10 روش‌هایی برای اندازه‌گیری دمای داخلی ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن: مقایسه سیستم نظارت بر دمای فیبر نوری فلورسنت

روش 1: سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسنت (راه حل بهینه)

1.1 اصل عملیاتی مانیتورینگ دمای فیبر نوری فلورسنت

سنسورهای دمای فیبر نوری فلورسنت از مواد فسفر خاکی کمیاب استفاده کنید که زمان فروپاشی فلورسنت آن وابستگی دقیق به دما را نشان می دهد.. هنگامی که توسط پالس های نور LED تحریک شده از طریق فیبر نوری منتقل می شود, پوشش فسفری کاوشگر فلورسانس با ویژگی های فروپاشی مستقیماً متناسب با دما منتشر می کند.. این مکانیسم اندازه گیری نوری صرفاً حسگرهای فلورسنت را ایده آل می کند مانیتورینگ نقطه داغ سیم پیچ ترانسفورماتور.

1.2 مزایای اصلی برای برنامه های ترانسفورماتور

عایق الکتریکی کامل: قدرت دی الکتریک بیش از 100 کیلو ولت امکان استقرار ایمن در داخل را فراهم می کند مانیتورینگ دمای ترانسفورماتور ولتاژ بالا بدون معرفی نقاط ضعف عایق یا خطرات خطای زمین.

کل مصونیت EMI: ساختار غیر فلزی حساسیت تداخل الکترومغناطیسی را از بین می برد, برای ترانسفورماتورهای یکسو کننده و ترانسفورماتورهای کششی که در محیط های الکتریکی با نویز بالا کار می کنند بسیار مهم است.

دقت برتر: دقت ±1 درجه سانتیگراد در محدوده -40 درجه سانتیگراد تا +260 درجه سانتیگراد قابل اطمینان است دمای سیم پیچ داده ها برای مدل سازی حرارتی و بهینه سازی بار.

واکنش سریع: به‌روزرسانی‌های اندازه‌گیری زیر 1 ثانیه درست را فعال می‌کنند نظارت بر دمای لحظه ای ترانسفورماتور برای مدیریت بار پویا و حفاظت از اضافه بار حرارتی.

طول عمر استثنایی: عناصر حسگر غیر فعال با 25+ عمر عملیاتی یک ساله هزینه های کالیبراسیون دوره ای و جایگزینی را در طول عمر ترانسفورماتور حذف می کند.

طراحی کاوشگر مینیاتوری: 2-3سنسورهای قطر میلی متری اجازه تعبیه مستقیم در سازه های سیم پیچی را در طول ساخت و یا قرار دادن استراتژیک در هنگام مقاوم سازی می دهند..

مقیاس پذیری چند کاناله: پشتیبانی واحدهای مانیتورینگ واحد 1-64 کانال های جامع سیستم های نظارت بر دمای ترانسفورماتور پوشش تمامی مناطق بحرانی حرارتی.

1.3 کاربرد در انواع ترانسفورماتور

نظارت بر دمای فیبر نوری راه حل های بهینه برای:

• نظارت بر ترانسفورماتور توزیع: حفاظت مقرون به صرفه برای 100-2500 واحدهای kVA
• مانیتورینگ دمای ترانسفورماتور نوع خشک: تماس مستقیم سیم پیچ در طرح های هوا خنک
• مانیتورینگ دمای ترانسفورماتور رزین ریخته گری: سنسورهای تعبیه شده در اپوکسی ریخته گری خلاء
• مانیتورینگ دمای ترانسفورماتور قدرت: آرایه های چند نقطه ای در ترانسفورماتورهای بزرگ
• مانیتورینگ دمای ترانسفورماتور ولتاژ بالا: عملکرد ایمن بالاتر از سطوح ولتاژ 110 کیلو ولت

1.4 پیکربندی سیستم و مشخصات فنی

مشخصات سنسور دمای فیبر نوری:

• دامنه دما: -40درجه سانتیگراد تا +260 درجه سانتیگراد
• دقت: ± 1 درجه سانتیگراد (0-200درجه سانتیگراد)
• زمان پاسخ: <1 دوم
• قدرت دی الکتریک: >100کیلوولت
• قطر پروب: 2-3میلی متر
• طول فیبر: 0-80 متر استاندارد
• عمر عملیاتی: >25 سال

