2025 Úplný průvodce online měřením teploty elektrického zařízení: Zvyšování efektivity údržby a bezpečnosti

1.Nedostatky stávajících produktů pro online sledování teploty
1.1 Teplotní čidlo pro sledování otěže suchého transformátoru
V teplotních čidlech se používají senzory s platinovým odporovým členem. Protože nemají izolaci, musí být při zkouškách vysokého napětí odpojeny od čidla. V praxi však nadměrné napětí často poškozuje čidlo. Kromě toho vodiče senzorů neodolávají teplotám 350°C požadovaným pro tepelnou a dynamickou stabilitu při krátkém spojení na straně druhého obvodu suchých transformátorů, což často vede k vyhoření senzorů.

1.2 Odporový teploměr typu tlakový pro sledování teploty oleje v elektrickém transformátoru
Tento teploměr také používá platinový odporový senzor. Kvůli jeho nízké hodnotě odporu je výrazně ovlivněn odpor vodičů. Zvláště kontaktový odpor mnoha konektorů v vodičích se s časem mění kvůli oxidaci, uvolnění nebo údržbě, a tyto změny nelze kompenzovat v teplotních čtecích. To vede k běžnému problému velkých odchylek mezi zobrazenou a skutečnou teplotou oleje, což oslabuje spolehlivost teplotních čtení. Kromě toho chybí možnost vícebodového sledování teploty oleje, což vytváří naléhavou potřebu nahrazení těmito produkty.

2.Naléhavě potřebné online sledování teploty pro elektrické zařízení a specifické lokality
2.1 Středově střídané rozvody
Kromě staršího zařízení mají většina středově střídaných rozvodů uzavřenou konstrukci s protizaměnovými zámky. Během provozu nelze otevřít dveře nebo poklopy blokující infračervené záření pro infračervené inspekce. Vnitřní vodiče a spoje mohou mít zvýšený kontaktní odpor kvůli elektrickému opotřebení, mechanickým operacím a krátkozámkovým elektromagnetickým silám, které způsobují mechanické kmitání, což vede k zvýšení teploty a urychlené oxidaci kontaktních ploch, což může vést k závažným poruchám zařízení. Nejčastější místa poruch v rozvodech jsou kontakty vysunutých spínačů a body spojení kabelů na příchozích a odchozích okruzích.

2.2 Středové cívele suchých transformátorů
S rozvojem elektrického zařízení se objevily suché transformátory s vysokým napětím 110 kV a specializované suché transformátory pro železniční systémy. Jejich druhý obvod má nominální napětí 6–10 kV, a některé speciální suché transformátory mají sekundární napětí přesahující 660 V. Spolehlivé produkty pro online sledování teploty druhé cívky těchto transformátorů stále chybí.

2.3 Nízkonapěťové vývodní terminály sloupových transformátorů (distribučních transformátorů)
Distribuční transformátory jsou ovlivněny venkovním prostředím a jejich druhý obvod často chybí ochrana, což často vede k vyhoření. Statistiky ukazují, že přetopení vývodních terminálů je hlavní příčinou. Článek 5.1.4 "Pravidel pro provoz elektrických transformátorů" stanovuje, že pravidelné prohlídky by měly zahrnovat kontrolu známek přetopení na spojích, kabelech a sběrnících. Tradičně se používá vizuální prohlídka, kapalné vody nebo pozorování unikání oleje z izolačních trubek. Vzhledem k velkému objemu práce při prohlídkách se tyto kontroly často přehlížejí, což vede k náhlým selháním transformátorů. Pokud transformátor zažije závažnou nerovnoměrnost fázového zatížení, přebytečný neutrální proud projde menším neutrálním vývodním terminálem. Pokud je spojení špatné, může snadno přetéct a vyhořet, což poškodí mnoho domácích spotřebičů. Proto je na těchto místech naléhavě potřebné online sledování teploty.

