Guia completa 2025 per al monitoratge en línia de la temperatura dels equips elèctrics: Millorant l'eficiència de manteniment i la seguretat

1. Deficiències dels productes actuals de monitoratge en línia de la temperatura
1.1 Controlador de temperatura per al monitoratge de les bobines del transformador de tipus sec
Els sensors de resistència de platí s'utilitzen en els controladors de temperatura. Com que no tenen aïllament, el sensor ha de desconnectar-se del controlador durant les proves de tensió. No obstant això, la sobretensió durant l'operació sovint endarrera el controlador. A més, els cables del sensor no poden suportar la temperatura alta de 350°C necessària per a l'estabilitat tèrmica i dinàmica durant els circuits tancats al costat sec dels transformadors de tipus sec, provocant sovint la cremada del sensor.

1.2 Termòmetre de resistència de pressió per al monitoratge de la temperatura de l'oli del transformador
Aquest termòmetre utilitza un sensor de resistència de platí. Degut al seu valor de resistència inherentment baix, es veu significativament afectat per la resistència dels cables. Especialment, la resistència de contacte de les diverses connexions terminals en els cables canvia amb el temps a causa de l'oxidació, l'afloçament o la manteniment, i aquests canvis no es poden compensar en les lectures de temperatura. Això provoca un problema comú de grans desviacions entre la temperatura mostrada i la real, minvant la fiabilitat de les lectures de temperatura. A més, n'hi ha una falta de monitoratge de la temperatura de l'oli en diversos punts, creant una necessitat urgente de productes de reemplaçament.

2. Monitoratge en línia de la temperatura urgent per a l'equipament elèctric i ubicacions específiques
2.1 Quadros de distribució de mitja tensió
A excepció de l'equipament antic, la majoria dels quadros de distribució de mitja tensió presenten estructures tancades amb interlocks antierrores. Durant l'operació, les portes o cobertors que bloquegen la radiació infraroja no es poden obrir per a inspeccions infrarojes. Les juntes i connectores conductors interns poden experimentar un increment de la resistència de contacte degut a l'ús elèctric, operacions mecàniques i forces electromagnètiques de curta darrera que causen vibracions mecàniques, provocant un augment de la temperatura i una oxidació accelerada de la superfície de contacte, potencialment resultant en falles majors de l'equipament. Les ubicacions de falla més comunes en els quadros de distribució són els contactes dels interruptors extractables i els punts de connexió dels cabls a les línies d'entrada i sortida.

2.2 Bobines de mitja tensió dels transformadors de tipus sec
Amb el desenvolupament de l'equipament elèctric, han aparegut transformadors de potència de tipus sec de 110kV de tensió alta i transformadors de tipus sec especialitzats per a sistemes ferroviaris. El seu costat sec té una tensió nominal de 6–10kV, i alguns transformadors de tipus sec especials tenen tensions secundàries superiors a 660V. Encara manquen productes de monitoratge en línia fiables per a les temperatures de les bobines secundàries d'aquests transformadors.

2.3 Bornes de sortida de baixa tensió dels transformadors a pilar (transformadors de distribució)
Els transformadors de distribució estan afectats per l'entorn exterior, i el seu costat sec sovint careix de protecció, provocant sovint incidents de cremada. Les estadístiques mostren que el sobrecalorament a les bornes de sortida és la causa principal. L'article 5.1.4 del "Reglament d'Operació de Transformadors" especifica que les inspeccions rutinàries haurien de incloure la verificació de signes de calor en les connexions de cabls, cabls i barras. Tradicionalment, s'utilitza la inspecció visual, la gota d'aigua o l'observació de filtracions d'oli dels embolcalls per a jutjar. No obstant això, a causa de la gran càrrega de treball de les inspeccions, aquestes verificacions sovint es passen per alt, causant fallades brusques del transformador. Quan el transformador experimenta un desequilibri de càrrega tri-fàsic sever, una corrent neutral excesiva flueix a través d'una terminal de sortida de neutre de mida insuficient. Si la connexió és dolenta, pot sobrecalentar-se i cremar-se fàcilment, danificant molts electrodomèstics. Per tant, el monitoratge en línia de la temperatura en aquests punts és urgent.

