Какие существуют типы датчиков температуры трансформатора?

I. Почему так важен контроль температуры трансформатора?

Трансформатор является основным оборудованием энергосистемы, длительная работа в условиях высокого напряжения, высокого тока, накопление тепла является основным фактором, вызывающим отказ. Исследования показали, что при нагреве изоляционного материала на каждые 6 °С срок службы сокращается примерно вдвое. Как только температура выходит из-под контроля, легкая - ускоряет старение изоляции, сокращает срок службы оборудования, тяжелая - провоцирует короткое замыкание обмотки, сгорание трансформатора и даже крупномасштабное отключение электроэнергии.

В связи с этим датчик температуры трансформатора стал незаменимым "стражем здоровья" каждого трансформатора. Он в режиме реального времени собирает данные о температуре обмоток, сердечника и масла, обеспечивает систему контроля температуры, автоматически запускает и останавливает систему воздушного охлаждения, сигнализирует о перегреве и даже аварийном отключении.

В этой статье мы систематически расскажем о шести основных категориях датчиков температуры трансформаторов, сосредоточившись на анализе более высокого технического порога волоконно-оптической схемы измерения температуры, и дадим практические советы по выбору, чтобы помочь инженерам и закупщикам быстро найти подходящий продукт для своих проектов.

---

II. Обзор шести основных типов

В зависимости от принципа действия и применимых сценариев датчики температуры трансформатора можно разделить на следующие шесть категорий: платиновые ТДС PT100, термопары, волоконно-оптические датчики температуры, биметаллические/расширительные термометры (BWY/BWR), терморезисторы NTC/PTC и беспроводные пассивные датчики температуры RFID. Ниже приводится подробный анализ каждого из них.

---

Третий, платиновый датчик температуры PT100

Принцип работы

PT100 - один из самых классических промышленных элементов для измерения температуры. Его ядром является платиновый проволочный намотанный резистор - сопротивление платины линейно увеличивается с температурой, при 0 °С значение сопротивления составляет ровно 100 Ω, отсюда и название "PT100". Контроллер температуры благодаря точному измерению величины сопротивления изменяется, может быть точно преобразован в текущую температуру.

Основные характеристики

Высокая точность измерения, хорошая линейность, погрешность обычно в пределах ±0,3°C; сильная стабильность, долгосрочное использование небольшого дрейфа; в соответствии с международными стандартами (IEC 60751), и бренд контроллер температуры совместимости; умеренная цена, простота установки, является сухим трансформатором стандартной программы измерения температуры.

Типичные сценарии применения

Датчики PT100 широко встраиваются в трехфазные обмотки сухих трансформаторов и подключаются проводом к BWDK Серия температурный контроллер (например, BWDK-S201, BWDK-Q201 и т.д.), в режиме реального времени сбора температуры обмотки, дисплей и многоуровневый контроль сигнализации. Обычно каждый трансформатор конфигурации 3 дороги (трехфазный один путь), часть программы высокого класса, чтобы увеличить железный сердечник температуры измерения точки в общей сложности 4 ~ 6 дорог.

Завод-изготовитель сухих трансформаторов 💡, датчики PT100 обычно предварительно вмонтированы производителем в корпус обмотки, пользователю остается только правильно подключить клеммы терморегулятора.

---

IV. Термопарные датчики температуры

Принцип работы

Термопары основаны на "эффекте Зеебека": два конца двух разных металлических проводников соединяются отдельно, и когда между ними возникает разница температур, в цепи возникает слабая электродвижущая сила, а сигнал напряжения пропорционален разнице температур, которая преобразуется датчиком для получения значения температуры. Обычные спецификации: K-тип (нихром-никель-кремний) и T-тип (медь-медь-никель).

Основные характеристики

Диапазон измерений очень широк, до 1000°C и более; быстрое время отклика, подходит для динамического мониторинга температуры; простая структура, низкая стоимость; точность немного ниже, чем у PT100, в низкотемпературной части (0 ~ 200°C) нелинейная ошибка относительно очевидна.

Типичные сценарии применения

В области трансформаторов термопары в основном используются для вспомогательного измерения температуры масла в верхнем слое масляных трансформаторов или для замены PT100 в особых высокотемпературных условиях работы. Для контроля горячих точек обмоток, требующего высокой точности измерения температуры, они постепенно заменяются волоконно-оптическими датчиками.

