Che cos'è un dispositivo di misurazione della temperatura del trasformatore?

Che cos'è un dispositivo di misurazione della temperatura del trasformatore?

Il dispositivo di misurazione della temperatura del trasformatore è un dispositivo automatico appositamente progettato per monitorare e controllare la temperatura delle parti critiche del trasformatore in tempo reale. Misura continuamente la temperatura all'interno del trasformatore (principalmente gli avvolgimenti e l'olio isolante) per mezzo di sensori di temperatura ad alta precisione e converte i segnali di temperatura in dati visualizzati. Inoltre, è un sistema di protezione intelligente in grado di eseguire automaticamente una serie di operazioni come l'allarme, l'attivazione del sistema di raffreddamento o l'interruzione diretta dell'alimentazione del trasformatore quando la temperatura raggiunge il valore di allarme preimpostato, al fine di prevenire danni permanenti all'apparecchiatura dovuti al surriscaldamento.

Perché il monitoraggio della temperatura è così importante?

La vita di un trasformatore dipende in larga misura dallo stato di salute dei suoi materiali isolanti interni e la temperatura è il fattore principale che influisce sull'invecchiamento dell'isolamento. Temperature eccessive possono accelerare drasticamente la decomposizione chimica e il deterioramento fisico dei materiali isolanti, rendendoli fragili e perdendo forza isolante. Pertanto, un monitoraggio accurato della temperatura è essenziale per prevenire i danni da surriscaldamento, estendere in modo significativo la durata di vita del trasformatore controllando la temperatura di esercizio entro un intervallo ragionevole e fornire una base fondamentale per giudicare la capacità di carico del trasformatore. Variazioni anomale della temperatura sono anche un'indicazione precoce di un guasto interno e possono fornire informazioni preziose per la manutenzione preventiva.

Quali sono i luoghi chiave che monitora principalmente?

Il compito principale di un dispositivo di misurazione della temperatura del trasformatore è quello di monitorare le due posizioni che meglio riflettono lo stato di salute dell'apparecchiatura:

1. Temperatura dell'avvolgimento: l'avvolgimento è la principale fonte di calore quando il trasformatore è in funzione, la sua temperatura interna è il punto più alto, cioè la “temperatura dell'hot spot dell'avvolgimento”, per decidere se il trasformatore può funzionare in modo sicuro o meno. Si tratta degli indicatori di monitoraggio più critici.

2. Temperatura dell'olio superiore: nei trasformatori in olio, l'olio isolante è il principale mezzo di raffreddamento. La temperatura dell'olio superiore può riflettere in modo completo la generazione di calore complessiva del trasformatore e l'efficienza di raffreddamento del sistema di raffreddamento.

Come funziona il dispositivo di misurazione della temperatura?

A seconda del tipo di trasformatore, il principio e la tecnologia di misurazione della temperatura variano.

Misura della temperatura dei trasformatori in olio: tradizionalmente si utilizza il “metodo della simulazione termica”. In questo metodo, la temperatura dell'olio viene misurata direttamente mediante un pacchetto di rilevamento della temperatura posto nello strato superiore dell'olio del trasformatore. Allo stesso tempo, una piccola corrente proporzionale alla corrente di carico del trasformatore scorre attraverso un elemento riscaldante all'interno del dispositivo di misurazione della temperatura, che è posizionato accanto al pacchetto per simulare l'aumento di temperatura degli avvolgimenti dovuto alla corrente di carico. Alla fine, il dispositivo visualizza il valore sovrapposto della temperatura dell'olio e dell'aumento di temperatura simulato, riflettendo così indirettamente la temperatura del punto caldo dell'avvolgimento.

Misura della temperatura del trasformatore a secco: questo metodo è più diretto. Nel processo di produzione, la RTD al platino Pt100 e altri sensori di temperatura sono direttamente incorporati nell'avvolgimento interno trifase. Il dispositivo di misurazione della temperatura, collegando questi sensori, misura in tempo reale le variazioni del valore di resistenza e, in base all'accurata corrispondenza “resistenza - temperatura”, calcola direttamente la temperatura reale dell'avvolgimento.

