Quali sono i tipi di sensori di temperatura per trasformatori?

I. Perché il monitoraggio della temperatura dei trasformatori è così importante?

Il trasformatore è l'apparecchiatura centrale del sistema di alimentazione, il funzionamento a lungo termine in un ambiente ad alta tensione e corrente elevata, l'accumulo di calore è il fattore principale che causa i guasti. Gli studi hanno dimostrato che il materiale isolante si riscalda ogni 6°C, la vita utile si riduce di circa la metà. Una volta che la temperatura è fuori controllo, la luce è quella di accelerare l'invecchiamento dell'isolamento, accorciare la vita delle apparecchiature, il pesante è quello di innescare un avvolgimento di cortocircuito, la combustione del trasformatore e anche l'interruzione di corrente su larga scala.

Per questo motivo, il sensore di temperatura del trasformatore è diventato un indispensabile "presidio sanitario" per ogni trasformatore. Raccoglie in tempo reale la temperatura dell'avvolgimento, del nucleo e dell'olio, il sistema di controllo della temperatura per fornire una base di dati, l'avvio e l'arresto automatico del raffreddamento ad aria, l'allarme di sovratemperatura e persino l'intervento di emergenza.

Questo articolo introdurrà sistematicamente le attuali sei categorie principali di sensori di temperatura per trasformatori, concentrandosi sull'analisi della soglia tecnica più elevata dello schema di misurazione della temperatura a fibre ottiche, e fornirà consigli pratici sulla selezione, per aiutare gli ingegneri e il personale addetto agli acquisti a trovare rapidamente il prodotto giusto per i loro progetti.

---

II. Panoramica dei sei tipi di mainstream

A seconda del principio di funzionamento e degli scenari applicabili, i sensori di temperatura per trasformatori possono essere suddivisi nelle seguenti sei categorie: RTD al platino PT100, termocoppie, sensori di temperatura a fibre ottiche, termometri bimetallici/ad espansione (BWY/BWR), termistori NTC/PTC e sensori di temperatura passivi wireless RFID. Di seguito viene presentata un'analisi approfondita di ciascuno di essi.

---

Terzo, sensori di temperatura RTD al platino PT100

Principio di funzionamento

Il PT100 è uno dei più classici elementi di misura della temperatura industriale. Il suo nucleo è un resistore a filo di platino avvolto - la resistenza del platino aumenta linearmente con la temperatura, a 0°C il valore di resistenza è esattamente di 100 Ω, da cui il nome "PT100". Il termoregolatore, attraverso la misurazione di precisione del valore di resistenza della variazione, può essere accuratamente convertito nella temperatura attuale.

Caratteristiche principali

Alta precisione di misurazione, buona linearità, l'errore è di solito entro ±0,3°C; forte stabilità, uso a lungo termine di piccole derive; in linea con gli standard internazionali (IEC 60751), e la compatibilità del regolatore di temperatura di marca; prezzo moderato, facile da installare, è il programma standard di misurazione della temperatura del trasformatore di tipo secco.

Scenari applicativi tipici

I sensori PT100 sono ampiamente incorporati negli avvolgimenti trifase dei trasformatori a secco e sono collegati via filo al BWDK Controllore di temperatura in serie (come BWDK-S201, BWDK-Q201, ecc.), acquisizione in tempo reale della temperatura dell'avvolgimento, visualizzazione e controllo degli allarmi a più livelli. Di solito la configurazione di ogni trasformatore è di 3 strade (una strada trifase), parte del programma di fascia alta per aumentare il punto di misurazione della temperatura del nucleo di ferro da 4 a 6 strade.

💡 fabbrica di trasformatori a secco, i sensori PT100 sono di solito pre-incorporati dal produttore nel corpo di fusione dell'avvolgimento, l'utente deve solo collegare correttamente i terminali del regolatore di temperatura.

