Capteurs de surveillance de la température des transformateurs à bain d'huile

发布时间：7 août 2025 09:26:43

Les transformateurs à bain d'huile utilisent l'huile isolante comme moyen de refroidissement et d'isolation, et sont largement utilisés dans la transmission et la distribution des systèmes électriques. Sa température de fonctionnement (en particulier la température du bobinage et de l'huile) affecte directement la vitesse de vieillissement de l'huile isolante et la durée de vie de l'équipement. Une température trop élevée peut entraîner une détérioration de l'huile, une rupture de l'isolation, voire un incendie.capteur de températureEn tant qu'élément central de la surveillance de l'état des transformateurs à bain d'huile, il peut capturer le changement de température en temps réel et fournir des données clés pour le contrôle de la dissipation de la chaleur et l'alerte rapide en cas de défaillance, ce qui constitue un moyen important de garantir la sécurité du fonctionnement de l'équipement.
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I. Spécificité de la surveillance de la température des transformateurs à bain d'huile

Contrairement aux transformateurs à sec, la surveillance de la température des transformateurs à bain d'huile doit être adaptée à leurs caractéristiques.Environnement pétrolier, température et pression élevées, structure d'étanchéitéet d'autres caractéristiques :

 

  • L'huile isolante circule pendant le fonctionnement, et la distribution de la température est affectée par la circulation de l'huile (la température de la couche supérieure est généralement plus élevée que celle de la couche inférieure) ;
  • La température du bobinage est l'indicateur de surveillance de base, mais les bobinages sont immergés dans l'huile, ce qui rend les mesures directes difficiles (il faut pénétrer l'isolation ou s'en remettre à une extrapolation indirecte) ;
  • Le capteur doit être résistant à la corrosion chimique des huiles isolantes (par exemple, l'huile minérale, l'huile synthétique) et s'adapter à une plage de température de - 30°C à 150°C ;
  • Certains scénarios nécessitent une conception antidéflagrante (par exemple, des espaces scellés tels que des coussins et des réservoirs de pétrole pour éviter les explosions de vapeur de pétrole provoquées par des étincelles).

Deuxièmement, le type et les caractéristiques du capteur de température commun

Les capteurs de température pour transformateurs à bain d'huile doivent tenir compte de la précision de la mesure, de l'adaptabilité à l'environnement et de la facilité d'installation :

1. capteurs à résistance de platine (Pt100)

théorieLa température est convertie en mesurant la valeur de la résistance en se basant sur le fait que la résistance du platine varie linéairement avec la température (résistance de 100Ω à 0°C).
spécificités: :

 

  • Haute précision (erreur ≤ ± 0,1 ℃ ~ ± 0,5 ℃), bonne linéarité, convient à la température de l'huile, à la surface du bobinage et à d'autres mesures de température par contact direct ;
  • Stable, longue durée de vie (jusqu'à 10 ans ou plus), peut supporter une immersion de longue durée dans l'huile isolante (nécessité d'encapsuler un boîtier résistant à la corrosion) ;
  • Il nécessite une transmission par câble, est sensible aux interférences électromagnétiques (un fil métallique blindé est nécessaire) et est de petite taille (5 à 10 mm de diamètre), ce qui permet de l'encastrer dans les réservoirs de carburant ou les coussins d'huile.
    Scénarios applicables: :
  • Contrôle de la température de l'huile au sommet du réservoir (directement immergé dans l'huile, reflétant l'état général de la dissipation thermique) ;
  • Température de surface de l'enroulement (fixée à l'extérieur de l'enroulement au moyen d'un support isolant, isolation requise).

2. capteurs thermocouples (type K, type E)

théorieLa température est convertie en température en fonction de la valeur du potentiel.
spécificités: :

 

  • Large plage de température (-200℃~1300℃), peut être adapté à la température élevée des scénarios de surcharge de courte durée du transformateur (comme la surchauffe de courte durée de l'enroulement à 200℃) ;
  • Structure simple, faible coût, résistant aux vibrations et aux chocs, résistant à la corrosion de l'huile lorsqu'il est encapsulé dans un boîtier métallique ;
  • 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 applicables: :
  • Surveillance des besoins de non-grande précision tels que la température de l'huile de fond de cuve et la température à cœur ;
  • Utilisé comme capteur de secours pour les résistances en platine pour une surveillance redondante à des températures extrêmes.

