Capteurs de surveillance de la température des transformateurs à sec

发布时间：7 août 2025 08:48:29

干式变压器因无油冷却、结构紧凑、维护方便等特点，广泛应用于配电系统、工业厂房等场景。但其绕组、铁芯等部件在运行中会因损耗产生热量，若温度过高会加速绝缘老化（甚至击穿），严重时引发火灾。温度监测传感器作为干式变压器状态监测的核心部件，能实时捕捉温度变化并预警，是保障设备安全运行的关键。

一、干式变压器温度监测的必要性

干式变压器的绝缘材料（如环氧树脂、Nomex 纸等）有明确的温度耐受限值（如 F 级绝缘允许最高温度 155℃，H 级 180℃）。温度超过限值时：

 

  • 绝缘材料机械强度、耐电强度显著下降，寿命急剧缩短（温度每升高 10℃，寿命可能减半）；
  • 绕组电阻增大，损耗进一步上升，形成 “过热 - 损耗增加 - 更过热” 的恶性循环；
  • 极端情况下可能引发绕组短路、火灾等事故。

 

因此，需通过传感器实时监测关键部位温度，为散热控制（如启动风机）、故障预警提供数据支撑。

二、常见温度监测传感器类型及特点

干式变压器温度监测传感器需适应其高电磁干扰、粉尘多、空间紧凑的运行环境，常见类型如下：

1. 铂电阻传感器（Pt100/Pt1000）

théorie：基于铂金属电阻随温度变化的特性（0℃时电阻为 100Ω/Pt100 或 1000Ω/Pt1000，温度升高电阻线性增大），通过测量电阻值换算温度。
spécificités: :

  • 精度高（误差通常≤±0.1℃~±0.5℃），线性度好，适合高精度监测；
  • 响应速度较快（毫秒级），稳定性强，寿命长（可达 10 年以上）；
  • 需与测量电路直接连接（有线传输），易受电磁干扰（需做屏蔽处理）。
    Scénarios applicables：干式变压器绕组、铁芯等关键部位的直接接触式测温，是目前应用最广泛的类型。

2. 热电偶传感器

théorie：由两种不同金属（如 K 型镍铬 - 镍硅、J 型铁 - 康铜）组成闭合回路，两端温度差产生热电势（塞贝克效应），通过电势值换算温度。
spécificités: :

 

  • 测温范围宽（-200℃~1300℃），可适应干式变压器短时过载的高温场景；
  • 结构简单、成本低，耐振动、耐冲击；
  • 精度较低（误差 ±1℃~±3℃），需冷端补偿（环境温度影响测量），线性度差于铂电阻。
    Scénarios applicables：铁芯、外壳等非高精度需求的温度监测，或作为铂电阻的备份传感器。

3. 红外传感器（非接触式）

théorie：通过检测物体表面发射的红外辐射能量（遵循普朗克定律），换算表面温度。
spécificités: :

 

  • 非接触式测量，无需与设备直接连接，不影响绝缘性能；
  • 安装灵活，可监测绕组表面、外壳等不便接触的部位；
  • 受环境影响大（如粉尘、水汽会吸收红外辐射，误差可能达 ±2℃~±5℃），无法测量内部温度。
    Scénarios applicables：作为接触式传感器的补充，用于监测变压器整体表面温度或不便安装接触式传感器的部位。

4. 光纤传感器

théorie：利用光纤传输光信号，通过光纤材料（如荧光光纤）的折射率随温度变化的特性，将温度信号转化为光波长变化，再通过解调设备还原温度。
spécificités: :

 

  • 抗电磁干扰能力极强（光纤不导电），适合干式变压器高压侧、强电磁环境；
  • 耐腐蚀、耐高压（可嵌入绕组内部），测量精度高（误差≤±0.5℃）；
  • 成本较高，光纤易折断（需保护措施），解调设备复杂。
    Scénarios applicables：高压干式变压器、对电磁干扰敏感的场合，或需要嵌入绕组内部的高精度监测。

三、传感器安装位置

干式变压器的温度分布不均，绕组（尤其是热点）、铁芯、环境是核心监测点，安装位置需结合监测目标选择：

 

监测点 监测目的 传感器类型推荐 Installation
绕组热点 反映最危险的过热位置（温度最高） Pt100（预埋式）、光纤 制造时嵌入绕组内部（不破坏绝缘）
绕组表面 辅助判断整体发热趋势 Pt100（粘贴式）、红外 粘贴于绕组表面（需绝缘胶水固定）
noyau de fer 监测铁芯涡流损耗引发的过热 热电偶、Pt100 固定于铁芯夹件或表面
température ambiante 辅助判断散热条件（如室温过高） Pt100、热电偶 安装于变压器周围 1~2m 处空气环境中

四、选型关键因素

选择传感器时需结合干式变压器的型号、运行环境、精度需求综合判断：

 

  1. Plage de température：需覆盖设备正常运行温度（30℃~120℃）及短时过载温度（如 150℃以上）；
  2. précis：绕组热点监测需 ±0.5℃以内（如 Pt100、光纤），环境监测可放宽至 ±2℃；
  3. capacité anti-interférence：高压侧、强电磁环境优先选光纤传感器，低压侧可选 Pt100（加屏蔽）；
  4. 安装兼容性：嵌入绕组需选小型化、绝缘性好的传感器（如直径≤3mm 的 Pt100），避免破坏绝缘；
  5. 稳定性：需耐受振动、粉尘、湿度（如 IP65 防护等级），寿命≥5 年。

五、温度监测系统组成

传感器是前端 “感知” 部件，需与后端系统配合实现完整监测功能：

 

  • 数据采集模块：将传感器信号（电阻、电势、光信号）转化为数字信号；
  • 显示与报警单元：实时显示温度值，超限时通过声光、短信等方式预警；
  • 控制模块：联动散热设备（如风机），温度过高时自动启动降温。

résumés

干式变压器温度监测传感器的核心作用是 “早发现、早预警”，不同类型传感器各有优劣：Pt100性价比最高，适合多数场景；Capteurs à fibre optique是强电磁环境的首选；红外传感器适合补充监测。实际应用中，常采用 “接触式 + 非接触式” 组合方案，兼顾精度与安全性，为干式变压器的稳定运行提供可靠保障。