Jak zmierzyć temperaturę oleju transformatorowego?

Żywotność transformatora zależy od temperatury uzwojenia, która odgrywa decydującą rolę w materiale izolacyjnym. Gdy temperatura izolacji uzwojenia transformatora mieści się w zakresie temperatur oleju transformatorowego od 80 do 130°C, tempo starzenia się izolacji podwaja się z każdym wzrostem temperatury o 6°C, co oznacza, że ​​żywotność izolacji zmniejsza się o połowę, co jest zgodne z „zasadą sześciu stopni” starzenia się izolacji.

Podczas pracy transformatora, zazwyczaj przyjmuje się, że górna temperatura oleju nie może przekroczyć 85°C. W rejonie Dongying, gdy górna temperatura oleju przekroczy 80°C, zostanie wydany sygnał alarmowy „XX alarm wysokiej temperatury oleju korpusu głównego transformatora” oraz „XX temperatura oleju korpusu głównego transformatora” (ostrzeżenie o wysokiej temperaturze).

Temperaturę transformatorów zanurzonych w oleju, zarówno oleju, jak i uzwojeń, można zmierzyć za pomocą miernika temperatury umieszczonego w oleju transformatorowym w górnej części obudowy. Pozwala to na monitorowanie ogólnej temperatury transformatora. Ponieważ uzwojenia transformatora mogą generować nadmierne ciepło podczas pracy, ich temperatura zazwyczaj jest wyższa niż oleju. Najgorętszy punkt wewnątrz transformatora, znany jako temperatura punktu gorącego, jest kluczowym czynnikiem w przewidywaniu starzenia się izolacji. Ten punkt gorący znajduje się zazwyczaj w pobliżu końców uzwojeń, ale trudno go dokładnie zmierzyć. Do monitorowania tej temperatury wewnętrznej często stosuje się wskaźnik temperatury uzwojeń transformatora. Dlatego większość transformatorów zanurzonych w oleju jest wyposażona zarówno w górny miernik temperatury oleju, jak i uzwojeń.

Czarny wskaźnik na termometrze wskazuje rzeczywistą temperaturę roboczą, a czerwony – ustawioną górną granicę temperatury alarmowej. Gdy temperatura oleju w górnej warstwie transformatora przekroczy tę wartość, włączy się alarm. Dwa wskaźniki zderzą się, aby zapewnić przewodzenie prądu. Wyemitowany zostanie sygnał alarmowy, a na czerwonej igle pojawi się wypustka. Gdy temperatura oleju przekroczy maksymalną temperaturę podczas pracy, czarny wskaźnik wprawi w ruch czerwoną igłę. Wskaźnik obraca się, a czerwona igła wskazuje wówczas najwyższą temperaturę osiągniętą podczas pracy.

Temperaturę uzwojenia transformatora można rozpatrywać jako superpozycję temperatury oleju w górnej warstwie transformatora i wzrostu temperatury uzwojenia względem oleju. Zasadniczo prąd obciążenia transformatora jest sumowany na podstawie pomiaru temperatury oleju transformatorowego, a wzrost temperatury uzwojenia względem oleju jest symulowany metodą symulacji termicznej, aby ostatecznie uzyskać wskaźnik temperatury uzwojenia transformatora. Schemat konkretnej metody realizacji przedstawiono na poniższym rysunku.

Temperatura uzwojenia transformatora zanurzonego w oleju Tw może być równoważna:

Tw=T0+k*△Dwa

We wzorze T0 jest temperaturą oleju w górnej warstwie transformatora, △Dwa jest różnicą temperatur oleju miedzianego uzyskaną w symulacji termicznej, k jest współczynnikiem cieplnym, który jest powiązany z pojemnością transformatora, strukturą uzwojenia itp. Wzrost temperatury uzwojenia do oleju △Dwa zależy od przepływu prądu przez uzwojenie.