3. régulateur de la température de l'huile avec capteur intégré (thermomètre à pression)

théorieDispositif mécanique traditionnel de mesure de la température, composé d'un boîtier (élément sensible à la température), d'un tube capillaire et d'une tête de mesure. L'emballage est rempli d'un milieu sensible à la température (par exemple, éther, alcool), qui se dilate ou se contracte lorsque la température change, transmet la pression par le tube capillaire et entraîne l'aiguille de la tête de mesure pour afficher la température.
spécificités: :

 

  • Aucune alimentation électrique n'est nécessaire, sécurité intrinsèque (pas de risque d'étincelles électriques), convient aux scénarios antidéflagrants (par exemple, sur le dessus des réservoirs de carburant) ;
  • Construction robuste, résistante à l'huile et aux vibrations, facile à entretenir (durée de vie de plus de 15 ans) ;
  • Faible précision (erreur ±2℃~±5℃), temps de réponse lent (niveau minute), incapacité à émettre directement des signaux électriques (nécessité d'être associé à des contacts pour une commande simple).
    Scénarios applicables: :
  • Surveillance régulière de la température de l'huile des transformateurs à bain d'huile (en particulier pour les transformateurs de petite et moyenne taille) en tant que moyen principal de mesure de la température ou en tant que moyen de secours ;
  • Scénarios de contrôle de base dans lesquels les systèmes de refroidissement (par exemple, pompes à huile, ventilateurs) doivent être reliés.

4. capteurs à fibres optiques fluorescentes

théorieLa mesure de la température est basée sur la "propriété température-fluorescence" des matériaux fluorescents. Le matériau fluorescent de la sonde du capteur émet une fluorescence après avoir été excité par une longueur d'onde spécifique de la lumière (par exemple, la lumière bleue), et le taux de décroissance de son intensité de fluorescence (durée de vie) s'accélère à mesure que la température augmente, de sorte que la température peut être convertie avec précision en température en détectant le changement de la durée de vie de la fluorescence.
spécificités: :

 

  • Résistance extrêmement forte aux interférences électromagnétiques (transmission de signaux optiques par fibre optique, pas de pièces conductrices), parfaitement adaptée à l'environnement électromagnétique fort du côté haute tension du transformateur ;
  • Grande précision de mesure (erreur ≤±0,5°C), temps de réponse rapide (millisecondes), capture en temps réel des fluctuations de température du bobinage ;
  • Résistante à la corrosion de l'huile, à la température élevée (température de fonctionnement à long terme - 50 ℃ ~ 200 ℃), la sonde est petite (diamètre ≤ 2mm), peut être incorporée à l'intérieur de l'enroulement sans endommager l'isolation ;
  • Les fibres optiques sont intrinsèquement flexibles, ce qui facilite leur acheminement à travers la structure complexe du transformateur, et intrinsèquement sûres (pas de risque d'étincelles électriques) pour les scénarios antidéflagrants.
    Scénarios applicables: :
  • Surveillance directe des points chauds des enroulements dans les grands transformateurs à bain d'huile (qui reflète avec précision le point de température le plus élevé de l'enroulement et constitue la donnée de base pour l'évaluation du vieillissement de l'isolation) ;
  • Scénarios nécessitant une grande précision de mesure et une capacité anti-interférence (par exemple, transformateurs de 220kV et plus) ;
  • Lorsqu'un fonctionnement stable à long terme avec de faibles coûts de maintenance est requis (les matériaux fluorescents peuvent durer plus de 10 ans).

5. capteurs infrarouges (sans contact)

théorieConversion de la température par détection de l'énergie du rayonnement infrarouge sur la surface de l'appareil (nécessité de pénétrer).indicateur de niveau d'huile(verre ou surveillance de l'extérieur du réservoir).
spécificités: :

 

  • Mesure sans contact et sans rupture de l'étanchéité de la cuve (convient pour l'adaptation d'anciens transformateurs) ;
  • Installation flexible, surveillance à distance de la paroi extérieure du réservoir, du niveau d'huile de l'oreiller, de la température de surface ;
  • Erreur plus élevée (±3℃~±10℃), fortement affectée par l'environnement (par exemple, taches sur la jauge de niveau d'huile, lumière directe du soleil), incapable de mesurer la température interne.
    Scénarios applicables: :
  • En complément des capteurs de contact, l'état thermique général du réservoir est surveillé ;
  • Transformateurs anciens ou scénarios de surveillance temporaire où il n'est pas pratique d'installer des capteurs de contact.

