiques. Cependant, les enroulements, le noyau et d'autres composants en fonctionnement sont soumis à une perte de chaleur qui, si la température est trop élevée, accélère le vieillissement de l'isolation (voire sa rupture) et, dans les cas les plus graves, provoque un incendie.Capteurs de surveillance de la températureEn tant qu'élément central de la surveillance de l'état des transformateurs à sec, la capacité à saisir les changements de température en temps réel et à fournir une alerte rapide est essentielle pour garantir la sécurité du fonctionnement de l'équipement.

I. Nécessité d'un contrôle de la température des transformateurs à sec

Les matériaux d'isolation des transformateurs à sec (par exemple, la résine époxy, le papier Nomex, etc.) ont des limites de tolérance de température définies (par exemple, la température maximale admissible est de 155 °C pour l'isolation de la classe F, de 180 °C pour la classe H). Si la température dépasse la valeur limite :

 

  • La résistance mécanique et la résistance électrique du matériau isolant sont considérablement réduites, et la durée de vie est considérablement raccourcie (la durée de vie peut être réduite de moitié pour chaque augmentation de 10°C de la température) ;
  • La résistance de l'enroulement augmente et les pertes s'accroissent encore, créant un cercle vicieux de "surchauffe - pertes accrues - nouvelle surchauffe" ;
  • Dans les cas extrêmes, cela peut provoquer des accidents tels que le court-circuitage de l'enroulement et un incendie.

 

Il est donc nécessaire de surveiller la température des pièces clés en temps réel à l'aide de capteurs afin de fournir des données permettant de contrôler la dissipation de la chaleur (par exemple, en démarrant le ventilateur) et d'alerter en cas de défaillance.

Deuxièmement, les types et les caractéristiques des capteurs de surveillance de la température les plus courants

Les capteurs de surveillance de la température des transformateurs à sec doivent être adaptés à leurs caractéristiques.Interférences électromagnétiques élevées, poussières, espace compactLes types d'environnements opérationnels les plus courants sont énumérés ci-dessous :

1. capteurs de résistance au platine (Pt100/Pt1000)

théorieLa résistance du métal platine varie en fonction de la température (résistance de 100Ω/Pt100 ou 1000Ω/Pt1000 à 0°C, la linéarité de la résistance augmente à des températures plus élevées), la température est convertie en mesurant la valeur de la résistance.
spécificités: :

  • Haute précision (erreur généralement ≤±0,1℃~±0,5℃), bonne linéarité, adaptée à la surveillance de haute précision ;
  • Temps de réponse plus rapide (millisecondes), grande stabilité et longue durée de vie (jusqu'à plus de 10 ans) ;
  • Nécessite une connexion directe au circuit de mesure (transmission câblée) et est sensible aux interférences électromagnétiques (blindage nécessaire).
    Scénarios applicablesLa mesure de la température par contact direct des parties critiques des enroulements et des noyaux des transformateurs à sec est le type le plus répandu.

2. capteurs de thermocouple

théorieLa différence de température entre deux métaux différents (par exemple NiCr-NiSi type K, Fe-Cu type J) formant un circuit fermé génère un potentiel thermoélectrique (effet Seebeck), qui est converti en température par la valeur du potentiel.
spécificités: :

 

  • Large plage de mesure de la température (-200℃~1300℃), peut être adaptée au scénario de température élevée de la surcharge à court terme du transformateur de type sec ;
  • Structure simple, faible coût, résistance aux vibrations et aux chocs ;
  • Précision plus faible (erreur ±1℃~±3℃), nécessite une compensation à froid (la température ambiante affecte la mesure), et la linéarité est moins bonne que celle de la résistance de platine.
    Scénarios applicablesLes capteurs de température : Surveillance de la température pour les besoins de non-haute précision tels que les noyaux de fer, les boîtiers, etc. ou comme capteur de secours pour les résistances en platine.

3. capteurs infrarouges (sans contact)

théorieLa température de surface est convertie en détectant l'énergie du rayonnement infrarouge émis par la surface de l'objet (selon la loi de Planck).
spécificités: :

 

  • Mesure sans contact, sans connexion directe avec l'appareil et sans compromettre l'isolation ;
  • La souplesse d'installation permet de surveiller les surfaces d'enroulement, les boîtiers et d'autres zones difficilement accessibles ;
  • Il n'est pas possible de mesurer la température interne car elle est affectée par l'environnement (par exemple, la poussière et la vapeur d'eau absorbent le rayonnement infrarouge et l'erreur peut atteindre ±2℃~±5℃).
    Scénarios applicablesLes sondes de contact sont utilisées en complément pour surveiller la température globale de la surface du transformateur ou dans les zones où il n'est pas pratique d'installer des sondes de contact.

