Transmission à distance du niveau d'huile du transformateur principal Exigences techniques relatives à la fonction de mesure du niveau d'huile du transformateur

I. Composantes essentielles

1. Capteur de niveau d'huile (unité d'acquisition de terrain)
   Installé sur la cuve du transformateur ou l'armoire de stockage de l'huile, il est au cœur de l'acquisition des signaux, et les principaux types sont les suivants :
   • Capteurs à flotteurLe flotteur est utilisé pour faire monter et descendre le niveau d'huile afin d'entraîner la structure mécanique (par exemple, un aimant), déclenchant le commutateur Reed ou l'élément Hall pour émettre une quantité de commutation (alarme de niveau d'huile haut et bas) ou une quantité analogique (niveau d'huile continu 4-20mA).
   • Capteurs capacitifsGrâce à la différence de constante diélectrique du fluide huile/gaz, la variation du niveau d'huile est convertie en une variation de la valeur de capacité, qui est convertie en un signal électrique standard par le circuit, s'adaptant à une température élevée et à un environnement électromagnétique fort avec une grande précision.
   • Détecteurs à ultrasonsMesure sans contact qui calcule le niveau d'huile en émettant des ondes ultrasoniques et en recevant des ondes réfléchies par le niveau de liquide, adaptée aux scénarios dans lesquels il n'est pas conseillé d'installer un capteur de contact.
2. unité de transmission de signaux
   • Moyen de transmission : principalement utiliséCâbles blindés(anti-interférence électromagnétique), ou convertis en signaux numériques (RS485, Ethernet) pour la transmission via des dispositifs de mesure et de contrôle (par exemple, des terminaux intelligents) dans le corps du transformateur.
   • Type de signal :
     • Analogique : 4-20mA (courant principal, capacité anti-interférence, correspondant au niveau d'huile 0-100%) ;
     • Quantité de commutation : 2 ou 3 groupes (correspondant à un niveau d'huile bas, un niveau d'huile normal, un niveau d'huile élevé/une alarme de débordement) ;
     • Numérique : transmission via Modbus, IEC 61850 et d'autres protocoles, permettant la configuration et l'étalonnage à distance.
3. Unité de surveillance à distance
   Recevoir le signal transmis et le réaliser :
   • Affichage en temps réel : le niveau d'huile est affiché sous forme de valeur numérique, de graphique à barres ou de cadran analogique dans l'interface de surveillance ;
   • Liaison d'alarme : lorsque le niveau d'huile dépasse la limite (manque d'huile à bas niveau, débordement d'huile à haut niveau), cela déclenche des alarmes sonores et visuelles, l'enregistrement et même la liaison de la logique de protection du transformateur (par exemple, le niveau d'huile bas bloque la régulation de la tension) ;
   • Traçabilité historique : stocke les données relatives au niveau d'huile et permet l'analyse des tendances (par exemple pour déterminer les fuites d'huile lentes).

II. Principales exigences techniques

1. l'adaptation à l'environnement
   Les capteurs doivent résister à la température élevée du fonctionnement du transformateur (généralement - 30 ℃ ~ 100 ℃), aux fortes interférences électromagnétiques (fuites du transformateur), et être antidéflagrants et résistants à la corrosion par l'huile (acier inoxydable, caoutchouc fluoré et autres matériaux).
2. Précision de la mesure
   L'erreur doit généralement être ≤±1% (pleine échelle) pour éviter les fausses alarmes ou les alarmes manquées (par exemple, une fuite mineure ne peut pas être reconnue) en raison d'un manque de précision.
3. Redondance et fiabilité
   • Les transformateurs critiques peuvent être conçus avec une redondance "double capteur" afin d'éviter un point de défaillance unique ;
   • Les câbles de signaux doivent être posés indépendamment, à l'écart des câbles à haute tension, afin de réduire la distorsion du signal causée par les interférences électromagnétiques.
4. compensation de la température
   Les variations de volume de l'huile de transformateur en fonction de la température peuvent entraîner un "faux niveau d'huile" (par exemple, lorsque la température de l'huile augmente, le niveau d'huile semble augmenter) ; une partie du capteur intègre une fonction de compensation de la température, par le biais du signal de température de l'huile pour corriger la valeur de mesure du niveau d'huile, afin de garantir la véracité des données.

