Как измерить температуру трансформаторного масла?

Срок службы трансформатора зависит от температуры его обмоток, которая играет решающую роль в изоляционном материале. Когда температура изоляции обмотки трансформатора находится в диапазоне температур трансформаторного масла от 80 до 130 °C, скорость старения изоляции удваивается при каждом повышении температуры на 6 °C, то есть срок службы изоляции сокращается вдвое, что и является «правилом шести градусов» старения изоляции.

В процессе эксплуатации трансформатора обычно устанавливается предельная температура верхнего слоя масла в 85 °C. В районе Дунъин, когда температура верхнего слоя масла превышает 80 °C, выдаются сигналы тревоги «XX — сигнал тревоги о высокой температуре масла в корпусе главного трансформатора» и «XX — сигнал тревоги о высокой температуре масла в корпусе главного трансформатора».

Температуру маслопогружных трансформаторов, как трансформаторного масла, так и обмоток, можно измерить с помощью термометра, вставленного в масло в верхней части корпуса. Это позволяет контролировать общую температуру трансформатора. Поскольку обмотки трансформатора могут выделять избыточное тепло во время работы, их температура обычно выше, чем температура масла. Самая горячая точка внутри трансформатора, известная как температура горячей точки, является ключевым фактором при прогнозировании старения изоляции. Эта горячая точка обычно расположена около концов обмоток, но ее трудно точно измерить. Для контроля этой внутренней температуры часто используется индикатор температуры обмоток трансформатора. Поэтому большинство маслопогружных трансформаторов оснащены как верхним датчиком температуры масла, так и датчиком температуры обмоток.

Черная стрелка на термометре показывает фактическую рабочую температуру, а красная — установленный верхний предел температуры срабатывания сигнализации. Когда температура масла верхнего слоя трансформатора превышает это значение, срабатывает сигнализация: две стрелки сталкиваются, замыкая электрический контакт, и подается сигнал тревоги, при этом красная стрелка выдвигается. Когда температура масла превышает максимальную температуру во время работы, черная стрелка приводит в движение красную стрелку. В этот момент красная стрелка показывает максимальную температуру, достигнутую во время работы.

Температуру обмотки трансформатора можно рассматривать как суперпозицию температуры масла верхнего слоя трансформатора и повышения температуры обмотки относительно масла. Как правило, на основе системы измерения температуры трансформаторного масла суммируется ток нагрузки трансформатора, а повышение температуры обмотки относительно масла моделируется методом теплового моделирования, чтобы в итоге получить показатель температуры обмотки трансформатора. Схема конкретного способа реализации показана на следующем рисунке.

Температура обмотки трансформатора с масляным охлаждением Tw может быть эквивалентна:

Tw=T0+k*△Two

В формуле T0 — температура масла верхнего слоя трансформатора, △T2 — разница температур медного масла, полученная методом теплового моделирования, k — коэффициент теплопередачи, зависящий от мощности трансформатора, структуры обмоток и т. д. Повышение температуры обмотки до масла △T2 зависит от протекающего через обмотку тока.

Система измерения в основном состоит из блока датчиков температуры, схемы компенсации измерения температуры обмоток трансформатора и датчика. При этом схема компенсации измерения температуры и датчик температуры обмоток трансформатора находятся в блоке датчиков температуры, который погружен в верхний слой масла трансформатора для измерения температуры этого слоя. Датчик состоит из двух частей: датчика температуры, подключенного к измерительному прибору трансформатора для измерения температуры обмоток на месте установки, показания которого отображаются на индикаторной пластине; и терморезистора Pt100, значение сопротивления которого изменяется в зависимости от температуры, показания которого передаются в систему мониторинга на компьютере.

Информация о температуре масла передается в диспетчерский центр по способу соединения, показанному на рисунке ниже, для обеспечения мониторинга температуры верхнего слоя масла и температуры обмотки в режиме реального времени.

1. Как определить, является ли изменение температуры трансформатора нормальным или ненормальным?

Во время работы трансформатора потери энергии как в железном сердечнике, так и в обмотках преобразуются в тепло. Это приводит к повышению температуры в различных частях трансформатора, которая затем рассеивается за счет излучения и теплопроводности. После достижения баланса между выделением и рассеиванием тепла температура стабилизируется для каждого компонента. Величина потерь в железе остается постоянной, в то время как потери в меди изменяются в зависимости от нагрузки. Для оценки производительности трансформатора во время осмотра следует зафиксировать внешнюю температуру, температуру масла сверху, нагрузку и уровень масла. Эти значения можно сравнить с предыдущими показаниями, чтобы определить, правильно ли работает трансформатор.

Если температура масла превышает норму на 10°C при тех же условиях, или если температура продолжает расти без изменения нагрузки, а охлаждающее устройство работает исправно, это указывает на внутреннюю проблему трансформатора. Важно проверить термометр на наличие ошибок или неисправностей. Основная изоляция большинства трансформаторов (известная как изоляция класса А) изготовлена ​​из бумаги и может выдерживать температуру до 105°C. Как правило, температура обмоток на 10-15°C выше температуры поверхности масла. Например, если температура поверхности масла составляет 85°C, то следует ожидать температуру обмоток в диапазоне 95-100°C.

2. Причины аномальной температуры трансформатора

① Аномальная температура, вызванная внутренней неисправностью

Если в трансформаторе возникают внутренние неисправности, такие как межвитковые или межслойные короткие замыкания, может возникнуть ряд проблем. Катушка разрядится в корпус, вызывая нагрев внутренних выводных соединений. Кроме того, многоточечное заземление железного сердечника может увеличить вихревые токи и привести к перегреву. В некоторых случаях магнитный поток рассеяния может образовать петлю с железным масляным баком и вызвать накопление тепла. Если какие-либо другие факторы вызывают аномальные температуры в трансформаторе, может сработать газовая или дифференциальная защита. В тяжелых случаях может потребоваться закачка масла во взрывозащищенную трубу или предохранительный клапан. В этой ситуации рекомендуется остановить и осмотреть трансформатор.

②Аномальная температура, вызванная некорректной работой охладителя.

Аномально высокая температура может быть вызвана ненормальной работой или неисправностью охладителя, например, выходом из строя погружного насоса, повреждением вентилятора, загрязнением охлаждающих труб, низкой эффективностью охлаждения и неисправностью клапана радиатора. Систему охлаждения следует своевременно обслуживать и промывать, или установить резервный охладитель, в противном случае необходимо отрегулировать нагрузку трансформатора.

③ Если индикатор температуры показывает ошибки или показания не соответствуют норме, термометр следует заменить.