Какой датчик хорош для измерения температуры трансформатора? Углубленное сравнение PT100, механического измерителя и оптоволоконного измерителя температуры

Анализ трех основных методов мониторинга температуры трансформаторного масла: от традиционного механического до волоконно-оптического зондирования

Трансформатор является основным оборудованием энергосистемы, и температура его внутреннего изоляционного масла напрямую связана с безопасностью и сроком службы оборудования. Высокая температура масла приведет к ускоренному старению изоляции и даже к выходу из строя. В настоящее время для контроля температуры масла в трансформаторе в основном используются механические, электронные (PT100) и передовые оптоволоконные способы измерения температуры.

В этой статье мы рассмотрим принципы, преимущества и недостатки, а также применимые сценарии использования этих трех техник.

1. механические термометры (манометрические/биметаллические)

Это самый традиционный трансформаторный “термометр”, в старых трансформаторах малого и среднего размера очень распространен, наиболее типичным представителем являетсяBWYвозможноBWRТермостат уровня масла серии.

• Принцип работы: в основном используются температурные пакеты внутри термочувствительной среды (жидкости или газа) за счет теплового расширения, через капиллярную трубку будет передаваться давление на упругий элемент (трубку Бурдона), чтобы привести в движение указатель для индикации температуры. В некоторых небольших трансформаторах также используется биметаллический термометр.

• Плюсы:

  • Высокая надежность: Чисто механическая структура, не зависит от внешнего источника питания, даже если вся станция теряет мощность, может быть интуитивно прочитана в полевых условиях.

  • Первичная защита: Обычно с сигнальными и отключающими контактами (жесткими узлами), непосредственно подключенными к шлейфу управления, является важной частью неэлектрической защиты трансформатора.

  • Низкая стоимость: Простота в обслуживании и низкая стоимость.

• Ограничения:

  • Ограниченная точность: Механические приводы подвержены ошибкам и имеют медленное время отклика.

  • Одиночная функция: Обычно измеряется только верхняя температура масла, что затрудняет проведение дистанционного цифрового точного анализа.

2. Электронные датчики температуры (PT100/ RTD)

По мере повышения уровня автоматизации подстанций чисто механические индикаторы уже не могут удовлетворить потребности систем SCADA (сбора данных и диспетчерского управления), и PT100 стал основой цифрового мониторинга.

• Принцип работы: использование металлической платины (Pt) сопротивление значение с изменением температуры и линейное изменение характеристик PT100, то есть при 0 ℃ сопротивление значение 100 Ω. Через передатчик будет преобразован в стандартный сигнал сопротивления 4-20 мА токовый сигнал или Modbus цифровой сигнал передачи на фон.

• Плюсы:

  • Высокая точность и хорошая линейность: Широкий диапазон измерений и высокая точность в зоне рабочих температур.

  • Простая интеграция: Удобный доступ к интегрированным системам автоматизации для удаленного мониторинга в режиме реального времени и анализа тенденций исторических данных.

• Ограничения:

  • Слабая способность к защите от помех: Вокруг трансформатора существуют сильные электромагнитные поля, а металлические провода и щупы склонны наводить мешающие напряжения, что приводит к скачкам или искажениям данных измерений, требуя отличных мер по экранированию.

  • Риски, связанные с изоляцией: Будучи металлическим проводником, он не может проникнуть глубоко в область высокого напряжения внутри обмоток трансформатора для прямого измерения, и обычно может использоваться только для измерения температуры стенок бака или верхнего слоя масла.

3. волоконно-оптическая технология измерения температуры (флуоресцентное волокно/решетчатое волокно)

Оптоволоконное измерение температуры представляет собой современное технологическое направление в таких сценариях, как сверхвысокое напряжение, большие главные трансформаторы и сценарии с высокими требованиями к интеллекту. ОсобенноФлуоресцентное волоконно-оптическое измерение температурыТехнология, которую предпочитают за ее уникальные изоляционные свойства.

• Как это работает:

  • Принцип послесвечения флуоресценции: Флуоресцентное вещество на конце зонда возбуждается импульсным светом и испускает послесвечение, время жизни которого (время распада) монотонно зависит от температуры. Рассчитав время затухания, можно точно определить температуру.

• Основные достоинства:

  • Искробезопасный (высокая изоляция) Оптическое волокно изготовлено из диоксида кремния, который полностью изолирован и пассивен. Это означает, что оно можетПредварительно вмонтированы непосредственно в обмотки трансформатора(т.е. мониторинг “горячих точек” обмотки), что абсолютно невозможно при использовании PT100 и механических термометров.

  • Электромагнитная устойчивость: Передача оптического сигнала полностью исключает вмешательство сильных электромагнитных полей от трансформатора, данные стабильны и надежны, не требуется экранирующий слой.

  • Долговечность: Устойчивые к коррозии и воздействию масляной среды высокого давления, они обычно рассчитаны на срок службы до 30 лет, т.е. на тот же срок, что и трансформатор.

• Применимые сценарии:

  • Необходимость прямого мониторингаТемпература горячей точки обмотки(Горячая точка обмотки) ключевой главный трансформатор.

  • Преобразовательные трансформаторы или сверхвысоковольтное оборудование с чрезвычайно сложной электромагнитной обстановкой.

Резюме и рекомендации по выбору

Заключение:

При строительстве современных интеллектуальных подстанций эти три метода часто не являются “одним или другим”, а дополняют друг друга и сосуществуют. Механические термометры обычно предназначены для индикации на месте и базовой защиты, PT100 используется для дистанционной передачи температуры верхнего слоя масла, а волоконно-оптические системы измерения температуры внедряются для точного контроля температуры самых горячих точек обмоток, сердца трансформатора, для точной оценки перегрузочной способности трансформатора и срока службы изоляции.