💡 Самое большое различие между термопарой и PT100 заключается в том, что выходной сигнал термопары - это сигнал напряжения, который подвержен сильным помехам электромагнитного поля, поэтому при его использовании внутри обмотки корпуса трансформатора необходимо уделить особое внимание экранированию.

---

V. Волоконно-оптические датчики температуры (основные рекомендации)

▶ В настоящее время это оптимальное решение для измерения температуры в больших трансформаторах и прецизионных приложениях.

Что такое волоконно-оптическое измерение температуры обмоток трансформатора?

Оптоволоконные измерители температуры - это специальные оптические зонды, встраиваемые непосредственно в обмотку трансформатора между витками или внутри катушки, использование оптических сигналов (а не электрических) для передачи данных о температуре является новой технологией измерения температуры. Так как само оптическое волокно не является проводящим, не подвержено влиянию электромагнитных полей, может безопасно и надежно работать в высоковольтной среде с сильным магнитным полем, не сравнится с традиционными электрическими датчиками.

Принцип работы

Флуоресцентное волоконно-оптическое измерение температуры: На конец оптоволоконного зонда нанесен специальный флуоресцентный материал, поэтому при облучении возбуждающим светом время затухания флуоресценции изменяется в зависимости от температуры. Пирометр точно рассчитывает температуру в точке измерения температуры, измеряя длительность послесвечения флуоресценции. Этот метод обладает высокой точностью и быстрым откликом и является основным решением для измерения температуры горячих точек обмоток трансформаторов.

Шесть основных преимуществ волоконно-оптического измерения температуры

Искробезопасная изоляция: оптическое волокно является непроводящим материалом, который может быть безопасно помещен внутрь высоковольтной обмотки без риска поражения электрическим током; сильная защита от электромагнитных помех: чисто оптическая передача сигнала, совершенно не подверженная влиянию сильного магнитного поля трансформатора; прямое измерение температуры горячей точки: зонд может быть помещен вблизи самой горячей точки обмотки (между витками), и измеряется реальная температура горячей точки, а не средняя температура; синхронный мониторинг нескольких точек: набор узлов может быть доступен одновременно к многоканальным зондам, охватывающим трехфазные обмотки. Долгосрочная стабильность: отсутствие окисления металла, отсутствие электрического дрейфа, срок службы синхронизирован с трансформатором; поддержка интеллектуальной интеграции: данные могут быть загружены в интеллектуальную платформу мониторинга через RS485/Modbus или Ethernet.

Типичные сценарии применения

Главный трансформатор большой мощности 220 кВ и выше; ветряные электростанции, трансформаторы фотоэлектрических станций коробчатого типа (при больших колебаниях нагрузки); трансформатор тяги подземных и высокоскоростных железных дорог; морские платформы, центры обработки данных и другие объекты, требующие высокой надежности.

Inotera PHM-300U Transformer Intelligent Monitoring Device поддерживает оптоволоконный доступ для измерения температуры обмотки, может одновременно контролировать температуру трехфазной обмотки, температуру сердечника, температуру и влажность окружающей среды, а также данные о вибрации, поддерживает дистанционную передачу Modbus RTU и является идеальным выбором для интеллектуального преобразования больших трансформаторов.

---

VI. Биметаллические / расширительные термометры (серия BWY/BWR)

Принцип работы

Этот тип датчиков имеет долгую историю, принцип интуитивно понятен: использование термочувствительного пакета специальных жидкостей (или биметалла) с изменением температуры и расширением и сжатием, через капиллярную трубку, чтобы способствовать отклонению стрелки, непосредственно на циферблате, чтобы указать текущую температуру. В некоторых моделях также встроен микропереключатель, температура превышает заданное значение контактного действия, выходной сигнал тревоги.

Основные характеристики

Без внешнего источника питания, простая структура, интуитивно понятная и надежная; подходит для мониторинга температуры поверхности масла и температуры обмотки масляного трансформатора; в некоторых моделях (например, серии BWR) встроены компоненты PT100, с учетом стрелочного дисплея и функции дистанционной передачи данных; устойчивость к погодным условиям, подходит для использования на подстанции вне помещений.