ویژگی های کنترل کننده مانیتورینگ دما:

• 1-64 پیکربندی انعطاف پذیر کانال
• ارتباط RS485/Modbus RTU
• IEC 61850 پشتیبانی از پروتکل برای یکپارچه سازی پست
• 4-20خروجی های آنالوگ mA برای سیستم های قدیمی
• رله مخاطبین برای آلارم ترانسفورماتور و توابع سفر
• صفحه نمایش LCD محلی با نمودار روند
• مبتنی بر وب داشبورد مانیتورینگ ترانسفورماتور دسترسی داشته باشید

1.5 طراحی قرار دادن سنسور استراتژیک

بهینه نظارت بر نقاط داغ پیچ در پیچ تنظیمات شامل:

1. نقاط داغ سیم پیچ ولتاژ بالا: 2-4 سنسورها در مکان های حداکثر دمای محاسبه شده
2. مانیتورینگ سیم پیچ ولتاژ پایین: 2-4 سنسورها برای بررسی تعادل حرارتی
3. اندازه گیری دمای هسته: 1-2 سنسورهای روی پله های هسته یا سازه های گیره
4. نقاط اتصال سرب: 1 سنسور در هر فاز در پایانه های بوش
5. طبقه بندی دمای روغن: 3-5 سنسورها در بالا, وسط, موقعیت های پایین
6. یکپارچه سازی نشانگر دمای سیم پیچ: سنسورهای مرجع برای معمولی گیج ترانسفورماتور همبستگی

1.6 ملاحظات نصب

ساخت ترانسفورماتور جدید: حسگرهای تعبیه شده در هنگام مونتاژ سیم پیچ با فیبر که از طریق پورت های بوش اختصاص داده شده است.

نصب مقاوم سازی: نیاز به تخلیه کامل انرژی دارد, زهکشی روغن, و باز شدن مخزن برای قرار دادن حسگر و نصب ایمن - معمولاً در هنگام قطعی تعمیرات عمده برنامه ریزی می شود.

مسیریابی فیبر: فیبرهای نوری از مخزن خارج می شوند از طریق بوش های فیبر نوری تخصصی که خاصیت روغنی و ایزوله الکتریکی را حفظ می کنند..

نصب پروب: سنسورهای متصل به سازه های سیم پیچ با استفاده از اپوکسی با دمای بالا, گیره های مکانیکی, یا در طول فرآیند ریخته گری برای ترانسفورماتورهای رزین ریخته گری.

روش 2: سنسورهای درجه حرارت مقاومت پلاتین (PT100/PT1000)

آشکارسازهای دمای مقاومت PT100 (RTS) متعارف را نشان می دهد نظارت بر دمای روغن فناوری مبتنی بر تغییرات مقاومت سیم پلاتین (0.385Ω/°C). در حالی که دقت 0.5± درجه سانتی گراد برای اندازه گیری روغن ارائه می شود, این حسگرهای فلزی به دلیل محدودیت های هدایت الکتریکی نمی توانند به فضای داخلی سیم پیچ دسترسی پیدا کنند.

محدودیت بحرانی: سنسورهای PT100 فقط دمای روغن حجیم را اندازه گیری می کنند, ارائه خطاهای 10-20 درجه سانتیگراد هنگام تخمین دمای سیم پیچ, آنها را برای مستقیم نامناسب می کند نظارت بر نقاط داغ. تداخل الکترومغناطیسی از میدان های ترانسفورماتور کیفیت سیگنال را کاهش می دهد, نیاز به کابل های محافظ. برای قرارگیری مناسب سنسور در محفظه های روغن، نصب نیاز به خاموشی دارد.

برنامه های کاربردی مناسب: مرجع دمای بالای روغن, نظارت بر ورودی/خروجی سیستم خنک کننده, ادغام با دماسنج روغن ترانسفورماتور, مکمل مستقیم سنسورهای دمای سیم پیچ.

روش 3: سنسور دمای ترموکوپل

دما تولید ولتاژ وابسته به دما از طریق اثر Seebeck در اتصالات فلزی غیر مشابه. نوع K, نوع T, و انواع J-type محدوده اندازه گیری گسترده ای را ارائه می دهند (-200درجه سانتی گراد تا +1200 درجه سانتی گراد) با پاسخ حرارتی سریعتر از RTD ها.

