Apa saja metode dan sensor pemantauan suhu untuk transformator tipe kering?

Pengoperasian yang aman dan masa pakai transformator tipe kering secara langsung berkaitan dengan kesehatan bahan isolasinya, dan suhu adalah faktor paling penting yang mempengaruhi tingkat penuaan bahan isolasi. Oleh karena itu, pemantauan suhu yang akurat dan andal adalah inti dari sistem proteksi transformator tipe kering. Tidak seperti transformator terendam oli, yang mengandalkan oli transformator untuk insulasi dan pendinginan, transformator tipe kering terutama mengandalkan udara (konveksi alami atau pendinginan udara paksa) dan bahan isolasi padat (misalnya resin epoksi, kertas isolasi, dll.), Yang membuat pemantauan titik panas internal menjadi persyaratan yang lebih ketat.

Di bawah ini adalah penjelasan rinci tentang semua cara utama di mana suhu transformator tipe kering dapat dipantau, dari inti ke tambahan dan dari internal ke eksternal:

Mode 1: Pengukuran langsung suhu belitan tertanam

Ini adalah metode pemantauan inti dan utama. Sensor sudah ditanamkan langsung ke belitan atau dekat dengan permukaan belitan selama proses pembuatan trafo untuk secara langsung mencerminkan suhu aktual belitan, komponen terpanas.

1. Sensor suhu tahan platinum (Pt100/Pt1000)

Ini adalah metode pengukuran suhu yang paling umum, standar, dan banyak digunakan pada transformator tipe kering.

• Lokasi PenempatanSelama pembuatan trafo, elemen penginderaan suhu resistansi platina (biasanya tiga, sesuai dengan belitan tiga fase A, B, dan C) sudah tertanam di bagian atas belitan tegangan rendah tiga fase di dekat ujung stopkontak. Area ini biasanya merupakan titik panas di mana belitan paling sedikit membuang panas dan memiliki suhu tertinggi. Sensor dipasang dengan kuat di celah antara kumparan belitan dan merupakan cor epoksi atau tekanan vakum VPI yang dicelupkan bersama dengan belitan, menjadi bagian permanen dari bodi transformator.

• Prinsip KerjaMengambil keuntungan dari sifat fisik bahwa nilai resistansi kawat platina murni berubah secara tepat dan linier dengan suhu. pt100 mengacu pada nilai resistansi 100,00 ohm pada 0 ° C. Pengontrol suhu menerapkan arus pengukuran yang sangat kecil dan konstan ke sensor resistansi platina melalui kabel berpelindung khusus dan kemudian secara tepat mengukur tegangan pada sensor. Menurut hukum Ohm (resistansi = tegangan/arus), nilai resistansi saat ini dari sensor dapat dihitung. Karena ada korespondensi standar yang diakui secara internasional antara nilai resistansi resistor platina dan suhu (skala suhu ITS-90), pengontrol dapat melihat tabel untuk mengubah nilai resistansi ke nilai suhu saat ini secara akurat.

• Komponen Sistem：

  • elemen penginderaan suhuResistor platina Pt100 yang sudah tertanam di dalam belitan.

  • menghubungkan timbalKabel khusus yang mengarah dari sensor, tahan suhu tinggi dan berpelindung untuk mencegah gangguan elektromagnetik.

  • Pengontrol SuhuPerangkat inti yang menerima dan memproses sinyal sensor.

• Fungsi dan fitur：

  • sangat akuratPengukuran yang akurat dengan linearitas yang baik.

  • stabilitas yang baikKinerja operasional jangka panjang stabil dengan drift yang rendah.

  • standarisasiPt100 adalah standar internasional dengan kemampuan pertukaran yang baik.

  • keterbatasanKeakuratan pembacaan sangat bergantung pada keselarasan yang tepat dari titik panas aktual di lokasi yang sudah disematkan sebelumnya selama pembuatan.

2. Sensor suhu serat optik

Ini adalah cara yang lebih canggih tetapi juga lebih mahal, terutama digunakan untuk tingkat tegangan tinggi, kapasitas besar, atau persyaratan khusus transformator tipe kering.

