Guide complet 2025 de la surveillance en ligne de la température pour les équipements électriques : Amélioration de l'efficacité de maintenance et de la sécurité
1.Les insuffisances des produits de surveillance en ligne de la température existants
1.1 Contrôleur de température pour la surveillance du bobinage des transformateurs à sec
Des capteurs de résistance en platine sont utilisés dans les contrôleurs de température. Comme ils manquent d'isolation, le capteur doit être déconnecté du contrôleur lors des tests de tenue à la tension. Cependant, les surtensions pendant le fonctionnement réel endommagent souvent le contrôleur. De plus, les fils de connexion du capteur ne peuvent pas supporter la température élevée de 350°C nécessaire pour la stabilité thermique et dynamique lors des courts-circuits du côté secondaire des transformateurs à sec, ce qui entraîne fréquemment une surchauffe du capteur.
1.2 Thermomètre de résistance à pression pour la surveillance de la température de l'huile des transformateurs de puissance
Ce thermomètre utilise un capteur de résistance en platine. En raison de sa valeur de résistance intrinsèquement faible, il est fortement affecté par la résistance des fils de connexion. En particulier, la résistance de contact des multiples connexions terminales dans les fils change au fil du temps en raison de l'oxydation, du desserrage ou de la maintenance, et ces changements ne peuvent pas être compensés dans les lectures de température. Cela conduit à un problème courant de grandes écarts entre la température affichée et la température réelle de l'huile, compromettant ainsi la fiabilité des lectures de température. De plus, il manque la surveillance de la température de l'huile à plusieurs points, créant un besoin urgent de produits de remplacement.
2.Surveillance en ligne de la température urgente pour les équipements électriques et les emplacements spécifiques
2.1 Tableaux de distribution moyenne tension
A l'exception des équipements plus anciens, la plupart des tableaux de distribution moyenne tension présentent des structures fermées avec des interverrouillages anti-erreur. Pendant le fonctionnement, les portes ou les couvercles bloquant le rayonnement infrarouge ne peuvent pas être ouverts pour des inspections infrarouges. Les joints et les connecteurs conducteurs internes peuvent subir une augmentation de la résistance de contact due à l'usure électrique, aux opérations mécaniques et aux forces électromagnétiques de court-circuit causant des vibrations mécaniques, entraînant une augmentation de la température et une oxydation accélérée des surfaces de contact, potentiellement aboutissant à des pannes majeures d'équipement. Les emplacements de panne les plus courants dans les tableaux de distribution sont les contacts des interrupteurs amovibles et les points de connexion des câbles d'entrée et de sortie.
2.2 Bobinages moyenne tension des transformateurs à sec
Avec le développement des équipements électriques, des transformateurs de puissance à sec haute tension de 110kV et des transformateurs à sec spécialisés pour les systèmes ferroviaires ont émergé. Leur côté secondaire est classé à 6–10kV, et certains transformateurs à sec spéciaux ont des tensions secondaires dépassant 660V. Des produits de surveillance en ligne fiables pour la température des bobinages secondaires de ces transformateurs font encore défaut.
2.3 Bornes de sortie basse tension des transformateurs sur poteau (transformateurs de distribution)
Les transformateurs de distribution sont affectés par l'environnement extérieur, et leur côté secondaire manque souvent de protection, conduisant fréquemment à des incidents de brûlure. Les statistiques montrent que le surchauffe aux bornes de sortie est la cause principale. L'article 5.1.4 du "Règlement sur l'exploitation des transformateurs de puissance" spécifie que les inspections de routine doivent inclure la vérification de signes de chauffage aux connexions, aux câbles et aux barres de cuivre. Traditionnellement, l'inspection visuelle, l'égouttement d'eau ou l'observation de fuites d'huile des embases sont utilisés pour le jugement. Cependant, en raison de la grande charge de travail des inspections, ces vérifications sont souvent négligées, causant des pannes soudaines des transformateurs. Lorsque le transformateur subit un déséquilibre de charge triphasé sévère, un courant neutre excessif circule à travers une borne de sortie neutre de petite taille. Si la connexion est mauvaise, elle peut facilement surchauffer et brûler, endommageant de nombreux appareils ménagers. Par conséquent, la surveillance en ligne de la température à ces points est urgente.
