Qu'est-ce qu'un dispositif de mesure de la température des transformateurs ?

Qu'est-ce qu'un dispositif de mesure de la température des transformateurs ?

Le dispositif de mesure de la température du transformateur est un appareil automatisé spécialement conçu pour surveiller et contrôler en temps réel la température des parties critiques du transformateur. Il mesure en permanence la température à l'intérieur du transformateur (principalement les enroulements et l'huile isolante) au moyen de capteurs de température de haute précision et convertit les signaux de température en données visualisées. Plus important encore, il s'agit d'un système de protection intelligent qui peut effectuer automatiquement une série d'opérations telles qu'une alarme, l'activation du système de refroidissement ou la coupure directe de l'alimentation électrique du transformateur lorsque la température atteint la valeur d'alerte prédéfinie, afin d'éviter des dommages permanents à l'équipement en raison de la surchauffe.

Pourquoi le contrôle de la température est-il si important ?

La durée de vie d'un transformateur dépend dans une large mesure de la santé de ses matériaux isolants internes, et la température est le principal facteur affectant le vieillissement de l'isolation. Des températures excessives peuvent accélérer considérablement la décomposition chimique et la détérioration physique des matériaux d'isolation, les rendant cassants et leur faisant perdre leur force d'isolation. Par conséquent, une surveillance précise de la température est essentielle pour prévenir les dommages dus à la surchauffe, prolonger considérablement la durée de vie du transformateur en contrôlant la température de fonctionnement dans une plage raisonnable, et fournir une base essentielle pour juger de la capacité de charge du transformateur. Les variations anormales de température sont également un signe précoce de défaillance interne et peuvent fournir des informations précieuses pour la maintenance préventive.

Quels sont les lieux clés qu'elle surveille principalement ?

La tâche principale d'un dispositif de mesure de la température d'un transformateur est de surveiller les deux emplacements qui reflètent le mieux l'état de santé de l'équipement :

1. Température du bobinage : le bobinage est la principale source de chaleur lorsque le transformateur fonctionne, sa température interne est la plus élevée, c'est-à-dire la "température du point chaud du bobinage", ce qui permet de décider si le transformateur peut fonctionner en toute sécurité, compte tenu des limites fondamentales. Il s'agit des indicateurs de surveillance les plus critiques.

2. Température de l'huile supérieure : pour les transformateurs à bain d'huile, l'huile isolante est le principal moyen de refroidissement. La température de l'huile supérieure peut refléter globalement la production de chaleur du transformateur et l'efficacité du système de refroidissement.

Comment fonctionne l'appareil de mesure de la température ?

Selon le type de transformateur, le principe et la technologie de la mesure de la température varient.

Mesure de la température des transformateurs à bain d'huile : Traditionnellement, on utilise la "méthode de simulation thermique". Dans cette méthode, la température de l'huile est mesurée directement au moyen d'un dispositif de détection de la température placé dans la couche supérieure de l'huile du transformateur. En même temps, un petit courant proportionnel au courant de charge du transformateur circule dans un élément chauffant à l'intérieur du dispositif de mesure de la température, qui est placé à côté du boîtier pour simuler l'élévation de température des enroulements due au courant de charge. En fin de compte, l'appareil affiche la valeur superposée de la température de l'huile et de l'augmentation de température simulée, reflétant ainsi indirectement la température du point chaud de l'enroulement.

Mesure de la température des transformateurs à sec : cette méthode est plus directe. Au cours du processus de fabrication, le RTD platine Pt100 et d'autres capteurs de température sont directement intégrés dans l'enroulement triphasé interne. Le dispositif de mesure de la température connecte ces capteurs, mesure en temps réel les changements de la valeur de la résistance et, en fonction de la correspondance précise "résistance - température", calcule directement la température réelle de l'enroulement.

Mesure de la température par fibre optique fluorescente : il s'agit actuellement de la technologie de mesure de la température la plus avancée et la plus précise. Dans la fabrication des transformateurs, des capteurs non conducteurs à fibre optique fluorescente sont posés directement sur les spires de l'enroulement. Le principe consiste à utiliser un matériau fluorescent spécifique dans l'excitation de l'impulsion lumineuse, son temps de décroissance de la fluorescence et la température ont une correspondance précise. Comme la fibre optique elle-même est isolée et n'est soumise à aucune interférence électromagnétique (EMI), elle permet la mesure la plus directe, la plus sûre et la plus précise des points chauds des enroulements, en particulier pour les transformateurs importants ayant des niveaux de tension élevés et des exigences de fiabilité élevées.