---

IV. Sensori di temperatura a termocoppia

Principio di funzionamento

Le termocoppie si basano sull""effetto Seebeck": le due estremità di due diversi conduttori metallici sono collegate separatamente e, quando si verifica una differenza di temperatura tra le due giunzioni, nel circuito si genera una debole forza elettromotrice e il segnale di tensione è proporzionale alla differenza di temperatura, che viene convertita dal trasmettitore per ottenere il valore della temperatura. Le specifiche comuni sono di tipo K (nichel-nickel-silicio) e di tipo T (rame-rame-nickel).

Caratteristiche principali

Il campo di misura è molto ampio, fino a 1000°C o più; il tempo di risposta è veloce, adatto al monitoraggio dinamico della temperatura; la struttura è semplice, il costo basso; la precisione è leggermente inferiore a quella della PT100, nella sezione a bassa temperatura (0 ~ 200°C) l'errore non lineare è relativamente evidente.

Scenari applicativi tipici

Nel campo dei trasformatori, le termocoppie sono utilizzate principalmente per la misurazione ausiliaria della temperatura dell'olio nello strato superiore dei trasformatori in bagno d'olio, o per sostituire le PT100 in particolari condizioni di lavoro ad alta temperatura. per il monitoraggio dei punti caldi degli avvolgimenti, che richiede un'elevata precisione di misurazione della temperatura, sono state gradualmente sostituite da sensori a fibre ottiche.

💡 La principale differenza tra la termocoppia e la PT100 è che l'uscita della termocoppia è un segnale di tensione, suscettibile di forti interferenze di campo elettromagnetico, per cui è necessario prestare particolare attenzione al trattamento di schermatura quando viene utilizzata all'interno dell'avvolgimento del corpo del trasformatore.

---

V. Sensori di temperatura a fibre ottiche (raccomandazione chiave)

È attualmente la soluzione ottimale per la misurazione della temperatura di trasformatori di grandi dimensioni e applicazioni di precisione.

Che cos'è la misurazione della temperatura in fibra ottica degli avvolgimenti dei trasformatori?

La misurazione della temperatura in fibra ottica è una speciale sonda di rilevamento in fibra ottica direttamente incorporata nell'avvolgimento del trasformatore o all'interno della bobina, che utilizza segnali ottici (anziché elettrici) per trasmettere i dati di temperatura della nuova tecnologia di misurazione della temperatura. Poiché la fibra ottica non è conduttiva, non è influenzata dai campi elettromagnetici, può funzionare in modo sicuro e affidabile in un ambiente ad alta tensione e con forti campi magnetici, i sensori elettrici tradizionali non possono essere paragonati.

Principio di funzionamento

Misura della temperatura in fibra ottica fluorescente: All'estremità della sonda in fibra ottica è rivestito uno speciale materiale fluorescente, in modo che, quando la luce di eccitazione viene irradiata, il tempo di decadimento della fluorescenza cambi con la temperatura. Il pirometro calcola con precisione la temperatura del punto di misurazione della temperatura misurando la durata dell'afterglow della fluorescenza. Questo metodo ha un'elevata precisione e una risposta rapida ed è la soluzione principale per la misurazione della temperatura dei punti caldi degli avvolgimenti dei trasformatori.

Sei vantaggi fondamentali della misurazione della temperatura in fibra ottica

Isolamento intrinsecamente sicuro: la fibra ottica è un materiale non conduttivo, che può essere incorporato in modo sicuro all'interno dell'avvolgimento ad alta tensione, senza il rischio di scosse elettriche; forte interferenza anti-elettromagnetica: trasmissione del segnale puramente ottica, completamente inalterata dal forte campo magnetico del trasformatore; misurazione diretta della temperatura del punto caldo: la sonda può essere posizionata vicino al punto più caldo dell'avvolgimento (tra le spire) e viene misurata la temperatura reale del punto caldo, anziché la temperatura media; monitoraggio sincrono di più punti: è possibile accedere contemporaneamente a una serie di host per le sonde multicanale che coprono gli avvolgimenti trifase Stabilità a lungo termine: nessuna ossidazione metallica, nessuna deriva elettrica, durata di vita sincronizzata con il trasformatore; supporto dell'integrazione intelligente: i dati possono essere caricati sulla piattaforma di monitoraggio intelligente tramite RS485/Modbus o Ethernet.

