5 soluzioni per il monitoraggio della temperatura dei trasformatori a secco

Cause di guasto del riscaldamento dei trasformatori a secco e punti chiave di monitoraggio

I trasformatori a secco, in quanto fulcro del sistema di distribuzione, hanno una durata di isolamento che dipende direttamente dalla temperatura di esercizio (per ogni aumento di 6°C, la durata di isolamento si dimezza). Nel funzionamento a lungo termine, laPerdita di ferro (isteresi e perdite per correnti parassite)和Perdita di rame (perdita di resistenza)è la principale fonte di calore. Inoltre, i carichi non lineari generanoarmonica superioreCiò provoca un effetto pelle e aumenta significativamente il calore dell'avvolgimento. Se la dissipazione del calore è scarsa o se si verifica un sovraccarico a lungo termine, l'isolamento in resina epossidica invecchia, si screpola e può provocare cortocircuiti e guasti.

Per garantire il funzionamento sicuro del trasformatore, è necessario monitorare accuratamente le seguenti aree del nucleo:

• Avvolgimento a bassa tensione (LV):Le correnti più elevate sono il principale componente che genera calore e di solito viene monitorata la temperatura del punto più caldo.
• Avvolgimento ad alta tensione (HV):I livelli di alta tensione, che i sensori tradizionali difficilmente riescono a misurare a contatto diretto, sono un'area difficile da monitorare.
• Nucleo di ferro:Previene il surriscaldamento localizzato dovuto alla messa a terra in più punti.
• Connessioni a sbarre:I connettori dei conduttori ad alta e bassa tensione sono suscettibili di generare calore a causa dell'eccessiva resistenza di contatto dovuta all'allentamento.

• La soluzione migliore consigliata: tecnologia di misurazione della temperatura a fibre ottiche fluorescenti

1. Tecnologia di misurazione della temperatura a fibre ottiche fluorescenti (altamente raccomandata)

Per i trasformatori a secco con alta tensione e forte campo magnetico, la misurazione della temperatura con fibre ottiche fluorescenti è l'unica tecnologia in grado di ottenere la “misurazione diretta della temperatura degli avvolgimenti ad alta tensione”.

Vantaggio tecnologico:La sonda in fibra ottica ha un isolamento e una resistenza alle interferenze elettromagnetiche estremamente elevati. Può essere pre-interrata o installata direttamente sulla superficie dell'avvolgimento ad alta tensione (HV) e all'interno del condotto, senza preoccuparsi della distanza di dispersione e della rottura dell'isolamento. Rispetto ai metodi tradizionali, può catturare in modo più realistico il “punto più caldo” all'interno dell'avvolgimento e i dati non sono interferiti dal flusso di dispersione del trasformatore, con una deriva nulla nel funzionamento a lungo termine.

2. Misura di temperatura convenzionale con RTD PT100/PT1000

Questa è l'attuale soluzione standard di fabbrica per i trasformatori a secco e di solito è precostituita all'interno degli avvolgimenti a bassa tensione.

Caratteristiche tecniche:La tecnologia è matura e il costo è basso. Tuttavia, il suo sensore è un conduttore metallico, presenta rischi di isolamento in ambienti ad alta tensione e di solito può monitorare solo la temperatura del lato a bassa tensione. Inoltre, all'avvio del trasformatore o in caso di cortocircuito, le forti interferenze elettromagnetiche possono causare distorsioni del segnale PT100 o falsi allarmi; inoltre, una volta danneggiato, il sensore pre-incorporato è estremamente difficile da sostituire.

3. Tecnologia di monitoraggio con immagini termiche a infrarossi

Scansione senza contatto della superficie del trasformatore con una termocamera a infrarossi.

Caratteristiche tecniche:Ideale per monitorare la temperatura dei terminali esposti dei trasformatori, delle connessioni delle sbarre e dell'involucro. Il suo limite è che non può penetrare lo strato di colata di resina epossidica, quindi non può misurare la temperatura reale del punto caldo all'interno dell'avvolgimento. È solo un mezzo di ispezione ausiliario, non può sostituire la misurazione della temperatura interna.

4. Tecnologia di misurazione passiva della temperatura senza fili (RFID/SAW)

Trasmissione dei dati di temperatura tramite segnali a radiofrequenza, sensore montato su morsettiera o superficie.

Caratteristiche tecniche:Risolve il problema del cablaggio fastidioso ed è adatto alla trasformazione del punto di connessione esterno del vecchio trasformatore. Tuttavia, poiché il trasformatore stesso è un'enorme fonte di interferenze elettromagnetiche, è molto facile che il segnale wireless venga schermato o interferito, con conseguente instabilità della trasmissione dei dati. Inoltre, il sensore è di grandi dimensioni e non può essere installato nelle strette vie d'aria dell'avvolgimento.

5. Tecnologia di misurazione della temperatura con reticolo a fibre ottiche (FBG)

La temperatura viene misurata utilizzando la variazione della lunghezza d'onda della luce e ha le proprietà isolanti di una fibra ottica.

Caratteristiche tecniche:Pur essendo resistenti alle interferenze elettromagnetiche, i sensori a reticolo sono estremamente sensibili alle sollecitazioni. Le vibrazioni meccaniche intrinseche (50Hz/100Hz) che accompagnano il funzionamento di un trasformatore a secco possono facilmente causare una deriva della lunghezza d'onda del reticolo, con conseguenti errori di misura. Inoltre, i reticoli in fibra ottica sono fragili e soggetti a rottura nel complesso ambiente di installazione del trasformatore.

Confronto delle prestazioni di 5 schemi di monitoraggio per trasformatori a secco

Conclusioni e raccomandazioni per la selezione

Per i trasformatori a secco, in particolare per i livelli di tensione di 35kV e superiori o per i centri dati e i siti ferroviari dove l'affidabilità dell'alimentazione è molto importante.Termometria a fibre ottiche fluorescentiÈ la migliore soluzione di aggiornamento per sostituire la tradizionale PT100. Non solo risolve il problema dell'alta tensione, che non consente di misurare direttamente la temperatura, ma garantisce anche l'accuratezza dei dati in un ambiente fortemente elettromagnetico.

Per soluzioni personalizzate di misurazione della temperatura in fibra ottica per trasformatori a secco, consultare: Fuzhou InnoTech.