2.4 Předvázané podstanice (kontejnerové podstanice)

Domyšlené předvázané podstanice integrují související zařízení do plně uzavřených obalů, ale většina jim chybí integrovaný design a testování. Díky obalu – někdy více vrstvám – je tepelné vydávání zařízení ovlivněno. Kromě toho je obtížné určit rozumně stupeň deratacovanosti zařízení, což může vést k přetopení vnitřního zařízení. Státní elektrárna požaduje v svých výběrových dokumentech pro předvázané podstanice, aby pracovní teplota všech zařízení, včetně transformátorů a vysoko/níkonapěťového zařízení, nepřekročila jejich maximální povolenou teplotu. To vyžaduje online sledování teploty. V současnosti předvázané podstanice obvykle monitorují pouze teplotu oleje v transformátoru a automaticky zapínají a vypínají větráče na základě změn teploty. Z důvodu nedostatku odpovídajících produktů není sledování teploty realizováno podle požadavků pro vývodní terminály transformátorů, níkonapěťové spínače a vstupní/výstupní terminály vysoko-napěťových spínačů.

3.Dvě metody online sledování teploty

V současné době existují dvě hlavní metody online sledování teploty: bezkontaktní infračervené záření a kontaktní měření pomocí teplotních senzorů. Bezkontaktní infračervené senzory jsou výrazně ovlivněny faktory jako vlhkost, atmosférické tlak a překážky; pokud je infračervené záření blokováno, přesné měření není možné, což velmi omezuje jejich použití. Naopak, kontaktní senzory jsou přímo připojeny k měřenému bodu, méně ovlivněny okolními faktory a umožňují přesné a rychlé detekce teploty.

Nedostatky stávajících kontaktních řešení:
Při použití termoelementů jako senzorů je nutná kompenzace chladného spoje, protože referenční (chladný) spoj nelze udržovat při 0 °C, zejména při měření za pokojové teploty. Pokud jsou měřicí (horký) a referenční spoje daleko od sebe, jsou také potřeba speciální kompenzační kabely.

Při použití optických vláknových senzorů, včetně vysílače, přijímače, konektorů a optického vlákna, představuje instalace a vedení vlákna významný problém. Přenos signálů optickým vláknem neumožňuje snadno dosáhnout úplné elektrické izolace mezi vysoko- a níkonapěťovou stranou. Pokud je vysílač nainstalován na vysoko-napěťové straně, problém s izolací k zemi zůstává nevyřešen.

Použití odporových senzorů pro přímé kontaktní měření s drátovým přenosem signálů na vysoko-napěťové straně, kombinované s vzduchovou mezí a infračerveno-optickou konverzí pro přenos teplotních signálů, je možným řešením. Nicméně, protože vysílač a přijímač infračerveného záření jsou expozovány, prach a kontaminace se během dlouhodobého provozu akumulují, což postupně degraduje spolehlivost signálů a přesnost měření – což je další obtížný problém k řešení. Kromě toho je vyžadována profesionální instalace a nastavení na místě, což vede k nedostatečné uživatelské pohodlnosti.

4.Klíčové technické výzvy přiřazené zařízení pro online sledování teploty

(1) V níkonapěťových systémech je hlavní technickou výzvou řešení problému tepelného vedení při zachování elektrické izolace teplotního čidlo. V vysoko-napěťových systémech je klíčové zabránit vniknutí vysokého napětí na níkonapěťovou stranu. Protože čidlo je umístěno na vysoko-napěťové straně a jednotka pro monitorování/zpracování je na níkonapěťové straně, je klíčovou technickou výzvou dosažení spolehlivé elektrické izolace mezi vysoko- a níkonapěťovým systémem.

(2) Teplotní čidlo (včetně jeho vodičů) musí splňovat požadavky na stabilitu a tepelnou odolnost za vysokoteplotních podmínek. Musí nejen odolávat abnormálnímu přetopení, ale také krátkodobým vysokým teplotám generovaným dynamickým a tepelným zatížením při krátkém spojení bez poškození.

(3) Přesné měření teploty vyžaduje metodu, která eliminuje potřebu kompenzace, zajišťující přesnost měření bez dodatečné korekce.