Scenari applicativi tipici

Trasformatore principale di grande potenza da 220kV e oltre; trasformatore a scatola di centrali eoliche e fotovoltaiche (occasioni di elevata fluttuazione del carico); trasformatore di trazione ferroviaria sotterranea e ad alta velocità; piattaforme offshore, centri dati e altre occasioni che richiedono un'elevata affidabilità.

💡 Il dispositivo di monitoraggio intelligente dei trasformatori Inotera PHM-300U supporta l'accesso alla misurazione della temperatura degli avvolgimenti in fibra ottica, può monitorare simultaneamente la temperatura degli avvolgimenti trifase, la temperatura del nucleo, la temperatura e l'umidità ambientale e i dati sulle vibrazioni, supporta la trasmissione remota Modbus RTU ed è la scelta ideale per la trasformazione intelligente dei trasformatori di grandi dimensioni.

---

VI. Termometri bimetallici / ad espansione (serie BWY/BWR)

Principio di funzionamento

Questo tipo di sensore ha una lunga storia, il principio è intuitivo: l'uso di pacchetti termosensibili di liquidi speciali (o bimetallo) con la variazione di temperatura e l'espansione e la contrazione, attraverso il tubo capillare per promuovere la deflessione della lancetta, direttamente sul quadrante per indicare la temperatura corrente. Alcuni modelli incorporano anche un microinterruttore, la temperatura supera il punto di contatto impostato, l'uscita del segnale di allarme.

Caratteristiche principali

Nessuna alimentazione esterna, struttura semplice, intuitiva e affidabile; adatto per il monitoraggio della temperatura superficiale dell'olio dei trasformatori in bagno d'olio e della temperatura degli avvolgimenti; alcuni modelli (come la serie BWR) incorporano componenti PT100, tenendo conto della visualizzazione del puntatore e della funzione di trasmissione remota; resistenza agli agenti atmosferici, adatto per l'uso in sottostazioni esterne.

Principali modelli di prodotto

BWY-802/803A, BWY2-803A: termostato di livello dell'olio, adatto per la misurazione della temperatura dell'olio superiore dei trasformatori in bagno d'olio; BWR-04J/BWR-06: termometro dell'avvolgimento, PT100 incorporato, supporta la telecomunicazione della temperatura; BWY-804/BWY-806: con uscita del segnale di telecomunicazione, può essere utilizzato con il sistema di monitoraggio online.

💡 La serie BWY riflette principalmente la temperatura superficiale dell'olio (aumento della temperatura dell'avvolgimento proiettato indirettamente), la serie BWR è più vicina alla temperatura effettiva dell'avvolgimento attraverso la simulazione del modello termico, consigliata per applicazioni di precisione che preferiscono la serie BWR o la soluzione a fibra ottica.

---

VII. Sensori a termistore NTC/PTC

Principio di funzionamento

Termistore NTC (Negative Temperature Coefficient): il valore della resistenza diminuisce rapidamente quando la temperatura aumenta, sensibilità molto elevata.Termistore PTC (Positive Temperature Coefficient): il valore della resistenza aumenta bruscamente quando la temperatura supera il punto di Curie, spesso utilizzato come elemento di commutazione per la protezione dalle sovratemperature.

Caratteristiche principali

Dimensioni estremamente ridotte, basso costo, velocità di risposta; l'NTC è adatto per il monitoraggio continuo della temperatura di piccoli trasformatori; il PTC è utilizzato principalmente per l'attivazione della protezione da sovratemperatura, non adatto per la misurazione accurata della temperatura; forti caratteristiche non lineari, di solito è necessario un software per la compensazione della linearizzazione.

Scenari applicativi tipici

Viene utilizzato principalmente per la semplice protezione da sovratemperatura in trasformatori a secco di piccole e medie dimensioni, scatole di distribuzione o incorporato in applicazioni sensibili ai costi come gli avvolgimenti dei motori. Nei trasformatori di potenza di medie e grandi dimensioni, di solito non vengono utilizzati da soli, ma come elementi di protezione ausiliari in combinazione con sistemi PT100 o a fibre ottiche.