• Lokasi PenempatanUkuran kecil sensor serat optik memungkinkan penempatan yang lebih fleksibel di dalam trafo. Sensor ini dapat dipasang langsung ke permukaan belitan tegangan tinggi atau bahkan ditanam di dalam belitan tegangan tinggi, yang tidak dapat dilakukan dengan sensor logam tradisional (mis. Pt100) karena masalah isolasi.

• Prinsip KerjaTeknologi pengukuran suhu serat optik memiliki beberapa prinsip implementasi, yang biasa digunakan dalam aplikasi transformator:

  • Pengukuran suhu serat optik neonSepotong kecil bahan fluoresen tanah jarang khusus dilapisi pada ujung serat optik. Host pengukuran suhu memancarkan panjang gelombang cahaya eksitasi tertentu melalui serat optik, dan bahan fluoresen menyerap energi dan memancarkan fluoresensi. Ketika cahaya eksitasi berhenti, waktu peluruhan (masa pakai) fluoresensi memiliki korespondensi yang tepat dengan suhu. Tuan rumah menghitung suhu dengan mengukur waktu peluruhan ini.

• Komponen Sistem：

  • Probe sensor serat optikSerat optik dengan bahan atau kisi-kisi yang sensitif terhadap suhu.

  • Demodulator serat optik (kerangka utama pengukuran suhu)Bertanggung jawab untuk mentransmisikan dan menerima sinyal cahaya, serta menghitung dan menampilkannya.

  • koneksi optikDigunakan untuk menyambungkan probe ke unit utama.

• Fungsi dan fitur：

  • keamanan intrinsikisolator listrik lengkap, kebal terhadap gangguan elektromagnetik (EMI/RFI) dan aman untuk kontak langsung dengan komponen bertegangan tinggi.

  • Akurasi pengukuranAkurasi tinggi dan waktu respons yang cepat.

  • Pengukuran multi-titikTeknologi pengukuran suhu serat optik memungkinkan pemantauan simultan suhu hotspot yang berbeda di dalam transformator, sehingga dapat menangkap distribusi hotspot secara lebih komprehensif.

Mode 2: Pengukuran suhu permukaan eksternal tanpa kontak

Pendekatan ini tidak masuk ke dalam trafo, melainkan membantu pemantauan dan inspeksi dengan mendeteksi suhu permukaan luarnya.

3. Deteksi pencitraan termal inframerah

Ini adalah alat yang sangat efektif untuk inspeksi dan diagnostik, tetapi bukan sebagai sarana utama untuk perlindungan waktu nyata.

• Lokasi PenempatanOperator memegang kamera inframerah atau memasang kamera inframerah tetap di ruang transformator dan memindai permukaan belitan, inti, terminal, bushing, dll. dari transformator.

• Prinsip KerjaBenda apa pun dengan suhu di atas nol mutlak memancarkan energi inframerah. Semakin tinggi suhu objek, semakin banyak energi inframerah yang dipancarkan. Kamera pencitraan termal menerima radiasi inframerah dari permukaan objek melalui detektor inframerah internal (susunan bidang fokus) dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Setelah diproses, sistem menghasilkan “peta panas” dalam warna semu, dengan warna yang berbeda pada gambar yang mewakili suhu yang berbeda, sehingga memungkinkan mata manusia untuk memvisualisasikan distribusi suhu pada permukaan objek.

• Komponen SistemKamera pencitraan termal genggam atau kamera tetap.

• Fungsi dan fitur：

  • non-kontakTidak perlu pemadaman listrik, dan pengujian dapat dilakukan saat trafo berjalan, yang sangat aman.

  • komprehensif dan intuitifHal ini memberikan gambar “permukaan suhu” dan bukan “titik suhu”, yang memungkinkan untuk secara cepat mendeteksi cacat panas berlebih yang terlokalisasi, dan khususnya efektif untuk memeriksa terminal yang longgar dan kontak yang buruk.

  • Pengukuran suhu permukaanIni hanya mengukur suhu permukaan belitan atau inti transformator dan tidak mencerminkan suhu maksimum belitan internal, dan pembacaannya akan jauh lebih rendah daripada suhu titik panas aktual di dalam belitan.