Fonctions essentielles de l'appareil de mesure de la température

Un dispositif complet de mesure de la température des transformateurs possède généralement les fonctions de base suivantes :

1. Mesure et affichage des données : la température des enroulements et de l'huile est mesurée avec précision et affichée en temps réel.

2. Contrôle du système de refroidissement : lorsque la température atteint la valeur prédéfinie de "démarrage du ventilateur", le relais se ferme automatiquement et le ventilateur ou la pompe à huile démarre pour le refroidissement forcé ; lorsque la température baisse, le système de refroidissement se ferme automatiquement.

3. Fonction d'alarme : lorsque la température dépasse la valeur "d'alarme" définie, un signal de commutation est émis et des invites sonores et lumineuses sont émises, afin d'avertir l'opérateur qu'il doit faire attention.

4. Protection contre les surchauffes : lorsque la température atteint la limite de résistance de l'équipement, la sortie d'un signal de commutation décisif coupe directement l'alimentation du transformateur, ce qui permet d'atteindre le niveau de protection le plus élevé.

5. Communication et transmission à distance : généralement équipé de RS485 et d'autres interfaces de communication, il peut transmettre toutes les données de température et l'état de l'équipement au système de surveillance en arrière-plan, afin d'assurer une surveillance à distance et sans surveillance.

Foire aux questions (FAQ)

Q : Pourquoi les appareils de mesure de la température ont-ils deux points de température différents pour l'"alarme" et le "déclenchement" ?
R : Il s'agit d'une protection graduelle et d'une gestion préventive. Le point de température "d'alarme" le plus bas sert d'avertissement précoce, signalant à l'opérateur que la température du transformateur est élevée et que la charge ou le système de refroidissement doivent être vérifiés pour s'assurer qu'ils sont normaux, ce qui donne la possibilité d'une intervention manuelle. Le point de température supérieur de "déclenchement" est la dernière ligne de défense, indiquant que la température a atteint la limite dangereuse et que l'alimentation électrique doit être coupée immédiatement pour éviter des accidents graves tels que la brûlure de l'équipement.

Q : Quelle est la différence habituelle entre la température de l'enroulement et la température de l'huile supérieure ?
R : Cette différence est appelée "augmentation de la température entre le bobinage et l'huile" ; elle n'est pas fixe, mais varie en fonction de la charge du transformateur. Plus la charge est importante, plus le courant circule dans les enroulements, plus la chaleur est générée, et plus cette différence de température est importante. À pleine charge, cette différence peut atteindre 20 à 30 degrés Celsius, voire plus, en fonction de la conception et de la méthode de refroidissement du transformateur.

Q : Qu'est-ce qui rend les dispositifs de mesure de la température par fibre optique fluorescente supérieurs aux méthodes traditionnelles ?
R : Le principal avantage réside dans trois points : premièrement, "direct", il est directement en contact avec l'enroulement, la mesure est la température réelle du point chaud, plutôt que des valeurs analogiques ; deuxièmement, "précis", haute précision de mesure, vitesse de réponse rapide ; troisièmement, "sûr". Troisièmement, il est "sûr". La fibre optique elle-même est un isolant, totalement exempt d'interférence de haute tension et de champs électromagnétiques puissants, ce qui élimine fondamentalement la possibilité d'introduire des risques électriques dus à la mesure de la température.

Q : Puis-je ajouter un dispositif de mesure de la température à mon ancien transformateur ?
R : Pour les transformateurs de type sec, il est très difficile de procéder à une mise à niveau ultérieure si les capteurs ne sont pas préinstallés au moment de la fabrication. Pour les transformateurs à bain d'huile, il est facile d'adapter ou de remplacer le thermostat traditionnel qui mesure la température de l'huile supérieure et simule la température de l'enroulement. Cependant, pour mesurer la température par fibre optique, il est nécessaire de retourner à l'usine pour la révision ou la fabrication des fibres optiques préintégrées, qui ne peuvent pas être installées sur le terrain à l'intérieur de l'enroulement.