---

VIII. Sensori di temperatura passivi senza fili RFID

Principio di funzionamento

La misurazione passiva della temperatura senza fili è una nuova tecnologia che si è rapidamente diffusa negli ultimi anni nel campo dei terminali di quadri e trasformatori. I tag sensore senza batterie incorporate, il lettore attraverso il segnale di radiofrequenza per la fornitura di energia wireless, il chip sensibile alla temperatura all'interno del tag per raccogliere i dati istantaneamente all'intero processo senza la necessità di linee di alimentazione e linee di segnale.

Caratteristiche principali

Completamente passivo: senza batterie, senza fili, può essere installato fino a dieci anni senza manutenzione; l'installazione è molto semplice: si può fissare con pasta o viti, il costo di trasformazione è molto basso; impermeabile e antipolvere, resistente agli ambienti difficili; moderata precisione della temperatura (± 1 ~ 2 °C) per soddisfare le esigenze di monitoraggio dei terminali hot spot; supporto per la rete multi-point, il lettore può gestire decine di punti di misurazione della temperatura allo stesso tempo.

Scenari applicativi tipici

Il lato alta tensione del trasformatore, i terminali del lato bassa tensione (l'involucro sarà un tappo militare), i punti di connessione delle sbarre, i contatti dei quadri elettrici, le giunzioni intermedie dei cavi e altre parti della linea elettrica non possono andare, è il cuore degli scenari applicativi della misurazione della temperatura wireless RFID. La misurazione della temperatura con l'avvolgimento del corpo del trasformatore (PT100/fibra ottica) forma un sistema complementare, per costruire insieme un sistema di monitoraggio hotspot completo.

---

IX. Confronto orizzontale dei sei tipi

Nota: ★ I sensori a fibre ottiche hanno le migliori prestazioni complessive nel campo della misurazione dei punti caldi degli avvolgimenti dei trasformatori di grandi dimensioni, ma il costo dell'investimento iniziale è elevato, adatto a requisiti di alta affidabilità.

---

X. Come scegliere il giusto sensore di temperatura del trasformatore?

Non c'è una scelta giusta o sbagliata in assoluto, la chiave è quella di adattarsi alle esigenze effettive.

① Selezione per tipo di trasformatoreI termoregolatori della serie PT100 + BWDK sono da preferire per i trasformatori a secco; le serie BWY/BWR sono da preferire per i trasformatori in olio; la misurazione della temperatura degli avvolgimenti in fibra ottica + la piattaforma di monitoraggio online sono consigliate per i trasformatori a cassetta/le nuove stazioni energetiche.

② Selezionato in base ai requisiti di accuratezza del monitoraggioPer il monitoraggio generale (allarme di sovratemperatura, controllo del raffreddamento ad aria) sono sufficienti PT100 o BWY/BWR; per il monitoraggio di precisione dei punti caldi (valutazione della durata di vita, gestione dei sovraccarichi) è necessario scegliere la misurazione della temperatura a fibra ottica.

③Selezionato a seconda che sia richiesto il monitoraggio remoto/online.Per la sola visualizzazione locale, scegliere il tipo a lancetta o il termoregolatore con display; per la trasmissione a distanza/integrazione del sistema, scegliere il sensore con uscita RS485 Modbus o collegarlo a un dispositivo di monitoraggio online.

④Selezionato dalla morsettiera/occasione di modificaIl manicotto sarà un tappo militare, la barra del bus e altre parti della linea non possono essere selezionati RFID wireless passivo di misurazione della temperatura, la trasformazione del cablaggio zero può essere completata.