Основные модели продуктов

BWY-802/803A, BWY2-803A: термостат уровня масла, подходит для измерения температуры верхнего слоя масла в масляном трансформаторе; BWR-04J/BWR-06: термометр обмоток, встроенный PT100, поддерживает телекоммуникацию температуры; BWY-804/BWY-806: с выходом телекоммуникационного сигнала, может использоваться с системой онлайн мониторинга.

Серия BWY в основном отражает температуру поверхности масла (косвенно прогнозируемое повышение температуры обмотки), серия BWR ближе к фактической температуре обмотки через моделирование тепловой модели, рекомендуется для прецизионных применений предпочесть серию BWR или оптоволоконное решение.

---

VII. Терморезисторные датчики NTC/PTC

Принцип работы

NTC (отрицательный температурный коэффициент) термистор: значение сопротивления быстро уменьшается при повышении температуры, очень высокая чувствительность. PTC (положительный температурный коэффициент) термистор: значение сопротивления резко возрастает, когда температура превышает точку Кюри, часто используется в качестве переключающего элемента для защиты от перегрева.

Основные характеристики

Чрезвычайно малый размер, низкая стоимость, быстрая скорость реакции; NTC подходит для непрерывного мониторинга температуры небольших трансформаторов; PTC в основном используется для срабатывания защиты от перегрева, которая не подходит для точного измерения температуры; сильные нелинейные характеристики, обычно требуется программное обеспечение для компенсации линеаризации.

Типичные сценарии применения

В основном используются для простой защиты от перегрева в малых и средних сухих трансформаторах, распределительных коробках или встраиваются в чувствительные к затратам приложения, такие как обмотки двигателей. В средних и крупных силовых трансформаторах они обычно используются не сами по себе, а как вспомогательные элементы защиты в сочетании с PT100 или волоконно-оптическими системами.

---

VIII. Беспроводные пассивные датчики температуры RFID

Принцип работы

Пассивное беспроводное измерение температуры - это новая технология, быстро завоевавшая популярность в области распределительных устройств и трансформаторных терминалов в последние годы. Сенсорные метки без встроенных батарей, читатель через радиочастотный сигнал для своего беспроводного питания, термочувствительный чип внутри метки для сбора данных обратно мгновенно, весь процесс без линий электропередач и сигнальных линий.

Основные характеристики

Полностью пассивный: нет батарей, нет проводов, может быть установлен на срок до десяти лет без технического обслуживания; установка очень проста: паста или винты могут быть закреплены, стоимость преобразования очень низкая; водонепроницаемый и пылезащищенный, устойчивый к суровым условиям; умеренная точность температуры (± 1 ~ 2 ° C) для удовлетворения потребностей мониторинга горячих точек терминалов; поддержка многоточечной сети, читатель может управлять десятками точек измерения температуры в то же время.

Типичные сценарии применения

Трансформатор высоковольтной стороны, терминалы низковольтной стороны (корпус будет военная крышка), точки подключения шин, контакты распределительного устройства, промежуточные соединения кабеля и другие части электрической линии не может идти, является ядром RFID беспроводного измерения температуры сценарии применения. Измерение температуры с обмоткой корпуса трансформатора (PT100 / оптоволокно), чтобы сформировать дополнительные, вместе, чтобы построить полную систему мониторинга горячей точки.

---

IX. Горизонтальное сравнение шести типов

Примечание: ★ Волоконно-оптические датчики имеют наилучшие общие характеристики в области измерения горячих точек больших трансформаторных обмоток, но первоначальные инвестиционные затраты высоки, подходят для требований высокой надежности.

---

X. Как правильно выбрать датчик температуры трансформатора?

Не существует абсолютно правильного или неправильного выбора, главное - соответствовать реальным потребностям.

① Выбор по типу трансформатораТерморегуляторы серии PT100 + BWDK предпочтительны для сухих трансформаторов; серии BWY/BWR предпочтительны для масляных трансформаторов; оптоволоконное измерение температуры обмоток + платформа онлайн-мониторинга рекомендуются для трансформаторов коробчатого типа/новых энергетических станций.

