Qual è un buon sensore per la misurazione della temperatura dei trasformatori? Confronto approfondito tra PT100, misuratore meccanico e misurazione della temperatura in fibra ottica

Analisi dei tre metodi principali di monitoraggio della temperatura dell'olio del trasformatore: dal tradizionale rilevamento meccanico a quello a fibre ottiche

Essendo il trasformatore l'apparecchiatura centrale del sistema elettrico, la temperatura interna dell'olio isolante è direttamente correlata alla sicurezza e alla vita dell'apparecchiatura. Un'elevata temperatura dell'olio provoca un invecchiamento accelerato dell'isolamento, fino a causare guasti. Attualmente, il monitoraggio della temperatura dell'olio del trasformatore adotta principalmente tre modalità di misurazione della temperatura: meccanica, elettronica (PT100) e a fibra ottica avanzata.

Questo articolo approfondisce i principi, i vantaggi e gli svantaggi e gli scenari applicabili di queste tre tecniche.

1. Termometri meccanici (a pressione/bimetallici)

Questo è il più tradizionale “termometro” per trasformatori, nel vecchio e piccolo trasformatore di medie dimensioni sono estremamente comuni, i rappresentanti più tipici sonoBWY或BWRTermostato di livello dell'olio della serie.

• Principio di funzionamento: l'uso principale dei pacchetti di temperatura all'interno del mezzo termosensibile (liquido o gas) per espansione termica, attraverso il tubo capillare sarà trasferito alla pressione dell'elemento elastico (tubo di bourdon), in modo da guidare la lancetta per indicare la temperatura. Alcuni piccoli trasformatori utilizzano anche termometri bimetallici.

• Pro:

  • Alta affidabilità: Struttura puramente meccanica, non si affida all'alimentazione esterna, anche se la perdita di potenza dell'intera stazione può essere letta intuitivamente sul campo.

  • Protezione primaria: Solitamente con contatti di allarme e di intervento (nodi rigidi), direttamente collegati all'anello di controllo, è una parte importante della protezione non elettrica del trasformatore.

  • Costo ridotto: Semplice da mantenere e meno costoso.

• Limitazioni:

  • Precisione limitata: Gli azionamenti meccanici sono soggetti a errori e hanno un tempo di risposta lento.

  • Funzione singola: Di solito è possibile misurare solo la temperatura dell'olio superiore, rendendo difficile l'analisi digitale di precisione a distanza.

2. Sensori elettronici di temperatura (PT100/ RTD)

Con l'aumento del livello di automazione delle sottostazioni, le indicazioni puramente meccaniche non possono più soddisfare le esigenze dei sistemi SCADA (acquisizione dati e controllo di supervisione) e la PT100 è diventata il pilastro del monitoraggio digitale.

• Principio di funzionamento: l'uso del metallo platino (Pt) valore di resistenza con variazioni di temperatura e cambiamento lineare delle caratteristiche del PT100 che è, a 0 ℃ valore di resistenza di 100 Ω. Attraverso il trasmettitore sarà convertito in un segnale di resistenza standard 4-20mA segnale di corrente o Modbus segnale digitale di trasmissione allo sfondo.

• Pro:

  • Alta precisione e buona linearità: Ampio campo di misura e grande precisione all'interno della zona di temperatura operativa.

  • Facile integrazione: Comodo accesso ai sistemi di automazione integrati per il monitoraggio remoto in tempo reale e l'analisi delle tendenze dei dati storici.

• Limitazioni:

  • Debole capacità anti-interferenza: Intorno al trasformatore esistono forti campi elettromagnetici e i conduttori e le sonde metalliche tendono a indurre tensioni di disturbo, con conseguenti salti o distorsioni nei dati di misura, che richiedono misure di schermatura eccellenti.

  • Rischi dell'isolamento: Essendo un conduttore metallico, non può penetrare in profondità nella regione ad alta tensione all'interno degli avvolgimenti del trasformatore per una misurazione diretta e di solito può essere utilizzato solo per misurare la temperatura della parete del serbatoio o dell'olio superiore.

3. Tecnologia di misurazione della temperatura a fibre ottiche (fibra fluorescente/fibra a griglia)

La misurazione della temperatura in fibra ottica rappresenta lo stato dell'arte della tecnologia in scenari quali l'altissima tensione, i grandi trasformatori principali e gli scenari con elevati requisiti di intelligenza. In particolareMisura della temperatura in fibra ottica fluorescentetecnologia, apprezzata per le sue straordinarie proprietà isolanti.

• Come funziona:

  • Principio dell'afterglow di fluorescenza: La sostanza fluorescente all'estremità della sonda viene eccitata dalla luce pulsata ed emette un afterglow, la cui durata (tempo di decadimento) è monotonicamente correlata alla temperatura. Calcolando il tempo di decadimento, è possibile determinare con precisione la temperatura.

• Punti di forza fondamentali:

  • A sicurezza intrinseca (alto isolamento) La fibra ottica è realizzata in biossido di silicio, completamente isolata e passiva. Ciò significa che puòPre-incorporato direttamente all'interno degli avvolgimenti del trasformatore(cioè il monitoraggio dei punti caldi dell'avvolgimento), cosa assolutamente impossibile con i termometri PT100 e meccanici.

  • Immunità elettromagnetica: La trasmissione del segnale ottico è completamente priva di interferenze di forti campi elettromagnetici provenienti dal trasformatore, i dati sono stabili e affidabili e non è necessario uno strato di schermatura.

  • Longevità: Resistenti alla corrosione e agli ambienti con olio ad alta pressione, sono solitamente progettati per durare fino a 30 anni, la stessa vita del trasformatore.

• Scenari applicabili:

  • Necessità di un monitoraggio direttoTemperatura del punto caldo di avvolgimento(punto caldo dell'avvolgimento) trasformatore principale.

  • Trasformatori di conversione o apparecchiature ad altissima tensione con ambienti elettromagnetici estremamente complessi.

Sintesi e raccomandazioni per la selezione

Conclusione:

Nella costruzione delle moderne sottostazioni intelligenti, questi tre metodi spesso non sono “l'uno o l'altro”, ma complementari e coesistenti. I termometri meccanici sono solitamente configurati per l'indicazione in situ e la protezione di base, la PT100 è utilizzata per trasmettere a distanza la temperatura dell'olio superiore e i sistemi di misurazione della temperatura in fibra ottica sono introdotti per monitorare con precisione le temperature del punto più caldo degli avvolgimenti, il cuore del trasformatore, al fine di valutare con precisione la capacità di sovraccarico e la durata dell'isolamento del trasformatore.