💡 Non sapete come selezionare il tipo? Inotera offre una consulenza tecnica gratuita per la selezione, un team di professionisti in base al modello di trasformatore, all'uso delle occasioni e al budget per fornire il programma ottimale. Linea di contatto: 13959168359

---

Undici, le raccomandazioni di Inotera per il monitoraggio della temperatura dei trasformatori

Ltd. è un fornitore professionista nel campo del controllo della temperatura dei trasformatori domestici e del monitoraggio intelligente, i prodotti coprono tutti i tipi di sensori mainstream e i sistemi di supporto: regolatore di temperatura dei trasformatori a secco (serie BWDK/IB), misurazione della temperatura degli avvolgimenti a fibre ottiche (con il dispositivo di monitoraggio intelligente PHM-300U), regolatore di temperatura dei trasformatori in olio (serie BWY/BWR), dispositivo di misurazione della temperatura passiva wireless RFID, sensori di temperatura e umidità, ecc. Disponiamo di una gamma completa di modelli di prodotti, supportiamo la personalizzazione OEM/ODM e tra i nostri clienti figurano State Grid, Southern Power Grid, TBEA, Jinpan Technology e altre famose aziende.

---

XII. Domande frequenti (FAQ)

D: I sensori di temperatura dei trasformatori a secco e dei trasformatori in olio possono essere utilizzati in modo intercambiabile?

R: Non può essere direttamente comune. Per gli avvolgimenti dei trasformatori a secco esposti all'aria, utilizzare RTD al platino PT100 con regolatore di temperatura della serie BWDK; per i trasformatori in bagno d'olio è necessario utilizzare un termometro a espansione BWY/BWR o un sensore speciale con struttura sigillata. Le due interfacce di installazione, l'ambiente di lavoro e il tipo di segnale sono diversi, l'uso misto porterà a imprecisioni di misura o addirittura a danni all'apparecchiatura.

D: La misurazione della temperatura in fibra ottica è molto più costosa della PT100, quando vale la pena investire?

R: Il costo iniziale della misurazione della temperatura in fibra ottica è effettivamente superiore a quello della PT100, ma il ritorno sull'investimento è significativo nelle seguenti occasioni: ① Funzionamento del trasformatore a lungo termine ad alto carico (come l'energia eolica, la scatola variabile del centro dati), il rischio di sovratemperatura dell'hotspot è elevato; ② Il valore unitario del trasformatore è elevato (trasformatore principale di 220kV e oltre), una volta che il danno è enorme; ③ La necessità di valutare con precisione la vita isolante del trasformatore e la capacità di sovraccarico. In questi casi, l'investimento nella misurazione della temperatura in fibra ottica può ridurre efficacemente i tempi di inattività non programmati e i vantaggi economici complessivi sono molto più elevati rispetto alle soluzioni tradizionali.

D: Quanti sensori di temperatura devono essere installati in un trasformatore?

R: configurazione standard, i trasformatori a secco sono solitamente installati con 3 PT100 (una per ogni avvolgimento trifase), e alcuni programmi aggiungono 4-6 punti di misurazione della temperatura del nucleo; i trasformatori in olio sono solitamente dotati di 1-2 termometri del livello dell'olio (serie BWY) e 1 termometro dell'avvolgimento (serie BWR). Se si utilizza la misurazione della temperatura a fibra ottica o lo schema di monitoraggio online, è possibile aggiungere più sonde di misurazione della temperatura hotspot in base alle esigenze per migliorare ulteriormente la copertura del monitoraggio.

D: Qual è la misurazione della temperatura più accurata, quella wireless RFID o quella cablata?

A: precisione, precisione del sensore PT100 cablato di alta qualità fino a ± 0,3 °C, leggermente migliore della misura di temperatura wireless RFID (± 1 ~ 2 °C). Tuttavia, i due scenari applicativi non sono gli stessi: la misura di temperatura cablata è adatta a punti di misura fissi della temperatura, come gli avvolgimenti; la misura di temperatura wireless RFID ha il vantaggio di poter essere impiegata in giunti imbullonati, boccole, tappi, sbarre collettrici e altri punti in cui non è possibile far passare i cavi. Nel sistema completo di monitoraggio dei punti caldi del trasformatore, si raccomanda di utilizzare i due sistemi in combinazione e non in sostituzione l'uno dell'altro.

D: Il termostato del trasformatore mostra una temperatura elevata, si tratta di un sensore difettoso o è davvero surriscaldato?