② Выбирается в соответствии с требованиями к точности мониторингаДля общего контроля (сигнализация перегрева, управление воздушным охлаждением) достаточно PT100 или BWY/BWR; для точного контроля горячих точек (оценка срока службы, управление перегрузкой) необходимо выбрать волоконно-оптическое измерение температуры.

③Выбирается в зависимости от того, требуется ли удаленный/онлайн мониторинг.Для локального отображения выберите стрелочный тип или терморегулятор с дисплеем; для дистанционной передачи/системной интеграции выберите датчик с выходом RS485 Modbus или подключите к устройству онлайн-мониторинга.

④Выбирается по случаю клеммной колодки/модификации: Рукав будет военная крышка, шина и другие части линии не могут быть выбраны RFID беспроводной пассивный измерения температуры, нулевой трансформации проводки может быть завершена.

💡 Не знаете, как выбрать тип? Inotera предоставляет бесплатные консультации по техническому выбору, профессиональная команда в соответствии с моделью трансформатора, использованием случая и бюджетом, чтобы дать оптимальную программу. Контактная горячая линия: 13959168359

---

Одиннадцать, рекомендации по мониторингу температуры трансформатора Inotera

Ltd. является профессиональным поставщиком в области контроля температуры трансформаторов и интеллектуального мониторинга, продукция охватывает все основные типы датчиков и вспомогательных систем: контроллер температуры сухих трансформаторов (серия BWDK/IB), волоконно-оптическое измерение температуры обмоток (с интеллектуальным устройством мониторинга PHM-300U), контроллер температуры масляных трансформаторов (серия BWY/BWR), беспроводное пассивное устройство измерения температуры RFID, датчики температуры и влажности и т.д. Мы предлагаем полный ассортимент моделей продукции, поддерживаем OEM/ODM изготовление на заказ, среди наших клиентов - State Grid, Southern Power Grid, TBEA, Jinpan Technology и другие известные предприятия.

---

XII. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Могут ли датчики температуры для сухих и масляных трансформаторов использоваться как взаимозаменяемые?

A: Не может быть непосредственно общим. Обмотки трансформатора сухого типа, подвергающиеся воздействию воздуха, используют платиновый ТДС PT100 с терморегулятором серии BWDK; трансформаторы с масляным погружением должны использовать расширительный термометр BWY/BWR или специальный датчик с герметичной структурой. Два интерфейса установки, рабочая среда и тип сигнала отличаются, смешанное использование приведет к неточности измерений или даже к повреждению оборудования.

В: Волоконно-оптические измерения температуры намного дороже, чем PT100, когда стоит вкладывать деньги?

A: Первоначальная стоимость оптоволоконного измерения температуры действительно выше, чем PT100, но окупаемость инвестиций значительна в следующих случаях: ① Трансформатор долгосрочной работы с высокой нагрузкой (например, ветроэнергетика, центр обработки данных коробки переменной), риск горячей точки перегрева высок; ② Трансформатор единицы значение высокое (главный трансформатор 220kV и выше), как только ущерб огромен; ③ Необходимость точно оценить срок службы изоляции трансформатора и перегрузочной способности. В этих случаях инвестиции в волоконно-оптическое измерение температуры могут эффективно сократить незапланированные простои, а комплексная экономическая выгода намного выше, чем у традиционных решений.

Вопрос: Сколько датчиков температуры необходимо установить в трансформаторе?

О: стандартная конфигурация, сухие трансформаторы обычно устанавливаются с 3 PT100 (по одному на каждую трехфазную обмотку), а некоторые программы добавляют 4-6 точек измерения температуры сердечника; масляные трансформаторы обычно оснащаются 1-2 термометрами уровня масла (серия BWY) и 1 термометром обмотки (серия BWR). При использовании оптоволоконного измерения температуры или схемы онлайн-мониторинга можно также добавить несколько датчиков для измерения температуры в горячих точках в зависимости от необходимости для дальнейшего улучшения охвата мониторинга.

Q: Что более точно, беспроводное измерение температуры RFID или проводное измерение температуры?

