راهنمای کامل ۲۰۲۵ برای نظارت آنلاین دما در تجهیزات برق: افزایش کارایی نگهداری و ایمنی

1. نقص‌های محصولات موجود برای نظارت آنلاین دما
1.1 کنترل‌کننده دما برای نظارت بر سیم‌پیچ ترانسفورماتور خشک
سنسورهای مقاومت پلاتینی در کنترل‌کننده‌های دما استفاده می‌شود. چون این سنسورها عایق‌بندی ندارند، باید در طول آزمون‌های تحمل ولتاژ از کنترل‌کننده جدا شوند. با این حال، ولتاژ بیش از حد در عملیات واقعی اغلب منجر به خرابی کنترل‌کننده می‌شود. علاوه بر این، سیم‌های راه‌انداز سنسور قادر به تحمل دمای 350 درجه سانتیگراد مورد نیاز برای پایداری حرارتی و پویا در زمان کوتاه‌مداری سمت ثانویه ترانسفورماتورهای خشک نیستند که اغلب منجر به سوختن سنسور می‌شود.

1.2 ترمومتر مقاومت فشاری برای نظارت بر دمای روغن ترانسفورماتور قدرت
این ترمومتر از سنسور مقاومت پلاتینی استفاده می‌کند. به دلیل مقاومت کم ذاتی آن، به طور قابل توجهی تحت تأثیر مقاومت سیم‌های راه‌انداز قرار می‌گیرد. به ویژه، مقاومت تماس اتصالات متعدد در سیم‌های راه‌انداز به مرور زمان به دلیل اکسیداسیون، آزاد شدن یا نگهداری تغییر می‌کند و این تغییرات در خواندن دما جبران نمی‌شوند. این موضوع منجر به مشکل رایجی می‌شود که اختلاف بزرگی بین دمای نمایشی و واقعی روغن وجود دارد که میزان قابل اعتماد بودن خواندن دما را زیر سؤال می‌برد. علاوه بر این، نظارت چند نقطه‌ای بر دمای روغن وجود ندارد که نیاز فوری به محصولات جایگزین را ایجاد می‌کند.

2. نظارت آنلاین دما که به طور فوری برای تجهیزات قدرت و مکان‌های خاص لازم است
2.1 تجهیزات قطع وصل متوسط ولتاژ
به جز تجهیزات قدیمی، بیشتر تجهیزات قطع وصل متوسط ولتاژ ساختار بسته با قفل‌های ضد خطای غیرمجاز دارند. در حین عملیات، نمی‌توان درب‌ها یا پوشش‌های مسدودکننده تابش اینفراروبی را برای انجام بازرسی‌های اینفراروبی باز کرد. اتصالات هادی داخلی و اتصالات ممکن است به دلیل سایش الکتریکی، عملیات مکانیکی و نیروهای مغناطیسی کوتاه‌مداری که ارتعاشات مکانیکی ایجاد می‌کنند، مقاومت تماس خود را افزایش دهند، که منجر به افزایش دما و اکسیداسیون سریع‌تر سطح تماس می‌شود و ممکن است به خرابی‌های بزرگ تجهیزات منجر شود. مکان‌های رایج خرابی در تجهیزات قطع وصل نقاط تماس دستگاه قابل کشش و نقاط اتصال کابل در خطوط ورودی و خروجی هستند.

2.2 سیم‌پیچ‌های متوسط ولتاژ ترانسفورماتورهای خشک
با توسعه تجهیزات قدرت، ترانسفورماتورهای قدرت خشک با ولتاژ بالا 110kV و ترانسفورماتورهای خشک تخصصی برای سیستم‌های ریلی ظاهر شده‌اند. سمت ثانویه آنها 6-10kV است و بعضی از ترانسفورماتورهای خشک ویژه ولتاژ ثانویه بیش از 660V دارند. محصولات نظارت آنلاین قابل اعتماد برای دمای سیم‌پیچ‌های ثانویه این ترانسفورماتورها هنوز موجود نیستند.

2.3 ترمینال‌های خروجی ولتاژ پایین ترانسفورماتورهای ستون‌نشین (ترانسفورماتورهای توزیع)
ترانسفورماتورهای توزیع توسط محیط خارجی تحت تأثیر قرار می‌گیرند و سمت ثانویه آنها اغلب محافظت نشده است که معمولاً منجر به حوادث سوختن می‌شود. آمار نشان می‌دهد که گرم شدن در ترمینال‌های خروجی عامل اصلی است. بخش 5.1.4 از "مقررات عملیاتی ترانسفورماتورهای قدرت" مشخص می‌کند که بازرسی‌های معمولی باید شامل بررسی نشانه‌های گرم شدن در اتصالات سیم‌ها، کابل‌ها و میله‌های اصلی باشد. به طور سنتی، برای قضاوت از گرم شدن، از بازرسی بصری، قطره‌ریزی آب یا مشاهده نشت روغن از بوشینگ‌ها استفاده می‌شود. با این حال، به دلیل حجم زیاد کار بازرسی، این بررسی‌ها اغلب نادیده گرفته می‌شوند که منجر به خرابی‌های ناگهانی ترانسفورماتور می‌شود. هنگامی که ترانسفورماتور دارای عدم تعادل بار سه‌فازی شدید است، جریان میانه بیش از حد از طریق یک ترمینال میانه کوچک عبور می‌کند. اگر اتصال ضعیف باشد، می‌تواند به راحتی گرم شده و سوخته و تعداد زیادی از دستگاه‌های خانگی را خراب کند. بنابراین، نظارت آنلاین دما در این نقاط به طور فوری لازم است.

