How to monitor temperature with capacitors-INNO

Sensores de temperatura de fibra óptica not only have wide applications in medição de temperatura do painel, disjuntores, e transformadores, but also have insulation, anti-interferência, and high voltage resistance characteristics that other traditional temperature sensors cannot achieve in capacitor temperature monitoring.

The high-voltage parallel capacitor bank device is currently an extremely important reactive power source in the power system, playing a crucial role in improving the structure of the power system and enhancing power quality. The main function is to provide reactive power to the power system, reduce line losses, improve voltage quality, and increase equipment utilization. As a reactive power compensation device, power capacitors are usually used in substations through high-voltage centralized compensation. Os capacitores de compensação são conectados ao barramento de 10kV ou 35kV da subestação para compensar a potência reativa em todas as linhas e transformadores no lado do barramento da subestação.. Eles são frequentemente usados em conjunto com comutadores de derivação em carga para melhorar ainda mais a qualidade da energia do sistema de energia..

O impacto da falha de aumento de temperatura em capacitores de alta tensão

Capacitors often encounter various faults during operation, which pose a significant threat to the safe and normal operation of the power system. Falhas comuns de capacitores em operação elétrica incluem vazamento de óleo, mau isolamento, and burnt fuses. Entre eles, a falha mais prejudicial e frequente é a falha do capacitor causada pelo aquecimento. O aquecimento causado por falhas no capacitor é dividido em aquecimento no ponto de conexão do barramento e aquecimento no fusível fora do capacitor, sendo este último mais provável de ocorrer. Nos últimos anos, the 35kV high-voltage parallel capacitor bank has experienced abnormal temperature rise due to aging or high load current during daily operation due to long operating years and construction and installation processes. If such abnormal situations are not detected and dealt with in a timely manner, they can easily develop and expand, leading to damage to individual capacitors and even group explosions and injuries. The high failure rate directly threatens the safety of 500kV power equipment and the personal safety of operation and maintenance personnel, resulting in significant fluctuations in grid voltage, increased active and reactive power losses, reduced service life of capacitors, and affecting the normal and stable operation of the grid. Os capacitores de potência são usados principalmente para compensação de potência reativa em sistemas de energia para melhorar o fator de potência.. Para fazê-lo funcionar de forma mais confiável, a indústria atual considera principalmente conectar componentes internos de capacitores em série com fusíveis internos. Quando um capacitor apresenta falha completa de componente devido a pontos dielétricos fracos, o fusível interno conectado em série com o componente será ativado, isolando apenas uma parte dos componentes danificados. O capacitor continuará a operar com apenas uma ligeira diminuição na potência. At this point, a perturbação no banco de capacitores pode ser ignorada, e a capacidade total do banco de capacitores não será afetada significativamente pela ação de um fusível. A introdução de um fusível interno protege os componentes do capacitor, mas aumenta invisivelmente os pontos de falha. Dentro dos capacitores de potência, o fusível interno é o principal ponto de aquecimento, mas seu volume e diâmetro são muito pequenos (cerca de 135 mm de comprimento e 0,45 mm de diâmetro), e geralmente está escondido entre os componentes do capacitor. Devido à tecnologia de medição atual, é difícil medir com precisão e objetividade a temperatura da superfície do fusível interno sob condições operacionais reais.

Monitoramento de temperatura do capacitor tipo seco
Atualmente, capacitores imersos em óleo e capacitores do tipo seco são comumente usados no campo de alta tensão. Este último tem as vantagens da proteção ambiental, economia de materiais, baixo custo, processo simples, peso leve, pequena área, produto autocurativo, operação mais confiável, boa resistência ao fogo, menos probabilidade de produzir gás de alta tensão, e reduziu bastante a possibilidade de riscos explosivos.
A dry-type capacitor consists of a capacitor core, a casing, a sleeve, e outros acessórios. The capacitor core is composed of capacitor elements and insulating components. Capacitor components are made by winding thin film insulating media and aluminum foil electrodes with a certain thickness and layers, or by evaporating a layer of metal on the thin film to form a metalized film. After the components are rolled up, they are loaded into the component housing, e vários componentes do capacitor são conectados em série ou paralelo para formar todo o núcleo do capacitor.
Dry type capacitors are usually used indoors or underground with poor ventilation conditions, e a dissipação de calor interna dos capacitores só pode contar com gás. Comparado com capacitores imersos em óleo, o coeficiente de transferência de calor do gás é menor, so the heat dissipation performance of dry type capacitors is poor. All of these have adverse effects on the operation of dry-type capacitors. Practice in power system operation has shown that the failure rate of capacitors is significantly higher from June to September each year compared to other months. Em algumas regiões, the power industry regulations stipulate that the hottest point temperature of the full film capacitor core shall not exceed 80 ℃. When the temperature exceeds 80 ℃, the insulation performance of polypropylene film (PP film) as a dielectric will decrease.
Atualmente, the temperature field of dry-type capacitors is generally measured by traditional temperature sensors to measure the temperature of the capacitor shell, and then the internal temperature is calculated. The temperature value obtained in this way has errors in the distribution of the internal temperature field of the capacitor, and cannot accurately obtain the true temperature of the highest temperature point.