R: Esistono due possibilità, da verificare passo dopo passo. Innanzitutto, verificare se il termoregolatore indica che la temperatura trifase di una particolare fase è particolarmente alta - se una fase è anormalmente alta, verificare innanzitutto se il cablaggio del sensore corrispondente è allentato, in cortocircuito o scollegato; se le tre fasi sono alte, è più probabile che il surriscaldamento reale, è necessario verificare ilVentole di raffreddamentoSe il funzionamento è normale, se il trasformatore è sovraccarico. Se avete bisogno di un supporto professionale, potete contattare il team tecnico di Inotera che vi assisterà nel giudizio a distanza.

D: Quale attenzione particolare deve essere prestata ai sensori di temperatura nelle sottostazioni esterne?

R: Per le occasioni all'aperto è necessario prestare attenzione a: ① livello di protezione IP54 o superiore, per evitare l'intrusione di pioggia e polvere; ② i sensori devono essere in grado di funzionare in modo stabile in un'ampia gamma di temperature, da -40 °C a +85 °C; ③ i regolatori di temperatura e umidità e i riscaldatori devono essere configurati in aree con una grande differenza di temperatura tra il giorno e la notte, per evitare che l'isolamento si riduca a causa della condensa; ④ la linea di segnale deve essere ben schermata e protetta da sovratensioni, per evitare danni al regolatore di temperatura causati da fulmini.

D: Le sonde di misurazione della temperatura a fibre ottiche possono essere installate in una fase successiva durante l'ammodernamento del trasformatore?

R: Le sonde a fibre ottiche fluorescenti sono solitamente pre-incorporate nella fase di fusione dell'avvolgimento del trasformatore (tipo a secco) o dell'avvolgimento (trasformatore in olio), ed è difficile installarle nei trasformatori in servizio senza smontare gli avvolgimenti dopo l'uscita dalla fabbrica, quindi è più adatto pianificare soluzioni di misurazione della temperatura a fibre ottiche per i nuovi progetti. Per la trasformazione e l'aggiornamento dei trasformatori in servizio, la pratica più comune è quella di installare la misurazione della temperatura wireless RFID nei terminali, nelle boccole e in altri punti caldi esterni, in combinazione con il dispositivo di monitoraggio online della temperatura dell'olio, per ottenere l'aggiornamento della capacità percettiva complessiva senza la necessità di importanti smontaggi e riparazioni.

D: Come valutare la qualità del sensore di temperatura del trasformatore?

R: Si può valutare in base alle seguenti dimensioni: ① se è in linea con gli standard nazionali e industriali (come GB/T 1094, IEC 60751, ecc.); ② se ha superato i test e le certificazioni autorevoli di terze parti; ③ il livello di accuratezza del sensore e gli indicatori di stabilità a lungo termine (deriva annuale); ④ se il produttore fornisce un supporto tecnico di selezione e un perfetto servizio post-vendita; ⑤ i casi di applicazione reale del prodotto nello stesso tipo di trasformatore. Tutti i prodotti Inotera hanno superato i test e le certificazioni di terze parti e hanno instaurato una collaborazione a lungo termine con la Rete di Stato, la Rete Elettrica Meridionale e altri utenti principali.

---

osservazioni conclusive

Il sensore di temperatura del trasformatore sembra un piccolo accessorio, ma è direttamente collegato alla sicurezza e alla stabilità dell'intero sistema di alimentazione. Dalla RTD al platino PT100, matura e affidabile, alla misura di temperatura hotspot in fibra ottica che rappresenta la direzione del futuro, fino alla misura di temperatura wireless RFID, facile da installare: ogni tecnologia ha il suo insostituibile valore applicativo.

La logica di selezione è una sola: scegliere la soluzione più adatta in base al tipo di trasformatore, allo scenario operativo e ai requisiti di precisione del monitoraggio.

Inotera (Fuzhou) Sales Co. Hotline: 13959168359 Sito web ufficiale:www.innotd.com Concentrarsi sul controllo della temperatura dei trasformatori e sul monitoraggio intelligente, fornendo soluzioni one-stop