变压器温度在线监测

发布时间:2025年7月31日 17:05:57

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:直接感知温度,精度更高

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。

1. 热电阻传感器:工业级标准选择

  • 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。

2. 热电偶传感器:高温环境适配

  • 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。

3. 荧光光纤传感器:基于荧光特性的精准监测

  • 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:无需布线,安装灵活

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。

1. 红外测温:可视化直观监测

  • 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)。

2. 无线传感网络:灵活部署新选择

  • 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。

不同监测方式对比表

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

总结:多样选择,适配不同需求

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。