  • diagnosis komplementerTerutama digunakan untuk inspeksi rutin dan pemeliharaan preventif untuk mengidentifikasi potensi masalah, bukan untuk kontrol dan perlindungan waktu nyata.

Modalitas III: Komponen penting lainnya dan pemantauan suhu sekitar

Selain memantau suhu belitan inti, penting juga untuk memantau suhu inti dan suhu sekitar.

4. Pemantauan suhu inti

• Lokasi PenempatanSensor suhu (baik Pt100 atau termokopel) biasanya dipasang pada yoke (kuk atas) atau penjepit inti.

• Prinsip KerjaPrinsip yang sama dengan pengukuran suhu belitan, digunakan untuk mengukur suhu inti besi.

• Fungsi dan fiturSuhu inti yang tidak normal dapat mengindikasikan kesalahan seperti beberapa titik arde di inti, arus eddy yang berlebihan karena kerusakan isolasi antara wafer baja silikon, dan sebagainya. Pemantauan suhu inti dapat memberikan alarm dan dasar diagnostik untuk kesalahan spesifik ini.

5. Pemantauan suhu sekitar

• Lokasi PenempatanDi dalam ruangan atau kabinet tempat trafo berada, pilih lokasi untuk sensor suhu yang mewakili suhu udara pendingin di sekitarnya dan tidak terpengaruh oleh radiasi termal langsung dari trafo.

• Prinsip KerjaMengukur suhu media pendingin (udara).

• Fungsi dan fiturCatatan: Suhu lingkungan adalah tolok ukur untuk menghitung kenaikan suhu transformator. Suhu lingkungan yang berlebihan dapat secara signifikan mengurangi kemampuan transformator untuk menghilangkan panas, sehingga membatasi kapasitas bebannya. Pemantauan suhu lingkungan dapat digunakan untuk mengontrol sistem ventilasi di ruang transformator atau untuk memberikan peringatan dini jika suhu lingkungan terlalu tinggi.

Ringkasan dan integrasi sistem: sistem kontrol suhu

Semua sensor di atas hanyalah “mata”, mereka melihat data yang pada akhirnya harus disatukan dalam “otak” untuk diproses, “otak” ini adalah Pengontrol suhu transformator tipe kering。

LengkapTermostat transformator tipe keringFungsi inti berikut ini biasanya digabungkan dalam beberapa cara seperti yang dijelaskan di atas dan direalisasikan oleh termostat pintar:

1. Patroli dan tampilan suhu tiga faseSecara otomatis memutar tampilan suhu waktu nyata dari belitan fase A, B, dan C, dan secara manual beralih untuk melihat suhu fase tertinggi.

2. Kontrol kipas otomatisKetika suhu dari setiap fase belitan mencapai nilai “fan start” yang telah ditetapkan, pengontrol akan secara otomatis menutup kontak relai untuk menghidupkan kipas.Kipas PendinginPendinginan udara paksa; ketika suhu turun ke nilai “fan stop”, kipas secara otomatis dimatikan untuk menghemat energi dan mengurangi kebisingan.

3. Alarm Suhu BerlebihKetika suhu dari setiap fase belitan mencapai nilai “alarm” yang telah ditetapkan, pengontrol akan mengirimkan sinyal alarm suara dan cahaya untuk mengingatkan operator agar memperhatikan.

4. Tergelincir karena suhu yang terlalu tinggiKetika suhu setiap fase belitan mencapai nilai “trip” yang telah ditetapkan (yang merupakan garis pertahanan terakhir untuk melindungi isolasi), pengontrol akan mengeluarkan satu set sinyal kontak trip pasif ke sakelar sisi tegangan tinggi transformator, sehingga akan trip, memutus catu daya transformator, dan mencapai perlindungan akhir.

5. Deteksi Kegagalan SensorPengontrol dapat secara otomatis mendeteksi jika ada kerusakan atau gangguan hubung singkat pada sensor dan mengeluarkan alarm gangguan.

6. Transmisi data jarak jauhPengontrol suhu modern biasanya memiliki antarmuka komunikasi seperti RS485 dan mendukung protokol standar seperti Modbus, yang memungkinkan semua data suhu dan status peralatan ditransmisikan dari jarak jauh ke sistem pemantauan back-end (SCADA).