变压器温度在线监测是保障设备安全运行的关键手段,目前主流方式可分为接触式与非接触式两大类,核心差异在于传感器是否与被测部位直接接触,选择时需结合现场电磁环境、安装条件及精度需求综合考量。
接触式监测通过传感器与变压器发热部件(如绕组、油面)直接接触获取数据,是目前应用最广泛的方式。
- 核心原理:利用铂(Pt100)、铜(Cu50)等材料的电阻值随温度变化的特性,通过测量电阻值换算温度。
- 优势:精度高(误差 ±0.1℃~±0.5℃)、稳定性强,适用于油浸式变压器顶层油温监测。
- 劣势:需布线连接,在强电磁环境下易受干扰;绕组监测需预埋,安装成本较高。
- 适用场景:变压器油箱表面、冷却系统油路等可直接接触的部位。
- 核心原理:两种不同金属导体组成闭合回路,温差产生热电势,通过电势值计算温度。
- 优势:耐高温(可测 - 200℃~1300℃),响应速度快,适合绕组热点监测。
- 劣势:精度略低于热电阻(误差 ±1℃~±2℃),需温度补偿电路,长期稳定性较差。
- 适用场景:干式变压器绕组、变压器内部高温区域。
- 核心原理:一些荧光材料在受到特定波长的光激发后会发出荧光,且荧光的强度、衰减时间等特性会随温度变化,通过检测这些特性的变化来获取温度值。
- 优势:抗电磁干扰能力强,绝缘性能好,适用于高压环境;测量精度较高,响应速度较快。
- 适用场景:高压绕组、变压器内部等强电磁干扰且需要较高测量精度的部位。
非接触式监测通过感知物体红外辐射或电场变化间接计算温度,适合不便安装接触式传感器的场景。
- 核心原理:基于黑体辐射定律,通过红外相机或探头捕捉设备表面红外辐射能量,转换为温度值。
- 优势:非侵入式安装,可实现远距离(数米至数十米)监测,支持热成像可视化。
- 劣势:受环境影响大(如灰尘、雾气会导致误差),无法直接测量内部温度(如绕组)。
- 适用场景:变压器外壳、套管等外部部件,或老旧设备改造(无需停电布线)。
- 核心原理:将接触式传感器(如热电阻)与无线模块结合,通过 LoRa、ZigBee 等协议传输数据。
- 优势:无需布线,安装成本低,可多点组网监测。
- 劣势:信号易受金属外壳屏蔽,电池寿命有限(一般 1~3 年需更换)。
- 适用场景:分布式监测(如多台变压器集群)、临时巡检或布线困难区域。
监测方式 |
核心原理 |
优势 |
劣势 |
适用场景 |
热电阻传感器 |
电阻随温度变化 |
精度高、稳定性强 |
需布线、抗电磁干扰弱 |
油面、油箱表面 |
热电偶传感器 |
温差产生热电势 |
耐高温、响应快 |
精度较低、需补偿 |
干式绕组、高温区域 |
荧光光纤传感器 |
荧光特性随温度变化 |
抗电磁干扰强、精度较高 |
- |
高压绕组、内部强电磁环境 |
红外测温 |
红外辐射能量转换 |
非侵入、可视化 |
受环境影响大、测表面温度 |
外壳、套管、老旧设备改造 |
无线传感网络 |
接触式传感器 + 无线传输 |
无需布线、灵活部署 |
信号易屏蔽、电池寿命有限 |
分布式监测、布线困难区域 |
在变压器温度在线监测中,各类方式各具特色。热电阻和热电偶作为传统接触式方式,分别在精度和耐高温方面展现优势;荧光光纤传感器凭借强抗电磁干扰性和较高精度,在高压及强电磁环境的内部监测中表现出色;红外测温和无线传感网络则以非接触、灵活部署为亮点。实际应用时,需结合变压器类型、运行环境、监测部位及对精度、成本的要求,选择合适方式或组合应用,以实现全面可靠的监测。