4. capteurs à fibre optique

théorieLes fibres optiques sont utilisées pour transmettre des signaux optiques. Le signal de température est converti en une variation de la longueur d'onde de la lumière grâce à la propriété de l'indice de réfraction du matériau de la fibre (par exemple, la fibre fluorescente) de changer avec la température, puis la température est rétablie par l'équipement de démodulation.
spécificités: :

 

  • Extrêmement résistant aux interférences électromagnétiques (les fibres optiques ne sont pas conductrices), il convient au côté haute tension des transformateurs à sec et aux environnements électromagnétiques puissants ;
  • Résistant à la corrosion, résistant à la haute pression (peut être encastré à l'intérieur du bobinage), haute précision de mesure (erreur ≤ ± 0,5 ℃) ;
  • Coût plus élevé, fibres optiques facilement cassables (nécessité de mesures de protection), équipement de démodulation complexe.
    Scénarios applicablesTransformateurs de type sec à haute tension, applications sensibles aux interférences électromagnétiques ou lorsqu'un contrôle de haute précision doit être intégré à l'intérieur de l'enroulement.

Troisièmement, la position d'installation du capteur

Répartition inégale de la température dans les transformateurs à sec.Bobinages (en particulier les points chauds), noyaux, environnementIl s'agit d'un point de surveillance central et l'emplacement de l'installation doit être choisi en fonction des objectifs de la surveillance :

 

point de contrôle Objectif de la surveillance Types de capteurs recommandés Installation
Point névralgique d'enroulement Reflète la position de surchauffe la plus dangereuse (température la plus élevée) Pt100 (préintégrée), fibre optique Fabriqué pour être encastré dans le bobinage (sans endommager l'isolation)
Surface d'enroulement Aide à déterminer les tendances générales en matière de chauffage Pt100 (adhésif), infrarouge Adhésion à la surface de l'enroulement (une colle isolante est nécessaire pour la fixation)
noyau de fer Surveillance de la surchauffe causée par les pertes par courants de Foucault dans le noyau de fer Thermocouple, Pt100 Fixation à des pinces à noyaux ou à des surfaces
température ambiante Aide à la détermination des conditions thermiques (par exemple, température ambiante élevée) Pt100, thermocouple Installé dans l'environnement aérien à 1~2m autour du transformateur.

IV. facteurs clés de sélection

Le choix du capteur doit être combiné avec le type de transformateur à sec, l'environnement de fonctionnement, le besoin de précision et le jugement global :

 

  1. Plage de températureTempérature de fonctionnement : Doit couvrir la température normale de fonctionnement de l'équipement (30℃~120℃) et la température de surcharge à court terme (par exemple, supérieure à 150℃) ;
  2. précisLa surveillance des points chauds de l'enroulement doit se faire à ±0,5°C (par exemple Pt100, fibre optique), la surveillance de l'environnement peut être assouplie à ±2°C ;
  3. capacité anti-interférenceLes capteurs à fibre optique sont préférés du côté haute pression pour les environnements électromagnétiques puissants, et les capteurs Pt100 (blindés) du côté basse pression ;
  4. Compatibilité d'installationLes enroulements incorporés doivent être choisis parmi les capteurs miniaturisés et bien isolés (par exemple, Pt100 avec un diamètre de ≤3mm) afin d'éviter d'endommager l'isolation ;
  5. stabilitéLes appareils doivent résister aux vibrations, à la poussière et à l'humidité (par exemple, indice IP65) et avoir une durée de vie de ≥ 5 ans.

V. Composants du système de contrôle de la température

Les capteurs sont des composants de "détection" frontaux qui doivent fonctionner avec des systèmes dorsaux pour obtenir une fonctionnalité de surveillance complète :

 

  • Module d'acquisition de donnéesLe capteur : Il convertit les signaux des capteurs (résistance, potentiel, signaux lumineux) en signaux numériques ;
  • Unité d'affichage et d'alarmeLes fonctions suivantes sont disponibles : affichage en temps réel de la valeur de la température et avertissement par son et lumière, SMS, etc. en cas de dépassement de la limite ;
  • module de contrôleLes systèmes de refroidissement (par exemple, les ventilateurs) sont reliés entre eux pour déclencher automatiquement le refroidissement lorsque la température est trop élevée.

résumés

Le rôle principal des capteurs de surveillance de la température des transformateurs à sec est la "détection précoce, l'alerte précoce" ; les différents types de capteurs ont leurs propres avantages et inconvénients :Pt100Meilleur rapport qualité-prix et adapté à la plupart des scénarios ;Capteurs à fibre optiqueC'est le premier choix pour les environnements électromagnétiques puissants ;capteur infrarougeConvient pour une surveillance complémentaire. Dans la pratique, une combinaison de "contact + sans contact" est souvent utilisée, en tenant compte de la précision et de la sécurité, et en fournissant une garantie fiable pour le fonctionnement stable des transformateurs de type sec.