Misurazione della temperatura con fibre ottiche fluorescenti: questa è attualmente la tecnologia di misurazione della temperatura più avanzata e accurata. Si tratta di una tecnologia utilizzata nella produzione di trasformatori, in cui i sensori a fibre ottiche fluorescenti non conduttivi vengono posizionati direttamente sulle spire dell'avvolgimento. Il principio è quello di utilizzare uno specifico materiale fluorescente nell'eccitazione dell'impulso luminoso, il cui tempo di decadimento della fluorescenza e la temperatura hanno una corrispondenza precisa. Poiché la fibra ottica stessa è isolata e non è soggetta ad alcuna interferenza elettromagnetica (EMI), consente la misurazione più diretta, sicura e accurata dei punti caldi dell'avvolgimento, soprattutto per i trasformatori importanti con livelli di tensione elevati e requisiti di alta affidabilità.

Funzioni principali del dispositivo di misurazione della temperatura

Un dispositivo completo per la misurazione della temperatura dei trasformatori ha di solito le seguenti funzioni principali:

1. Misurazione e visualizzazione dei dati: misura e visualizza in tempo reale la temperatura degli avvolgimenti e dell'olio.

2. Controllo del sistema di raffreddamento: quando la temperatura raggiunge il valore preimpostato “start fan”, chiude automaticamente il relè e avvia la ventola o la pompa dell'olio per il raffreddamento forzato; quando la temperatura scende, chiude automaticamente il sistema di raffreddamento.

3. Funzione di allarme: quando la temperatura supera il valore di “allarme” impostato, l'uscita del segnale di commutazione e i segnali acustici e luminosi segnalano all'operatore di prestare attenzione.

4. Protezione contro le sovratemperature: quando la temperatura raggiunge il limite dell'apparecchiatura in grado di resistere al valore di “intervento”, l'uscita di un segnale di commutazione decisivo, interrompe direttamente l'alimentazione del trasformatore, implementando il massimo livello di protezione.

5. Comunicazione e trasmissione remota: solitamente dotata di RS485 e altre interfacce di comunicazione, può trasmettere tutti i dati sulla temperatura e lo stato delle apparecchiature al sistema di monitoraggio di fondo, per ottenere un monitoraggio remoto e non presidiato.

Domande frequenti (FAQ)

D: Perché i dispositivi di misurazione della temperatura hanno due punti di temperatura diversi per “allarme” e “intervento”?
R: Serve per la protezione graduale e la gestione preventiva. Il punto di temperatura di “allarme” più basso serve come avvertimento precoce, segnalando all'operatore che la temperatura del trasformatore è elevata e che è necessario verificare la normalità del carico o del sistema di raffreddamento, dando la possibilità di intervenire manualmente. Il punto di temperatura più alto “di intervento” è l'ultima linea di difesa, che indica che la temperatura ha raggiunto il limite pericoloso e che l'alimentazione deve essere interrotta immediatamente per evitare incidenti gravi come l'incendio dell'apparecchiatura.

D: Qual è la differenza abituale tra la temperatura dell'avvolgimento e la temperatura dell'olio superiore?
R: Questa differenza è chiamata “aumento della temperatura dell'avvolgimento e dell'olio”, non è un valore fisso, ma varia con il carico del trasformatore. Maggiore è il carico, maggiore è la corrente che attraversa gli avvolgimenti, maggiore è il calore generato e maggiore è questa differenza di temperatura. A pieno carico, questa differenza può raggiungere i 20-30 gradi Celsius o anche di più, a seconda del progetto e del metodo di raffreddamento del trasformatore.

D: Cosa rende i dispositivi di misurazione della temperatura a fibre ottiche fluorescenti superiori ai metodi tradizionali?
R: Il vantaggio principale risiede in tre punti: primo, “diretto”, è direttamente a contatto con l'avvolgimento, la misura è la temperatura reale del punto caldo, piuttosto che i valori analogici; secondo, “accurato”, elevata precisione di misura, velocità di risposta; terzo, “sicuro”. In terzo luogo, è "sicuro": la fibra ottica stessa è un isolante, completamente privo di interferenze di alta tensione e forti campi elettromagnetici, il che elimina sostanzialmente la possibilità di introdurre rischi elettrici dovuti alla misurazione della temperatura.

D: Posso aggiungere un dispositivo di misurazione della temperatura al mio vecchio trasformatore?
R: Per i trasformatori a secco, è molto difficile effettuare un retrofit in una fase successiva se i sensori non sono stati pre-costruiti al momento della produzione. Per i trasformatori in olio, è facile riadattare o sostituire il termostato tradizionale che misura la temperatura dell'olio superiore e simula la temperatura dell'avvolgimento. Tuttavia, per ottenere la misurazione della temperatura a fibre ottiche, è necessario tornare alla revisione della fabbrica o alla produzione di fibre ottiche pre-incorporate, che non possono essere adattate al campo all'interno dell'avvolgimento.