A: точность, высокое качество проводной PT100 датчик точность до ± 0,3 ° C, немного лучше, чем RFID беспроводного измерения температуры (± 1 ~ 2 ° C). Однако эти два сценария применения не одинаковы: проводное измерение температуры подходит для фиксированных точек измерения температуры, таких как обмотки; беспроводное измерение температуры RFID имеет преимущество быть развернутым в болтовых соединениях, втулках, крышках, шинах и других местах, где провода не могут быть проложены вообще. В комплексной системе мониторинга горячих точек трансформатора рекомендуется использовать оба способа в сочетании, а не вместо друг друга.

В: Термостат трансформатора показывает высокую температуру, это неисправный датчик или он действительно перегревается?

О: Возможны два варианта, которые необходимо проверить шаг за шагом. Прежде всего, проверьте, показывает ли терморегулятор трехфазную температуру конкретной фазы особенно высокой - если фаза аномально высокая, сначала проверьте, не ослаблена ли проводка соответствующего датчика, нет ли короткого замыкания или отсоединения; если три фазы высокие, более вероятно, что это реальный перегрев, вам нужно проверитьОхлаждающие вентиляторыНормальная ли работа, не перегружен ли трансформатор. Если вам нужна профессиональная поддержка, вы можете обратиться в техническую службу Inotera, которая поможет вынести решение дистанционно.

Вопрос: Какое особое внимание необходимо уделять датчикам температуры на наружных подстанциях?

A: При использовании на открытом воздухе необходимо обратить внимание на: ① уровень защиты IP54 или выше, чтобы предотвратить проникновение дождя и пыли; ② датчики должны стабильно работать в широком диапазоне температур от -40 ° C до +85 ° C; ③ контроллеры температуры и влажности и нагреватели должны быть настроены в районах с большой разницей температур между днем и ночью, чтобы предотвратить падение изоляции из-за конденсата; ④ сигнальная линия должна быть хорошо экранирована и защищена от скачков напряжения, чтобы избежать повреждения контроллера температуры из-за ударов молнии.

В: Можно ли установить волоконно-оптические датчики для измерения температуры на более позднем этапе модернизации трансформатора?

О: Люминесцентные оптоволоконные датчики обычно предварительно встраиваются в обмотку трансформатора на стадии заливки (сухой трансформатор) или намотки (масляный трансформатор), и их трудно установить в трансформаторы, находящиеся в эксплуатации, без демонтажа обмоток после выхода с завода, поэтому оптоволоконные решения по измерению температуры целесообразнее планировать для новых проектов. Для преобразования и модернизации трансформаторов, находящихся в эксплуатации, более распространенной практикой является установка беспроводного измерения температуры RFID в клеммах, втулках и других внешних горячих точках в сочетании с устройством онлайн-мониторинга температуры масла, чтобы достичь повышения общей способности восприятия без необходимости капитального демонтажа и ремонта.

Вопрос: Как оценить качество датчика температуры трансформатора?

О: Это можно оценить по следующим параметрам: ① соответствует ли он национальным и отраслевым стандартам (таким как GB/T 1094, IEC 60751 и т.д.); ② прошел ли он сторонние авторитетные испытания и сертификацию; ③ уровень точности датчика и показатели долгосрочной стабильности (годовой дрейф); ④ обеспечивает ли производитель техническую поддержку при выборе и отличное послепродажное обслуживание; ⑤ реальные случаи применения продукта в трансформаторах того же типа. Вся продукция Inotera прошла испытания и сертификацию третьей стороной и установила долгосрочное сотрудничество с Государственной электросетью, Южной электросетью и другими основными потребителями электроэнергии.

---

заключительные замечания

Датчик температуры трансформатора кажется небольшим аксессуаром, но он напрямую связан с безопасностью и стабильностью всей системы электроснабжения. Начиная со старого и надежного платинового ТДС PT100, заканчивая оптоволоконным измерением температуры в горячей точке, которое представляет собой направление будущего, и беспроводным измерением температуры RFID, которое легко установить - каждая технология имеет свое незаменимое применение.

Существует только одна основная логика выбора: выбрать наиболее подходящее решение в соответствии с типом трансформатора, сценарием эксплуатации и требованиями к точности мониторинга.

Inotera (Fuzhou) Sales Co. Горячая линия: 13959168359 Официальный сайт:www.innotd.com Сосредоточение усилий на контроле температуры трансформатора и интеллектуальном мониторинге, предоставление универсальных решений