2.4 زیرстанسیون‌های پیش‌ساخته (زیرستانسیون‌های کانتینری)

زیرستانسیون‌های پیش‌ساخته ساخت داخلی تجهیزات مربوطه را در قاب‌های کاملاً بسته یکپارچه می‌کنند، اما بیشتر آنها طراحی و آزمایش یکپارچه ندارند. به دلیل قاب—گاهی اوقات چند لایه—انتشار گرما از تجهیزات تحت تأثیر قرار می‌گیرد. علاوه بر این، میزان کاهش ظرفیت تجهیزات به طور معقول قابل تعیین نیست که ممکن است منجر به گرم شدن بیش از حد تجهیزات داخلی شود. شرکت برق دولتی در مستندات پیشنهادی زیرستانسیون‌های پیش‌ساخته مشخص کرده است که دمای عملیاتی تمام تجهیزات، از جمله ترانسفورماتورها و تجهیزات ولتاژ بالا/پایین، نباید بیش از دمای مجاز حداکثری آنها باشد. این موضوع نیازمند نظارت آنلاین دما است. در حال حاضر، زیرستانسیون‌های پیش‌ساخته عموماً فقط دمای روغن ترانسفورماتور را نظارت می‌کنند و مراوح تهویه را بر اساس تغییرات دما خودکار روشن و خاموش می‌کنند. به دلیل فقدان محصولات متناسب، نظارت بر دما برای ترمینال‌های خروجی ترانسفورماتور، قطعک‌های ولتاژ پایین و ترمینال‌های ورودی/خروجی قطعک‌های ولتاژ بالا به صورت مورد نیاز انجام نمی‌شود.

3. دو روش نظارت آنلاین دما

در حال حاضر دو روش اصلی نظارت آنلاین دما وجود دارد: تابش اینفراروبی بدون تماس و اندازه‌گیری با تماس با استفاده از سنسورهای حرارتی. سنسورهای اینفراروبی بدون تماس به طور قابل توجهی تحت تأثیر عوامل محیطی مانند رطوبت، فشار جو و موانع قرار می‌گیرند؛ اگر تابش اینفراروبی مسدود شود، اندازه‌گیری دقیق ممکن نیست که به طور قابل توجهی کاربرد آنها را محدود می‌کند. در مقابل، سنسورهای با تماس مستقیماً به نقطه اندازه‌گیری متصل می‌شوند، تداخل کمتری از عوامل محیطی دارند و امکان تشخیص دما به صورت دقیق و سریع را فراهم می‌کنند.

نقص‌های راه‌حل‌های موجود با تماس:
هنگام استفاده از ترموجفت‌ها به عنوان سنسورها، نیاز به جبران گره سرد است زیرا گره مرجع (سرد) نمی‌تواند در 0 درجه سانتیگراد نگهداری شود، به ویژه هنگام اندازه‌گیری در دمای اتاق. اگر گره‌های اندازه‌گیری (گرم) و مرجع دور از هم باشند، نیاز به کابل‌های جبرانی خاص است.

هنگام استفاده از سنسورهای لیزوفیبری، از جمله ارسال‌کننده، دریافت‌کننده، اتصالات و لیزوفیبر، نصب و مسیریابی لیزوفیبر چالش‌های قابل توجهی دارد. انتقال سیگنال با استفاده از لیزوفیبر به راحتی ایزولاسیون الکتریکی کامل بین سمت‌های پتانسیل بالا و پایین را فراهم نمی‌کند. هنگامی که ارسال‌کننده در سمت پتانسیل بالا نصب می‌شود، مشکل عایق‌بندی به زمین حل نمی‌شود.

استفاده از سنسورهای مقاومتی برای اندازه‌گیری با تماس مستقیم با انتقال سیگنال سیمی در سمت پتانسیل بالا، در کنار عایق‌بندی هوایی و تبدیل اینفراروبی-نوری برای انتقال سیگنال دما، راه‌حل قابل اجرا است. با این حال، چون ارسال‌کننده و دریافت‌کننده اینفراروبی معرض دید هستند، در طول عملیات بلندمدت گرد و آلودگی تجمع می‌کند که به تدریج اعتبار سیگنال و دقت اندازه‌گیری را کاهش می‌دهد—یک مشکل دیگر که حل آن دشوار است. علاوه بر این، نیاز به نصب و تنظیم حرفه‌ای محلی وجود دارد که منجر به کاربرد نامطلوب برای کاربران می‌شود.

4. چالش‌های فنی کلیدی دستگاه‌های نظارت آنلاین دما

(1) در سیستم‌های ولتاژ پایین، چالش فنی اصلی حل مشکل هدایت حرارتی در حال حفظ عایق‌بندی الکتریکی برای سنسور دما است. در سیستم‌های ولتاژ بالا، امر اساسی جلوگیری از ورود ولتاژ بالا به سمت ولتاژ پایین است. چون عنصر حسگر در سمت ولتاژ بالا و واحد نظارت/پردازش در سمت ولتاژ پایین قرار دارد، مسئله فنی کلیدی دستیابی به عایق‌بندی الکتریکی قابل اعتماد بین سیستم‌های ولتاژ بالا و پایین است.

(2) سنسور دما (از جمله سیم‌های راه‌انداز آن) باید به نیازهای پایداری و مقاومت حرارتی در شرایط دما بالا پاسخ دهد. باید نه تنها قادر به تحمل گرم شدن غیرعادی باشد، بلکه بتواند بدون آسیب در دمای کوتاه‌مدت تولید شده توسط تنش‌های دینامیکی و حرارتی در جریان کوتاه‌مداری بقا کند.

(3) اندازه‌گیری دقیق دما نیازمند روشی است که نیاز به جبران را حذف کند و دقت اندازه‌گیری را بدون اصلاح اضافی تضمین کند.