Atualmente, the temperature measurement method for internal protection fuses of power capacitors includes temperature rise test, but this test only estimates the temperature rise of the internal fuse by measuring the current and resistance of the internal fuse. Its accuracy is poor, and in the actual process of passing current to the internal fuse, the resistance of the internal fuse will change with the temperature. Por um lado, it is difficult to ensure its constant current flow. Por outro lado, the correspondence between the resistance of the internal fuse and temperature is only applicable within a certain temperature range. Beyond this range, it will be difficult to obtain accurate results. Portanto, this indirect method of measuring the temperature rise of the internal fuse in capacitors has limitations and low accuracy. Além disso, the temperature rise of the internal fuse is measured through a thermal resistor, but due to the fact that the thermal resistor is much larger in both volume and diameter than the internal fuse, it will affect the actual temperature of the internal fuse during contact measurement, resulting in poorer measurement accuracy. Em vista disso, it is necessary to design a simple and feasible measuring device to accurately grasp the temperature of the fuse inside the capacitor under actual operating conditions, provide a basis for the design and selection of the fuse inside the capacitor, and effectively improve the reliability of the internal fuse protection action, ensuring that the temperature of the internal fuse will not cause damage to the internal insulation of the capacitor.

Desvantagens da termografia infravermelha para medição de temperatura
Atualmente, a manutenção do aquecimento dos capacitores é realizada principalmente por meio de inspeção por imagem infravermelha. No entanto, a imagem térmica infravermelha não pode testar a temperatura dentro de um ambiente fechado, e os resultados dos testes são afetados pela temporada, tempo, e suavidade da superfície do equipamento de teste. O equipamento de teste infravermelho é caro e não pode monitorar continuamente a temperatura de equipamentos elétricos de alta tensão por um longo período. Há alta tensão no capacitor e forte interferência eletromagnética ao seu redor, o que muitas vezes leva a alarmes falsos e alarmes perdidos em detectores tradicionais. Para este propósito, sensores de temperatura altamente confiáveis e de alto desempenho são necessários para monitorar a temperatura dos capacitores em tempo real e de forma eficaz, in order to avoid equipment burnout and power outages.

Além disso, current temperature measuring equipment cannot detect the specific temperature inside the capacitor. Os capacitores existentes são utilizados em ambientes com mudanças significativas de temperatura. Prolonged use of capacitors at abnormal temperatures can seriously affect their service life and increase their damage rate.

Capacitor sistema de medição de temperatura de fibra óptica
The FJINNO capacitor fluorescence fiber optic temperature measurement system not only solves the problem of traditional temperature sensors being unable to accurately measure the temperature of small internal fuses, but also solves the potential isolation between strong and weak electricity and the anti electromagnetic interference problem of data communication, providing a good solution for comprehensively and accurately grasping the hot spot temperature of the internal core of capacitors.

O host de monitoramento de temperatura de fibra óptica está equipado com software de alarme de medição de temperatura, e o computador de monitoramento coleta informações de temperatura transmitidas pelo demodulador de sinal de temperatura de fibra óptica através da porta de comunicação. Real time display of temperature data for each temperature measurement point, temperature alarm software provides functions such as graded monitoring, desenho de curva de temperatura, exibição de distribuição de temperatura, consulta de curva histórica, report generation, e impressão;