Come si misura la temperatura dell'olio del trasformatore?

La durata di vita di un trasformatore dipende dalla temperatura degli avvolgimenti, che a sua volta è determinata dal materiale isolante. Quando la temperatura di isolamento degli avvolgimenti del trasformatore rientra nell'intervallo di temperatura dell'olio del trasformatore , compreso tra 80 e 130 °C, il tasso di invecchiamento dell'isolamento raddoppia per ogni aumento di 6 °C della temperatura, ovvero la durata di vita dell'isolamento si riduce della metà: questa è la cosiddetta "regola dei sei gradi" dell'invecchiamento dell'isolamento.

Durante il funzionamento del trasformatore, è generalmente stabilito che la temperatura massima dell'olio superiore sia di 85 °C. Nell'area di Dongying, quando la temperatura massima dell'olio superiore supera gli 80 °C, vengono emessi i segnali di allarme "Allarme temperatura elevata olio corpo trasformatore principale XX" e "Avviso temperatura elevata olio corpo trasformatore principale XX".

La temperatura dei trasformatori immersi in olio, sia dell'olio che degli avvolgimenti, può essere misurata utilizzando un termometro inserito nell'olio nella parte superiore dell'involucro. Ciò consente di monitorare la temperatura complessiva del trasformatore. Poiché gli avvolgimenti del trasformatore possono generare calore eccessivo durante il funzionamento, in genere presentano una temperatura superiore a quella dell'olio. Il punto più caldo all'interno del trasformatore, noto come temperatura del punto caldo, è un fattore chiave per prevedere l'invecchiamento dell'isolamento. Questo punto caldo si trova solitamente vicino alle estremità degli avvolgimenti, ma è difficile da misurare con precisione. Per monitorare questa temperatura interna, si utilizza spesso un indicatore di temperatura degli avvolgimenti. Pertanto, la maggior parte dei trasformatori immersi in olio è dotata sia di un termometro per l'olio che di un termometro per gli avvolgimenti.

L'indicatore nero del termometro indica la temperatura di esercizio effettiva, mentre l'indicatore rosso indica la temperatura limite superiore di allarme impostata. Quando la temperatura dell'olio dello strato superiore del trasformatore supera questo valore, si attiva l'allarme, i due indicatori si scontrano creando un contatto elettrico e viene emesso un segnale di allarme; inoltre, l'ago rosso si sporge. Quando la temperatura dell'olio supera la temperatura massima durante il funzionamento, l'indicatore nero fa ruotare l'ago rosso. In questo momento, l'ago rosso indica la temperatura massima raggiunta durante il funzionamento.

La temperatura degli avvolgimenti in un trasformatore può essere considerata come la sovrapposizione della temperatura dell'olio dello strato superiore del trasformatore e dell'aumento di temperatura dell'avvolgimento rispetto all'olio. Generalmente, la corrente di carico del trasformatore viene aggiunta in base al sistema di misurazione della temperatura dell'olio del trasformatore e l'aumento di temperatura dell'avvolgimento rispetto all'olio viene simulato mediante un metodo di simulazione termica, in modo da ottenere infine l'indicatore della temperatura degli avvolgimenti del trasformatore. Lo schema del metodo di implementazione specifico è mostrato nella figura seguente.

La temperatura Tw dell'avvolgimento del trasformatore immerso in olio può essere equivalente a:

Tw=T0+k*△Due

Nella formula, T0 è la temperatura dell'olio dello strato superiore del trasformatore, △Due è la differenza di temperatura dell'olio di rame, ottenuta tramite simulazione termica, k è il coefficiente termico, che è correlato alla capacità del trasformatore, alla struttura dell'avvolgimento, ecc. L'aumento di temperatura dell'avvolgimento rispetto all'olio △Due dipende dalla corrente che lo attraversa.