System pomiarowy składa się głównie z pakietu czujników temperatury, układu kompensacji pomiaru temperatury uzwojenia transformatora oraz czujnika. Układ kompensacji pomiaru temperatury i czujnik temperatury uzwojenia transformatora znajdują się w pakiecie czujników temperatury, który jest zanurzony w oleju w górnej części transformatora, aby mierzyć jego temperaturę. Czujnik składa się z dwóch części: czujnika temperatury podłączonego do miejscowego miernika temperatury uzwojenia w mechanicznym mierniku transformatora, którego zmierzona wartość temperatury jest odwzorowywana na płytce wskaźnika temperatury; czujnika temperatury Pt100, którego rezystancja zmienia się wraz ze zmianą temperatury. Zmierzona wartość temperatury jest wykorzystywana do przesyłania danych do systemu monitorowania tła.

Informacja o temperaturze oleju jest przesyłana do centrum dyspozytorskiego za pomocą metody połączenia pokazanej na poniższym rysunku, co umożliwia monitorowanie w czasie rzeczywistym górnej temperatury oleju i temperatury uzwojenia.

1. Jak ocenić, czy zmiana temperatury transformatora jest normalna czy nienormalna?

Podczas pracy transformatora straty energii w rdzeniu i uzwojeniach są przekształcane w ciepło. Powoduje to wzrost temperatury w różnych częściach transformatora, która następnie rozprasza się poprzez promieniowanie i przewodzenie. Po osiągnięciu równowagi między wytwarzaniem a rozpraszaniem ciepła, temperatura stabilizuje się dla każdego elementu. Straty w żelazie pozostają stałe, natomiast straty w miedzi zmieniają się w zależności od obciążenia. Aby ocenić wydajność transformatora, należy zwrócić uwagę na temperaturę zewnętrzną, temperaturę oleju w górnej części, obciążenie i wysokość poziomu oleju podczas kontroli. Wartości te można porównać z poprzednimi odczytami, aby sprawdzić, czy transformator działa prawidłowo.

Jeśli temperatura oleju przekracza 10°C w porównaniu do normalnej temperatury w tych samych warunkach lub jeśli temperatura nadal rośnie bez zmiany obciążenia, a układ chłodzenia działa prawidłowo, oznacza to wewnętrzny problem z transformatorem. Należy sprawdzić termometr pod kątem ewentualnych błędów lub usterek. Główna izolacja większości transformatorów (znana jako izolacja klasy A) jest wykonana z papieru i wytrzymuje temperatury do 105°C. Zazwyczaj temperatura uzwojenia jest o 10–15°C wyższa niż temperatura powierzchni oleju. Na przykład, jeśli temperatura powierzchni oleju wynosi 85°C, należy spodziewać się temperatury uzwojenia w przedziale 95–100°C.

2. Przyczyny nieprawidłowej temperatury transformatora

① Nieprawidłowa temperatura spowodowana usterką wewnętrzną

Jeśli transformator ulegnie uszkodzeniu wewnętrznemu, takiemu jak zwarcia międzyzwojowe lub międzywarstwowe, może wystąpić szereg problemów. Cewka rozładowuje się do obudowy, powodując nagrzewanie się wewnętrznych połączeń wyprowadzeń. Dodatkowo, wielopunktowe uziemienie rdzenia żelaznego może zwiększyć prądy wirowe i doprowadzić do przegrzania. W niektórych przypadkach strumień upływu może utworzyć pętlę z żelaznym zbiornikiem oleju i spowodować nagromadzenie ciepła. Jeśli jakiekolwiek inne czynniki spowodują nieprawidłową temperaturę w transformatorze, może zadziałać zabezpieczenie gazowe lub różnicowe. W poważnych przypadkach może być konieczne wstrzyknięcie oleju do rury przeciwwybuchowej lub zaworu bezpieczeństwa. W takiej sytuacji zaleca się zatrzymanie transformatora i jego sprawdzenie.

② Nieprawidłowa temperatura spowodowana nieprawidłową pracą chłodnicy

Nieprawidłowa temperatura spowodowana nieprawidłową pracą lub awarią chłodnicy, taką jak awaria pompy głębinowej, uszkodzony wentylator, zanieczyszczenie rur chłodzących, niska wydajność chłodzenia lub nieotwieranie się zaworu chłodnicy. Należy regularnie konserwować i przepłukiwać układ chłodzenia lub zainstalować chłodnicę zapasową, w przeciwnym razie należy dostosować obciążenie transformatora.

③ Jeśli wskaźnik temperatury wykazuje błędy lub wskazanie jest nieprawidłowe, termometr należy wymienić.