2.4 Subestacions prefabricades (subestacions en contenedor)

Les subestacions prefabricades fabricades a nivell domèstic integren l'equipament relacionat dins de closures totalment tancades, però la majoria no disposen d'un disseny integrat i prova. Degut a la clausura, a vegades múltiples capes, la dissipació de calor de l'equipament es veu afectada. A més, l'extensió de la reducció de l'equipament és difícil de determinar de manera raonable, potencialment causant un sobrecalentament intern de l'equipament. La Corporació Estatal d'Electricitat requereix en els documents de licitació de les subestacions prefabricades que la temperatura d'operació de tot l'equipament, inclosos els transformadors i l'aparellat de mitja i baixa tensió, no ha de superar les seves temperatures màximes permises. Això necessita un monitoratge en línia de la temperatura. Actualment, les subestacions prefabricades generalment només monitoritzen la temperatura de l'oli del transformador i activen o desactiven automàticament els ventiladors basant-se en els canvis de temperatura. Degut a la falta de productes compatibles, el monitoratge de la temperatura no es duu a terme com es requereix per a les terminales de sortida del transformador, els commutadors de baixa tensió i les terminales d'entrada/sortida del commutador de mitja tensió.

3.Dos mètodes de monitoratge en línia de la temperatura

Actualment hi ha dos mètodes principals de monitoratge en línia de la temperatura: radiació infraroja sense contacte i mesura amb contacte utilitzant sensors tèrmics. Els sensors infrarojos sense contacte es veuen significativament afectats per factors ambientals com la humitat, la pressió atmosfèrica i obstacles; si la radiació infraroja està bloquejada, no és possible una mesura precisa, limitant enormement la seva aplicació. En canvi, els sensors de contacte s'adjunten directament al punt de mesura, experimenten menys interferència per factors ambientals i permeten una detecció ràpida i precisa de la temperatura.

Deficiències de les solucions de contacte existents:
Quan s'utilitzen parells tèrmics com a sensors, es necessita una compensació de la junta freda perquè la junta de referència (freda) no es pot mantenir a 0°C, especialment quan es mesura a temperatura ambiente. Si les juntes de mesura (calentes) i de referència estan llunyanes, també són necessaris cables de compensació especials.

Quan s'utilitzen sensors de fibra òptica, incloent un emissor, un receptor, connectors i fibra òptica, la instal·lació i la ruta de la fibra presenten greus reptes. La transmissió de senyals basada en fibra no aconsegueix fàcilment una aïllament elèctric complet entre els costats de potencial alt i baix. Quan l'emissor s'instal·la al costat de mitja tensió, el problema de l'aïllament a terra encara no s'ha resolt.

L'ús de sensors de resistència per a mesura directa amb contacte i transmissió de senyal cablejada al costat de potencial alt, combinat amb aïllament d'aire i conversió infraroja-òptica per a la transmissió de senyals de temperatura, és una solució viable. No obstant això, ja que l'emissor i el receptor infrarojos estan exposats, el pols i la contaminació s'acumulen a llarg plaz, degradant gradualment la fiabilitat del senyal i la precisió de la mesura, un altre problema difícil de resoldre. A més, es requereix una instal·lació i puesta en marxa professionals a l'escena, resultant en una conveniència de l'usuari subòptima.

4.Reptes tècnics clau dels dispositius de monitoratge en línia de la temperatura

(1) En els sistemes de baixa tensió, el repte tècnic principal és resoldre el problema de la conducció tèrmica mentre es manté l'aïllament elèctric pel sensor de temperatura. En els sistemes de mitja tensió, és essencial evitar que la tensió alta entri al costat de baixa tensió. Ja que l'element de sensor està situat a l'extrem de mitja tensió i la unitat de monitoratge/tractament està al costat de baixa tensió, la qüestió tècnica central és aconseguir un aïllament elèctric fiable entre els sistemes de mitja i baixa tensió.

(2) El sensor de temperatura (inclosos els seus cables) ha de complir els requisits de estabilitat i resistència a la calor en condicions de temperatura alta. No només ha de suportar el sobrecalentament anòmic, sinó també sobreviure a les temperatures altes de curt període generades per l'estress tèrmic i dinàmic durant les corrents de curta darrera sense dañar-se.

(3) La mesura precisa de la temperatura requereix un mètode que elimini la necessitat de compensació, assegurant la precisió de la mesura sense correccions addicionals.