Защита от перегрева трансформаторного масла

发布时间：30 июля 2025 18:49:42

Защита от перегрева масла трансформатора - это "страж температурного контроля", предотвращающий повреждение трансформатора из-за аномально высокой температуры. Ее основная роль заключается в своевременном вмешательстве в состояние перегрева путем мониторинга температуры масла в верхней части трансформатора, чтобы избежать ускоренного старения изоляции или возгорания обмоток. Это не только "страж", гарантирующий срок службы оборудования, но и ключевая линия обороны для поддержания стабильной работы энергосистемы. Ниже приводится подробный анализ принципа действия, состава, логики работы и других аспектов:

Почему температура масла является "барометром здоровья" трансформаторов?

Во время работы трансформатора потери в обмотках (потери в меди) и потери в сердечнике (потери в железе) преобразуются в тепло, что повышает температуру изоляционного масла. В нормальных условиях температура масла уравновешивается теплоотводами и отводом тепла в окружающую среду, но если потери аномально возрастают (например, при коротком замыкании обмоток) или отвод тепла блокируется (например, при отказе вентилятора), температура масла будет продолжать расти:

Если температура масла превышает80°C Если изоляционное масло окисляется, срок его службы сокращается в геометрической прогрессии с повышением температуры (скорость окисления удваивается на каждые 10°C);
перевешивают105°C Когда механическая прочность изоляционной бумаги (материала сердечника изоляции обмотки) начинает значительно снижаться, длительная эксплуатация может привести к пробою изоляции, вызывая короткие замыкания.
Таким образом, суть температурной защиты масла заключается в "защите" системы изоляции путем контроля верхнего предела температуры.

Основные компоненты объектов защиты и контроля температуры масла

Система защиты от перегрева масла состоит изЭлементы контроля температуры, иблок обработки сигналаответить пениемисполнительное агентствоТри части системы работают вместе, чтобы завершить процесс "Измерение температуры - суждение - действие".

1. основные элементы контроля: датчики температуры

Датчик является "глазом" системы защиты температуры масла и должен находиться в непосредственном контакте с верхней поверхностью масла (наиболее отражающей общую температуру масла), распространенные типы и характеристики следующие:

Тип датчика	Принцип работы	режущая кромка	Применимые сценарии
Термометры для измерения давления	Гильза заполнена летучей жидкостью (например, хлорметаном), которая расширяется/сжимается при изменении температуры, передавая давление через капиллярную трубку и приводя в действие указатель и электрические контакты.	Простая конструкция, устойчивость к вибрациям (без электроники), возможность локального отображения.	Трансформаторы малой и средней мощности (до 10 МВА), распределительные трансформаторы наружной установки.
Платиновые датчики сопротивления(Pt100)	Используя характеристики изменения сопротивления платины в зависимости от температуры (100Ω при 0℃, сопротивление увеличивается на 0,385Ω на каждый 1℃ повышения температуры), сигнал сопротивления передается на термостат по кабелю.	Высокая точность измерений (±0,5°C), возможность дистанционной передачи данных.	Трансформаторы большой мощности (35 кВ и выше), подстанции, требующие централизованного мониторинга.
Оптоволоконные датчики	Фаза/интенсивность оптического сигнала изменяется в зависимости от температуры при прохождении через оптическое волокно и преобразуется в значение температуры устройством демодуляции.	Антиэлектромагнитные помехи (подходит для высоковольтных сред), коррозионная стойкость.	Трансформаторы сверхвысокого напряжения (1000 кВ), специальные трансформаторы с несколькими масляными зазорами.

2. обработка сигналов и управление: термостаты

Термостат - это "мозг" системы защиты по температуре масла, который получает сигнал от датчика, сравнивает его с заданным порогом и выдает управляющие команды. Его основные функции включают:

Отображение температуры масла в реальном времени (локальный светодиод или система удаленного мониторинга);
Установите многоуровневые пороговые значения температуры (например, включение охлаждения, тревога, отключение);
Запись температурных профилей и истории действий (для упрощения поиска неисправностей).

Трехступенчатая логика действий для защиты по температуре масла: от предупреждения до отключения

Защита от температуры масла использует стратегию "ступенчатого реагирования", пошагово усиливая действие в зависимости от степени повышения температуры, балансируя между защитой оборудования и непрерывностью электропитания, со следующими конкретными пороговыми значениями (например, для масляных трансформаторов):

диапазон температур	условие срабатывания	защитное действие	Цель и значение
Охлаждение при запуске (обычно 60-70°C)	Температура масла достигает заданного значения (может регулироваться в зависимости от температуры окружающей среды, например, 60℃ летом и 70℃ зимой).	Автоматическая активация системы охлаждения: - Малые трансформаторы: включите вентилятор охлаждения; - Большие трансформаторы: запустите один комплект масляных насосов + вентилятор, если температура продолжает расти, то поставьте резервный охладитель.	Снижение температуры масла путем активного отвода тепла во избежание дальнейшего повышения температуры является "профилактическим вмешательством".
Сигнализация высокой температуры (обычно 85~95°C)	После того как температура масла превысит значение начала охлаждения, она продолжит расти и достигнет порога тревоги через 30-60 минут.	Подаются звуковые и световые сигналы тревоги (например, сигнал тревоги в диспетчерской, всплывающие окна системы мониторинга), при этом регистрируется время тревоги и значение температуры масла.	Предлагает оператору проверить причину отклонения от нормы (например, неисправность системы охлаждения, чрезмерная нагрузка), требуя ручного вмешательства.
Аварийное отключение (обычно 95~105°C)	Температура масла превышает аварийное значение и резко повышается в течение короткого периода времени (например, 10°C в течение 5 минут) или достигает максимально допустимого значения.	Немедленно отключите автоматические выключатели с обеих сторон трансформатора, отключите электропитание, и в то же время связь посылает сигнал "температура масла слишком высокая".	Предотвращение высоких температур масла, приводящих к испарению изоляционного масла и разрушению изоляционной бумаги, относится к "последней линии обороны".