III. problèmes courants et traitement

IV. implications pour l'application

• protection de la sécuritéSurveillance en temps réel des pénuries de pétrole (entraînant des défaillances de l'isolation/de la dissipation de la chaleur), des déversements de pétrole (entraînant des risques d'incendie) et déclenchement d'alarmes en temps utile ;
• Optimisation des opérationsRéduire la fréquence des inspections manuelles et anticiper les tendances anormales des niveaux d'huile (par exemple, les fuites chroniques) grâce aux données historiques ;
• Adaptation sans surveillanceLes données d'état essentielles pour le mode de fonctionnement sans surveillance des sous-stations, conformément aux besoins de développement des réseaux intelligents.

Comment choisir la bonne solution de télémétrie de niveau d'huile pour votre transformateur principal ?

Tout d'abord, les paramètres du cœur du transformateur doivent être clairs (principe de base).

1. Capacité du transformateur et niveau de tension
   • Transformateurs de grande capacité (≥110kV) ou transformateurs de stations importantes (par exemple, transformateurs principaux dans les sous-stations centrales) : une plus grande fiabilité est requise et recommandée.Conception à double capteur redondant(par exemple, des capteurs capacitifs primaires et de secours) afin d'éviter un point de défaillance unique qui pourrait entraîner une défaillance de la surveillance ;
   • Petites et moyennes capacités (35kV et moins) ou transformateurs de distribution : la solution peut être simplifiée en choisissant un seul capteur (par exemple, de type flotteur) pour réduire les coûts.
2. Type de conservateur d'huile
   La structure du conservateur d'huile détermine la manière dont les capteurs sont montés et doit être adaptée avec précision :

   Type de conservateur d'huile	Caractéristiques structurelles	Types de capteurs recommandés	mise en garde
   Conservateur d'huile ouvert	Le contact direct avec l'atmosphère le rend sensible à la pénétration de contaminants/vapeurs.	Type à flotteur (avec structure d'étanchéité), type à condensateur	Les capteurs doivent être contrôlés régulièrement pour vérifier leur résistance à l'encrassement.
   Armoires de stockage d'huile pour capsules et membranes	Le pétrole est isolé de l'atmosphère et possède une capsule élastique interne.	Type capacitif (sans contact), ultrasonique	Éviter le frottement direct entre le capteur et la capsule afin d'éviter toute rupture.
   Conservateur d'huile en carton ondulé	Le soufflet métallique se rétracte pour réguler le niveau d'huile	Capacitif (montage latéral), Magnétostrictif	Le capteur doit être adapté à la course d'expansion et de contraction du soufflet.

II. adaptation aux conditions environnementales du site (principales contraintes)

1. plage de température
   • Zones froides (telles que le nord-est, le nord-ouest) : choisissez des capteurs résistants aux basses températures (température de fonctionnement ≥ -40 ℃), afin d'éviter que les capteurs à flotteur ne soient bloqués par le givrage à basse température ;
   • Environnement à haute température (par exemple, extérieur dans le sud, usine fermée) : choisissez le type capacitif ou ultrasonique avec une résistance à la température ≥120℃ pour éviter le vieillissement à haute température des pièces en plastique.
2. l'intensité des interférences électromagnétiques (IEM)
   Les fuites magnétiques du corps du transformateur et le rayonnement électromagnétique des câbles à haute tension peuvent affecter la transmission des signaux et doivent être contrôlés :
   • Capteurs : préféréscapacitif(haute résistance aux interférences électromagnétiques), éviter de sélectionner le type de flotteur avec des éléments à effet Hall (sensibles aux interférences des champs magnétiques) ;
   • Câble de transmission : doit êtrePaire torsadée blindée(comme le type RVVP), et une pose indépendante (loin des câbles à haute tension de 10kV et plus), les deux extrémités d'une bonne mise à la terre (résistance de mise à la terre ≤ 4Ω).
3. Exigences en matière de protection contre l'encrassement et l'explosion
   • Zones extérieures sales (par exemple, zones industrielles, côtes) : le boîtier du capteur doit être sélectionné.IP65 et plus(étanche à la poussière et à la pluie), matériau prioritaire : acier inoxydable (résistant à la corrosion) ;
   • Environnements antidéflagrants (p. ex. sous-stations chimiques) : doit être utiliséEx d IIB T4 et classe antidéflagrante supérieuredu capteur afin d'éviter les risques d'étincelles électriques.