اشکالات عمده: دقت ± 2-3 درجه سانتیگراد برای دقت کافی نیست مانیتورینگ دمای ترانسفورماتور. ساختار فلزی به دلیل خطرات عایق از استفاده در سیم پیچ های ولتاژ بالا جلوگیری می کند. حساسیت شدید EMI در محیط های الکترومغناطیسی ترانسفورماتور سیگنال های سطح میلی ولت را خراب می کند.. جبران اتصال سرد به پیچیدگی و منابع خطا اضافه می کند. همه تاسیسات نیاز به خاموش شدن ترانسفورماتور و حذف روغن دارند.

موارد استفاده محدود: اندازه گیری های کمکی ولتاژ پایین, نظارت بر لوازم جانبی خارجی - به تدریج با راه حل های نظارت بر دمای فیبر نوری.

روش 4: فیبر براگ گریتینگ (FBG) سنسورهای دما

سنسورهای FBG داده های دما را به عنوان تغییر طول موج در بازتاب های گریتینگ براگ رمزگذاری می کند, امکان اندازه گیری شبه توزیع شده از طریق مالتی پلکسی تقسیم طول موج روی فیبرهای منفرد.

محدودیت های عملکرد: حساسیت متقاطع به کرنش مکانیکی باعث ایجاد خطاهای ± 2-3 درجه سانتیگراد در کاربردهای ترانسفورماتور می شود که در آن لرزش و انبساط حرارتی رخ می دهد.. تحلیلگرهای طیف نوری پیچیده هزینه سیستم را فراتر از جایگزین های فلورسنت افزایش می دهند. محدوده دما معمولاً به حداکثر 150 درجه سانتیگراد محدود می شود. دقت پایین تر از سنسورهای فیبر نوری فلورسنت برای انتقادی نظارت بر نقاط داغ پیچ در پیچ. نصب مقاوم سازی نیاز به قطع کامل ترانسفورماتور دارد.

مناسب تر برای: نظارت بر دمای کابل, برنامه های کاربردی خط لوله, سناریوهایی که دقت کمتری را می پذیرند - برای اولیه توصیه نمی شود نظارت بر دمای سیم پیچ ترانسفورماتور.

روش 5: سنجش دمای توزیع شده (DTS) سیستم

فناوری DTS بر اساس پراکندگی رامان، پروفایل های دمایی پیوسته را در طول فیبر با استفاده از بازجویی OTDR/OFDR ارائه می کند., مناسب برای نظارت خطی در مقیاس کیلومتر.

برای ترانسفورماتورها نامناسب: 0.5-1 وضوح فضایی متر از مکان یابی دقیق نقطه داغ جلوگیری می کند. دقت 2-5 درجه سانتیگراد برای مانیتورینگ حرارتی ترانسفورماتور الزامات. >30 زمان پاسخ دوم ناسازگار با نظارت بر زمان واقعی دما نیاز. هزینه های بسیار بالای تجهیزات غیر قابل توجیه برای اندازه گیری نقطه. نمی توان به دقت اندازه گیری دمای سیم پیچ دست یافت.

برنامه های کاربردی توصیه شده: نظارت بر کابل از راه دور, نظارت بر خط لوله - از نظارت داخلی اجتناب کنید سیستم های نظارت بر وضعیت ترانسفورماتور.

روش 6: تصویربرداری حرارتی مادون قرمز

ترموگرافی مادون قرمز الگوهای تابش سطحی را برای ارزیابی دمای غیر تماسی در طول بازرسی های دوره ای تشخیص می دهد, برای شناسایی نقاط داغ خارجی روی بوشینگ ها ارزشمند است, رادیاتورها, و اتصالات.

محدودیت اساسی: برای اندازه گیری داخلی نمی تواند به دیواره یا عایق مخزن نفوذ کند دمای سیم پیچ. فقط عکس های فوری آنی را ارائه می دهد, مستمر نیست نظارت بر وضعیت آنلاین. عوامل محیطی (باد, تابش خورشیدی, رطوبت) بر دقت تاثیر می گذارد. تغییرات انتشار بین مواد باعث خطاهای اندازه گیری می شود. هیچ قابلیتی برای نظارت بر نقاط داغ پیچ در پیچ - کاملاً یک ابزار تشخیصی خارجی است.