III. Points de contrôle clés et exigences en matière d'installation

La distribution de la température des transformateurs à bain d'huile est étroitement liée à la circulation de l'huile et à la distribution des pertes, et les points de surveillance du noyau et l'installation des capteurs doivent répondre aux exigences suivantes :

 

point de contrôle Objectif de la surveillance Types de capteurs recommandés Exigences en matière d'installation
Température de l'huile supérieure Reflète l'état thermique général du transformateur (indicateur le plus couramment utilisé). Pt100, thermomètre à pression Pack de température / sonde immergée dans la couche supérieure de l'huile dans le réservoir (profondeur ≥100mm), loin des sources de chaleur (par exemple les enroulements).
Point névralgique d'enroulement Évaluation du taux de vieillissement de l'isolation (endroits les plus dangereux) Capteur à fibre optique fluorescente, Pt100 (indirect) Sonde à fibre optique fluorescente à intégrer dans l'enroulement (préintégrée dans l'espace entre les bobines lors de la fabrication) ; la sonde Pt100 peut être convertie à partir de la température de l'huile supérieure + l'augmentation de température (erreur plus élevée).
Température à cœur Surveillance de la surchauffe locale causée par les pertes par courants de Foucault dans le noyau de fer Thermocouple, Pt100 Fixation sur les colliers de serrage, paquet d'isolation requis (pour éviter les courts-circuits)
température ambiante Aide à déterminer les conditions de dissipation de la chaleur (par exemple, température ambiante élevée) Pt100 Installé à 2~3m autour du transformateur, éviter la lumière directe du soleil.

IV. facteurs clés de sélection

Le choix d'un capteur de température pour transformateur à bain d'huile doit tenir compte des paramètres de l'équipement et de l'environnement de fonctionnement :

 

  1. Plage de températureLes températures de fonctionnement normales (40°C à 100°C) et les températures de surcharge à court terme (par exemple, 120°C à 150°C) sont couvertes ;
  2. Exigences de précisionLes points chauds de l'enroulement doivent être surveillés à ±1°C (de préférence par fibre optique fluorescente), la température de l'huile supérieure peut être contrôlée à ±2°C (une sonde Pt100 suffit) ;
  3. l'adaptation à l'environnementLes caractéristiques suivantes sont requises : résistance à la corrosion par l'huile isolante (boîtier en acier inoxydable en option), antidéflagrant (par exemple, homologation Ex dⅡCT4), imperméable à l'eau (protection IP68) ;
  4. Faisabilité de l'installationLes capteurs miniaturisés sont nécessaires pour les enroulements encastrés (diamètre ≤ 5 mm) et les interfaces correspondantes (par exemple, filetage M27 x 2) sont nécessaires pour le montage sur réservoir ;
  5. Compatibilité des signauxIl doit être relié à un thermostat et à un système SCADA (par exemple, sortie 4~20mA, RS485) pour faciliter la surveillance et le contrôle à distance.

V. Configuration typique d'un système de surveillance de la température

Les systèmes de surveillance de la température des transformateurs à bain d'huile se composent généralement d'un "capteur + thermostat + actionneur" :

 

  • transducteursLes données sur la température de l'huile supérieure, la température de l'enroulement (directe ou indirecte) sont recueillies ;
  • thermostatLe système d'alarme : reçoit les signaux des capteurs, affiche la température et définit les seuils (par exemple, 80°C pour démarrer le ventilateur, 100°C d'alarme, 130°C de déclenchement) ;
  • actionneursLes équipements de refroidissement (pompes à huile, ventilateurs) du système de liaison, le démarrage automatique du refroidissement en cas de surchauffe, les conditions extrêmes déclenchent le déclenchement de la protection.

 

Remarque : les grands transformateurs utilisent souvent une combinaison de "mesure directe de l'enroulement par fibre optique fluorescente + mesure de la température de l'huile par Pt100", en tenant compte de la précision et de la fiabilité.

résumés

Les capteurs de température pour les transformateurs à bain d'huile doivent être adaptés à des environnements particuliers tels que les milieux huileux, les hautes températures et les hautes pressions.Pt100C'est le premier choix pour la surveillance de la température de l'huile supérieure en raison de l'équilibre entre la précision et le rapport coût-efficacité ;Capteurs à fibres optiques fluorescentesAvec les avantages d'une forte immunité aux interférences électromagnétiques, d'une grande précision et de la possibilité d'être intégré dans l'enroulement, il est idéal pour la mesure directe des points chauds de l'enroulement ;Thermomètres à pressionEnsuite, il est encore largement utilisé dans les transformateurs de petite et moyenne taille (sécurité intrinsèque, maintenance simple). La sélection effective doit être combinée avec la taille de l'équipement, les objectifs de surveillance et les coûts, pour s'assurer que les données de température sont précises et fiables, afin de garantir la sécurité de fonctionnement du transformateur.
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