III. définition des exigences fonctionnelles et des exigences en matière d'exploitation et de maintenance (objectifs fondamentaux)

1. Exigences en matière de précision des mesures
   • Surveillance de précision (par exemple, maintenance de l'état du transformateur principal) : sélection deCapacitif ou magnétostrictif(Erreur ≤ ±0,5% FS), permet une surveillance continue du niveau d'huile pour l'analyse des tendances ;
   • Alarme de base (niveau d'huile haut et bas uniquement) : sélectionnableflotteur(Erreur ≤±2% FS), faible coût, pour répondre à la demande d'alarmes de commutation.
2. Transmission des signaux et compatibilité
   Nécessité d'une correspondance avec le système de surveillance à distance (par exemple, SCADA, back office) pour éviter le problème de l'"incompatibilité des signaux" :
   • Postes conventionnels (basés sur l'analogique) : sélection deSortie analogique 4-20mALes capteurs sont connectés directement au PLC ou au RTU ;
   • Sous-stations intelligentes (basées sur la numérisation) : sélectionner le soutienProtocoles IEC 61850/MODBUSLes capteurs numériques sont connectés au terminal intelligent via Ethernet ou RS485 pour assurer l'interopérabilité des données.
3. Exigences en matière d'alarme et de liaison
   • Exigences de base : prendre en charge au moins 2 ensembles de sorties de commutation pour l'"alarme de niveau d'huile bas" (manque d'huile) et l'"alarme de niveau d'huile élevé" (débordement d'huile) ;
   • Exigences avancées : à soutenirAlarme en cas de changement soudain du niveau d'huile(par exemple, une chute rapide du niveau d'huile dans un court laps de temps est considérée comme une fuite d'huile) et la logique de protection de la liaison (par exemple, un faible niveau d'huile bloque la régulation de la tension en charge).
4. Fonction de compensation de la température
   L'huile de transformateur, sous l'effet des variations de température, produira un "faux niveau d'huile" (augmentation de la température de l'huile → expansion du volume de l'huile → faux niveau d'huile élevé).Compensation de température intégrée: :
   • Extérieur ou scénarios avec de grandes différences de température (différence de température jour/nuit ≥ 20°C) : des capteurs avec compensation de température (par exemple, capacitif + acquisition de la température PT100) doivent être sélectionnés pour garantir des données de niveau d'huile exactes ;
   • Environnement intérieur à température constante : peut être simplifié sans compensation forcée de la température.

IV. équilibre entre la fiabilité et le coût (aptitude économique)

1. Investissement initial et coûts d'exploitation et de maintenance

   Type de programme	Coût initial	Difficulté d'exploitation et d'entretien	Scénarios applicables
   Type de flotteur (commutation)	baisser (la tête)	Moyen (nécessite une inspection régulière des composants mécaniques)	Capacité petite à moyenne, exigences de base en matière d'alerte
   Capacitif (analogique)	milieu	Faible (pas d'usure mécanique)	Grande capacité, contrôle de précision, environnement électromagnétique fort
   Ultrasons (numérique)	votre (honorifique)	Faible (mesure sans contact)	Conservateur d'huile à structure spéciale (par exemple ondulée), environnement antidéflagrant

2. Compromis de conception de la redondance
   • Postes non critiques (par exemple, terminaux de distribution) : un seul capteur + un câble de rechange, aucune redondance n'est nécessaire ;
   • Les sous-stations critiques (par exemple, les stations centrales, les transformateurs principaux des centrales électriques) : elles doivent être à double capteur (alimentation électrique indépendante, transmission indépendante) et être divisées en différents dispositifs de mesure et de contrôle afin de garantir "une sauvegarde, une utilisation".

V. Vérification de la conformité et de la compatibilité (garanties finales)

1. Respect des normesChoisissez des produits conformes aux normes industrielles, telles que "DL/T 1502-2016 Technical Conditions for Transformer Oil Level Monitoring Devices", afin d'éviter les produits non standard qui ne peuvent pas être connectés au système de surveillance de l'alimentation ;
2. compatibilité des interfacesConfirmez que l'alimentation électrique du capteur (généralement DC24V) et l'interface du signal (par exemple, terminal 4-20mA, interface RS485) sont compatibles avec l'appareil de mesure et de contrôle sur site afin d'éviter tout travail supplémentaire en raison d'une "incompatibilité d'interface" ;
3. Services aux fabricantsLa priorité est donnée aux fabricants qui ont fait leurs preuves dans le secteur de l'énergie, qui assurent la mise en service sur site (par exemple, l'étalonnage du niveau d'huile) et la protection après-vente (par exemple, une garantie d'un an), de manière à réduire le risque lié à l'exploitation et à l'entretien à un stade ultérieur.

Résumé : Processus de décision en matière de sélection

1. Confirmer les paramètres du transformateur (capacité, type de conservateur d'huile) → 2. Évaluer l'environnement du site (température, électromagnétisme, protection contre les explosions) → 3. Définir les exigences fonctionnelles (précision, transmission, alarmes) → 4. Équilibrer le coût et la fiabilité → 5. Vérifier la conformité et la compatibilité.