классификатор денежных сумм: Пороговые настройки несколько отличаются от производителя к производителю, например, для трансформаторов с принудительной циркуляцией масла температура срабатывания может быть снижена до 110°C (из-за более эффективного отвода тепла), см. заводскую табличку оборудования.

Синергетическая связь между защитой от перегрева масла и другими видами температурной защиты

Система температурной защиты трансформатора, защита от перегрева масла иЗащита от перегрева обмоткиСуществует как разделение труда, так и сотрудничество, и необходимо уточнить различие между ними и логику взаимосвязи:

размер сравнения	Защита от перегрева масла	Защита от перегрева обмотки	логика сотрудничества
Объекты мониторинга	Средняя температура верхнего изоляционного масла	Температура горячей точки внутри обмотки (на 10~20°C выше, чем температура масла)	При нормальной работе преобладает защита по температуре масла (отражает общее состояние); В случае короткого замыкания температура обмотки резко возрастает, что приводит к приоритетному срабатыванию защиты обмотки.
Метод измерения	Прямой контакт с уровнем масла (датчик на верхней части бака)	Косвенный расчет (ток нагрузки, измеренный трансформатором тока, в сочетании с температурой масла для получения температуры горячей точки)	Если защита по температуре масла не срабатывает, но температура обмотки превышает верхний предел, система определит "локальный перегрев" и принудительно запустит охлаждение или отключение.
Приоритет защиты	Вторичный (медленнее отражает, подходит для хронического перегрева)	Первичный (быстрое реагирование на внезапный перегрев)	При достижении условия отключения любой из них вызовет отключение, создавая "двойную страховку".

Общие неисправности и поиск неисправностей защиты по температуре масла

Неисправность или отказ защиты по температуре масла напрямую угрожает безопасности оборудования, поэтому необходимо обратить внимание на следующие вопросы:

Ложная тревога / ложное срабатывание
- Причины: ослабление проводки датчика (аномальный сигнал сопротивления), неправильное значение настройки термостата, плохой теплоотвод из-за скопления пыли в радиаторе (ложно высокая температура);
- Устранение неисправностей: откалибруйте датчики, проверьте параметры термостата, очистите ребра радиатора.
Неисправен (температура превышена, но не реагирует)
- Причины: повреждение датчиков (например, поломка платиновых резисторов), отказ исполнительного механизма (например, сгорел двигатель вентилятора, заклинило контактор), перегоревший предохранитель цепи управления;
- Устранение неисправностей: с помощью мультиметра проверьте сопротивление датчика (Pt100 должен составлять 100 Ом при 0℃), вручную проверьте, работает ли система охлаждения, а также проверьте включение и выключение цепи управления.
Отклонение отображения температуры
- Причины: старение датчика (потеря точности), влияние температуры окружающей среды (например, попадание прямых солнечных лучей на топливный бак приводит к локальному измерению высокой температуры);
- Утилизация: Регулярно (раз в 1~2 года) отправляйте измерительную организацию для калибровки датчиков, а трансформаторы, установленные на улице, оснащайте солнцезащитными тентами.

Предложения по текущему обслуживанию и оптимизации

периодическая калибровка
- Ежегодно проводите имитационные испытания термостата: нагревайте датчик с помощью термостатической ванны, чтобы убедиться в точности температурных порогов для запуска охлаждения, аварийных сигналов и срабатывания;
- Проверяйте изоляцию кабеля датчика каждые 2 года (для предотвращения короткого замыкания из-за коррозии масла).
Операционная оптимизация
- Регулировка температуры запуска охлаждения в зависимости от сезона (например, увеличение до 70°C зимой для уменьшения ненужной работы вентилятора и экономии энергии);
- Запишите кривую "температура масла - нагрузка" (если температура масла увеличивается из года в год при одной и той же нагрузке, это может свидетельствовать о старении стального кремниевого листа сердечника и необходимости заблаговременного обслуживания).
экологическая адаптация
- Трансформаторы, устанавливаемые на открытом воздухе, должны хорошо проветриваться (не засорять окружающее пространство сорняками или мусором);
- В районах с высокой температурой (например, южным летом) можно установить устройство охлаждения распылением, а также систему защиты от перегрева масла (при температуре масла выше 75 ℃ происходит автоматическое распыление).

резюме

Защита по температуре масла - это "основная линия обороны" для контроля температуры трансформатора. Контролируя тенденцию изменения температуры верхнего слоя масла, она обеспечивает ступенчатую защиту "регулирование охлаждения - предупреждение об аномалии - аварийное отключение". Его основная ценность заключается в балансе между безопасностью оборудования и надежностью электроснабжения, что позволяет не только избежать чрезмерной защиты, приводящей к частым отключениям, но и принять "решительные меры" до наступления опасного порога. На практике следует обратить внимание на синергию с температурной защитой обмоток, регулярное обслуживание датчиков и исполнительных механизмов, чтобы обеспечить эффективную реакцию как на хронический перегрев (например, чрезмерная нагрузка), так и на внезапные сбои (например, отказ охлаждения), и в конечном итоге продлить срок службы трансформатора.

标签::Устройство защиты от перегрева трансформаторного масла