نقش مناسب: روش بازرسی تکمیلی, تشخیص عیب خارجی - قابل تعویض نیست سیستم های مانیتورینگ ترانسفورماتور آنلاین برای مدیریت حرارتی داخلی.

روش 7: سنسورهای دمای بی سیم

سنسورهای دمای بی سیم انتقال داده ها از طریق رادیو 433 مگاهرتز/2.4 گیگاهرتز برای نظارت آسان بر روی کنتاکت های ولتاژ بالا, اتصالات شینه, و سوئیچ ها را جدا کنید.

موانع کاربردی ترانسفورماتور: ساخت مخزن فلزی سیگنال های رادیویی را مسدود می کند, جلوگیری از ارتباطات داخلی. واحدهایی که با باتری کار می کنند برای محیط های روغنی مهر و موم شده نامناسب هستند. تداخل RF در پست ها قابلیت اطمینان را کاهش می دهد. برای اندازه گیری نقطه داغ نمی توان به سیم پیچ های غوطه ور در روغن دسترسی پیدا کرد. برای نصب ایمن بر روی بوش های برق دار، نصب خارجی همچنان نیاز به خاموشی دارد.

دامنه موثر: نظارت بر تماس کلید, اتصالات سربار - برای داخلی بی اثر است سیستم های نظارت بر دمای ترانسفورماتور.

روش 8: نشانگرهای دمای سیم پیچ (WTI)

نشانگرهای دمای سیم پیچ تخمین دمای سیم پیچ از طریق مدل های حرارتی با ترکیب سنسورهای دمای بالای روغن با ورودی های ترانسفورماتور جریان, محاسبه مقادیر نقطه داغ به صورت الگوریتمی به جای اندازه گیری مستقیم.

عدم دقت ذاتی: روش های محاسبه غیرمستقیم در مقایسه با شرایط سیم پیچ واقعی، خطاهای ± 5-10 درجه سانتیگراد ایجاد می کنند. مدل های حرارتی به پارامترهای دقیق ترانسفورماتور نیاز دارند که اغلب در دسترس نیستند. تاریخچه پیری و بارگذاری ویژگی های حرارتی را تغییر می دهد, کاهش دقت مدل در طول زمان. برآورد ارائه می کند, نظارت بر نقطه داغ سیم پیچ واقعی نیست- به طور فزاینده ای با مستقیم جایگزین می شود سنسورهای دمای فیبر نوری.

روش 9: گیج های دمای روغن

سنج های دمای روغن ترانسفورماتور اندازه گیری دمای بالای روغن با استفاده از دماسنج های صفحه ای یا نمایشگرهای دیجیتال با عناصر حسگر PT100, ارائه مانیتورینگ حرارتی اولیه برای واحدهای توزیع کوچکتر.

شکاف اندازه گیری: مقادیر بالای روغن دمای نقطه داغ سیم پیچ واقعی را 10 تا 30 درجه سانتی گراد عقب می اندازد, ایجاد کم برآورد خطرناک تنش حرارتی در طول بارگذاری گذرا. نه نظارت بر زمان واقعی قابلیت یا ثبت داده ها برای تعمیر و نگهداری پیش بینی ترانسفورماتور. برای سیستم های نظارت بر سلامت ترانسفورماتور مدرن کافی نیست نیاز به مدیریت حرارتی دقیق.

روش 10: دوربین های حرارتی قابل حمل

تصویرگرهای حرارتی دستی به عنوان ابزار بازرسی در طول دوره های تعمیر و نگهداری خدمت می کنند, شناسایی ناهنجاری های دمای خارجی در لوازم جانبی ترانسفورماتور, تجهیزات خنک کننده, و اتصالات الکتریکی.

همان محدودیت های مادون قرمز ثابت: اندازه گیری فقط سطح خارجی, بدون دسترسی داخلی, نظارت دوره ای به جای نظارت مستمر. نمی تواند نقاط داغ پیچ در پیچ را شناسایی کند یا از نظارت بر وضعیت آنلاین پشتیبانی کند- نقش صرفاً تشخیصی در هنگام قطع و بازرسی برنامه ریزی شده.