Slėgio, varžos ir šviesolaidinių termometrų supratimas

Patikimas veikimas Alyvos panardintas transformatorius labai priklauso nuo vidinės izoliacinės alyvos ir apvijų temperatūros stabilumo. Perkaitimas yra pagrindinė spartesnio izoliacijos senėjimo, eksploatacinių savybių blogėjimo ir galiausiai gedimų priežastis. Todėl temperatūros stebėjimas yra vienas iš svarbiausių ir svarbiausių transformatoriaus eksploatavimo ir priežiūros aspektų. Nuo tradicinių mechaninių ciferblatų iki šiuolaikinių išmaniųjų šviesolaidinių sistemų – termometrų kūrimo istorija yra transformatorių stebėjimo technologijos evoliucija nuo pasyvaus stebėjimo iki aktyvaus ankstyvojo įspėjimo.

 

Šiame straipsnyje bus sistemingai aprašyti dažniausiai alyvoje panardintuose transformatoriuose naudojami termometrų tipai ir pateikta išsami jų veikimo principų bei taikymo scenarijų analizė.

 

1 skyrius: Termometrų „šeimos medis“ – išsami trijų pagrindinių tipų apžvalga

Remiantis matavimo principais ir įrengimo vieta, alyvos transformatorių termometrai daugiausia skirstomi į šias tris kategorijas. Kartu jie sudaro trimatį stebėjimo tinklą nuo viršutinės alyvos temperatūros iki apvijų karštųjų taškų.

 

1. Slėgio tipo termometras (nuotolinio skaitymo termometras)

Veikimo principas: Tai klasikinis mechaninis prietaisas, pagrįstas šiluminio plėtimosi / susitraukimo ir skysčio / dujų slėgio perdavimo principais. Sistemą sudaro trys dalys:

 

Temperatūros lemputė (jutiklis): Įkišama į transformatoriaus bako viršuje esančią alyvą, pripildytą temperatūrai jautrios terpės (pvz., skysčio, dujų arba žemos virimo temperatūros skysčio).

 

Kapiliarinis vamzdelis: ilgas, plonas metalinis vamzdelis, jungiantis kolbą su matuoklio galvute, užpildytas slėgį perduodančia terpe.

 

Matuoklio galvutė (indikatorius): montuojama ant transformatoriaus bako sienos arba valdymo spintelės, gali būti už kelių metrų nuo lemputės. Jos šerdis yra Burdono vamzdelis – išlenktas, elastingas metalinis vamzdelis. Kai lemputė įkaista, vidinis slėgio pokytis per kapiliarą perduodamas į Burdono vamzdelį, todėl jis deformuojasi. Ši deformacija per jungtį judina rodyklę, rodančią temperatūrą.

 

Pagrindinės charakteristikos:

 

Grynai mechaninis, nereikalauja išorinio maitinimo, puikiai atsparus elektromagnetiniams trukdžiams, labai patikimas.

 

Matuoklio galvutę galima montuoti nuotoliniu būdu, kad būtų patogu nuskaityti rodmenis vietoje.

 

Paprastai turi 1–2 reguliuojamus kontaktus, skirtus perkaitimo signalizacijai ir išjungimo funkcijoms.

 

Tikslumas ir atsako greitis yra santykinai lėtesni, palyginti su elektroniniais tipais, o kapiliarinis vamzdelis yra jautrus mechaniniams pažeidimams.

 

Tipinis pritaikymas: pagrindinis viršutinės alyvos temperatūros stebėjimo ir signalizacijos įtaisas, beveik standartinė visų alyvoje panardintų transformatorių funkcija.

 

2. Varžinis temperatūros detektorius (RTD, pvz., PT100)

Veikimo principas: pagrįstas savybe, kad laidininko varža kinta priklausomai nuo temperatūros. Dažniausiai naudojamas jutiklis yra platininis varžinis termometras, kurio PT100 žymi 100 omų varžą esant 0 °C temperatūrai. Jo varža kinta tiksliai ir tiesiškai priklausomai nuo temperatūros.

 

Sistemos komponentai:

 

Platininis RTD zondas: montuojamas termometro šulinyje transformatoriaus viršuje, panardintas į alyvą.

 

Matavimo tiltelis ir siųstuvas: dažnai integruojami į išmanųjį valdymo bloką. Tiksli grandinė matuoja PT100 varžą ir konvertuoja ją į standartinį 4–20 mA srovės signalą arba skaitmeninį signalą.

 

Pagrindinės charakteristikos:

 

Didelis matavimo tikslumas, signalai gali būti perduodami dideliais atstumais, geras atsparumas trikdžiams.