Il sistema di misurazione è composto principalmente da un modulo di rilevamento della temperatura, un circuito di compensazione della temperatura degli avvolgimenti del trasformatore e un sensore. Il circuito di compensazione della temperatura e il sensore di temperatura degli avvolgimenti del trasformatore sono entrambi integrati nel modulo di rilevamento della temperatura, che viene immerso nell'olio superiore del trasformatore per rilevarne la temperatura. Il sensore è costituito da due parti: un sensore di temperatura collegato al misuratore meccanico della temperatura degli avvolgimenti del trasformatore, il cui valore viene visualizzato su un indicatore di temperatura; e una termoresistenza Pt100, il cui valore di resistenza varia al variare della temperatura, il cui valore viene utilizzato per inviare i dati al sistema di monitoraggio in background del computer.

Le informazioni sulla temperatura dell'olio vengono trasmesse al centro di controllo tramite il metodo di connessione illustrato nella figura sottostante, al fine di realizzare il monitoraggio in tempo reale della temperatura dell'olio superiore e della temperatura dell'avvolgimento.

1. Come si può stabilire se la variazione di temperatura del trasformatore è normale o anomala?

Durante il funzionamento del trasformatore, le perdite di energia nel nucleo di ferro e negli avvolgimenti vengono convertite in calore. Ciò provoca un aumento della temperatura in diverse parti del trasformatore, che viene poi dissipata per irraggiamento e conduzione. Una volta raggiunto un equilibrio tra generazione e dissipazione di calore, la temperatura di ciascun componente si stabilizza. La quantità di perdite nel ferro rimane costante, mentre le perdite nel rame variano in base al carico. Per valutare le prestazioni del trasformatore, durante l'ispezione è necessario annotare la temperatura esterna, la temperatura dell'olio superiore, il carico e il livello dell'olio. Questi valori possono essere confrontati con le letture precedenti per determinare se il trasformatore funziona correttamente.

Se la temperatura dell'olio è superiore di 10 °C rispetto alla norma nelle stesse circostanze, o se la temperatura continua a salire senza variazioni di carico e il dispositivo di raffreddamento funziona correttamente, ciò indica un problema interno al trasformatore. È importante verificare la presenza di eventuali errori o malfunzionamenti nel termometro. L'isolamento principale della maggior parte dei trasformatori (noto come isolamento di Classe A) è in carta e può resistere a temperature fino a 105 °C. In genere, la temperatura dell'avvolgimento sarà di 10-15 °C superiore alla temperatura superficiale dell'olio. Ad esempio, se la temperatura superficiale dell'olio è di 85 °C, ci si può aspettare una temperatura dell'avvolgimento compresa tra 95 e 100 °C.

2. Cause di temperatura anomala del trasformatore

① Temperatura anomala causata da un guasto interno

Se un trasformatore presenta guasti interni, come cortocircuiti tra spire o tra strati, possono verificarsi diversi problemi. L'avvolgimento si scaricherà verso l'involucro, causando surriscaldamento nelle giunzioni interne dei conduttori. Inoltre, la messa a terra multipunto del nucleo di ferro può aumentare le correnti parassite e provocare surriscaldamento. In alcuni casi, il flusso di dispersione può formare un circuito con il serbatoio dell'olio di ferro e causare un accumulo di calore. Se altri fattori causano temperature anomale nel trasformatore, potrebbero attivarsi le protezioni contro gas o differenziale. Nei casi più gravi, potrebbe essere necessario iniettare olio nel tubo antideflagrante o nella valvola di sicurezza. In questa situazione, è consigliabile arrestare e ispezionare il trasformatore.

②La temperatura anomala causata dal funzionamento anomalo del refrigeratore

Temperature anomale causate da un funzionamento anomalo o da un guasto del sistema di raffreddamento, come ad esempio l'arresto della pompa sommersa, il danneggiamento della ventola, l'intasamento dei tubi di raffreddamento, una scarsa efficienza di raffreddamento e il mancato funzionamento della valvola del radiatore. Il sistema di raffreddamento deve essere sottoposto a manutenzione e spurgo tempestivi oppure deve essere installato un sistema di raffreddamento di riserva; in caso contrario, è necessario regolare il carico del trasformatore.

③ Se l'indicatore di temperatura presenta errori o non funziona correttamente, il termometro deve essere sostituito.