 

Išvestis yra standartinis elektrinis signalas, lengvai integruojamas su automatizavimo platformomis, tokiomis kaip SCADA (priežiūros valdymo ir duomenų rinkimo sistemos) ir DCS (paskirstytos valdymo sistemos), skirtomis nuotoliniam centralizuotam stebėjimui.

 

Dažnai montuojamas kartu su slėgio termometru, tarnaujant kaip atsarginė arba didesnio tikslumo priemonė nuotoliniam alyvos temperatūros stebėjimui ir registravimui.

 

Tipinis pritaikymas: Naudojamas nuotoliniam viršutinės alyvos temperatūros perdavimui ir skaitmeniniam stebėjimui, kuris yra šiuolaikinių automatizuotų, be priežiūros veikiančių pastočių pagrindas.

 

3. Šviesolaidinio pluošto apvijų temperatūros matavimo sistema (pažangiausias tiesioginis „karštųjų taškų“ matavimas)

Veikimo principas: Šiuo metu tai yra tiesioginė ir pažangiausia apvijų temperatūros stebėjimo technologija. Ji pagrįsta pluoštinių Brego grotelių fizika.

 

Šviesolaidinio Brago gardelės (FBG) jutiklis: periodinis lūžio rodiklio (gardelės) kitimas lazeriu įrašomas į specialaus optinio pluošto segmentą. Pagrindinė jo savybė: tam tikro bangos ilgio (Brago bangos ilgio) šviesa atsispindi, o šis atsispindėjęs bangos ilgis tiesiškai kinta kartu su temperatūros (arba deformacijos) pokyčiais gardelės vietoje.

 

Matavimo procesas: Lankstus šviesolaidinis kabelis su įterptais keliais FBG jutikliais yra tiesiogiai įterpiamas tarp aukštos įtampos apvijų izoliacijos sluoksnių, numatytose karščiausiose transformatoriaus gamybos vietose. Sistema skleidžia plačiajuostę šviesą ir, analizuodama nuo kiekvienos grotelės atsispindintį konkretų bangos ilgį, gali tiksliai ir realiuoju laiku gauti absoliučią temperatūrą skirtinguose apvijos taškuose.

 

Pagrindinės charakteristikos:

 

Tiesioginis apvijų karštojo taško temperatūros matavimas, o ne netiesioginis įvertinimas. Duomenys yra autentiškiausi ir patikimiausi.

 

Iš esmės saugus: Optinis pluoštas pagamintas iš silicio dioksido, yra izoliuojantis, atsparus aukštai įtampai ir elektromagnetiniams trukdžiams, stabiliai veikiantis stipriuose elektromagnetiniuose laukuose.

 

Paskirstytas matavimas: vienas pluoštas gali talpinti dešimtis jutimo taškų, todėl galima gauti išsamų apvijos terminį žemėlapį.

 

Pagrindinis transformatoriaus „dinaminio įvertinimo“ ir eksploatavimo trukmės vertinimo veiksnys.

 

Tipinis pritaikymas: dideli, kritiniai transformatoriai (pvz., itin aukštos įtampos, keitiklių transformatoriai), išmaniosios pastotės, kurioms reikalingas apkrovos pajėgumų valdymas.

 

2 skyrius: Pagrindinės sąvokos paaiškinimas – viršutinės alyvos temperatūra ir apvijos temperatūra

Tai yra labai svarbi koncepcija ir atspirties taškas renkantis termometrų tipus.

 

Viršutinės alyvos temperatūra: matuoja alyvos temperatūrą bako viršuje. Ji atspindi bendrą transformatoriaus šiluminę apkrovą, tačiau turi šiluminį vėlavimą. Kai keičiasi apkrova, sparčiausiai kinta apvijų temperatūra, po to seka alyvos temperatūra. Tai matuoja slėginiai ir RTD termometrai.

 

Apvijos karštojo taško temperatūra: reiškia karščiausią viso transformatoriaus tašką, paprastai esantį viršutinėje žemosios įtampos apvijos dalyje. Tai svarbiausias parametras, lemiantis izoliacijos senėjimo greitį ir apkrovos pajėgumą. Tradiciniai metodai negali jo tiesiogiai išmatuoti, vietoj to remiasi apvijos temperatūros indikatoriumi (WTI), kuris jį imituoja / įvertina naudodamas „viršutinės alyvos temperatūros + srovės korekciją“. Šviesolaidinis matavimas yra vienintelė technologija, galinti tiesiogiai ir tiksliai jį išmatuoti.