2.4 Sous-stations préfabriquées (sous-stations conteneurisées)
Les sous-stations préfabriquées fabriquées localement intègrent des équipements associés dans des boîtiers entièrement fermés, mais la plupart manquent de conception et de test intégrés. En raison de l'enveloppe - parfois en plusieurs couches - la dissipation de la chaleur des équipements est affectée. De plus, l'ampleur de la déclassement des équipements est difficile à déterminer de manière raisonnable, pouvant causer une surchauffe des équipements internes. La Corporation d'Électricité d'État exige dans ses documents d'appel d'offres pour les sous-stations préfabriquées que la température de fonctionnement de tous les équipements, y compris les transformateurs et les appareils haute/basse tension, ne dépasse pas leurs températures maximales autorisées. Ceci nécessite une surveillance en ligne de la température. Actuellement, les sous-stations préfabriquées surveillent généralement uniquement la température de l'huile du transformateur et actionnent automatiquement les ventilateurs en fonction des variations de température. En raison du manque de produits compatibles, la surveillance de la température n'est pas mise en œuvre comme requis pour les bornes de sortie des transformateurs, les interrupteurs basse tension et les bornes d'entrée/sortie des interrupteurs haute tension.
3.Deux méthodes de surveillance en ligne de la température
Il existe actuellement deux principales méthodes de surveillance en ligne de la température : le rayonnement infrarouge sans contact et la mesure par contact à l'aide de capteurs thermiques. Les capteurs infrarouges sans contact sont fortement affectés par des facteurs environnementaux tels que l'humidité, la pression atmosphérique et les obstacles ; si le rayonnement infrarouge est bloqué, une mesure précise devient impossible, limitant considérablement leur application. En revanche, les capteurs par contact sont directement attachés au point de mesure, subissent moins d'interférences des facteurs environnementaux et permettent une détection rapide et précise de la température.
Insuffisances des solutions de contact existantes:
Lorsque des thermocouples sont utilisés comme capteurs, une compensation de la jonction froide est nécessaire car la jonction de référence (froide) ne peut pas être maintenue à 0°C, en particulier lors de mesures à température ambiante. Si les jonctions de mesure (chaude) et de référence sont éloignées, des câbles de compensation spéciaux sont également nécessaires.
Lorsque des capteurs à fibre optique sont utilisés - comprenant un émetteur, un récepteur, des connecteurs et une fibre optique - l'installation et le routage de la fibre posent des défis significatifs. La transmission du signal par fibre optique ne permet pas facilement une isolation électrique complète entre les côtés haute et basse tension. Lorsque l'émetteur est installé sur le côté haute tension, le problème de l'isolation vers la terre reste non résolu.
L'utilisation de capteurs résistifs pour une mesure par contact direct avec une transmission de signal filaire sur le côté haute tension, combinée à une isolation par air et à une conversion infrarouge-optique pour transmettre les signaux de température, est une solution viable. Cependant, puisque l'émetteur et le récepteur infrarouges sont exposés, la poussière et la contamination s'accumulent au fil du temps, dégradant progressivement la fiabilité du signal et la précision de la mesure - un autre problème difficile à résoudre. De plus, une installation et une mise en service professionnelles sur site sont nécessaires, ce qui entraîne une commodité utilisateur sous-optimale.
4.Défis techniques clés des dispositifs de surveillance en ligne de la température
(1) Dans les systèmes basse tension, le principal défi technique est de résoudre le problème de la conduction thermique tout en maintenant l'isolation électrique du capteur de température. Dans les systèmes haute tension, il est essentiel d'empêcher la haute tension de pénétrer du côté basse tension. Puisque l'élément de détection est situé à l'extrémité haute tension et que l'unité de surveillance/traitement est du côté basse tension, le problème technique central est d'atteindre une isolation électrique fiable entre les systèmes haute et basse tension.
(2) Le capteur de température (y compris ses fils de connexion) doit répondre aux exigences de stabilité et de résistance à la chaleur dans des conditions de haute température. Il doit non seulement résister à un surchauffage anormal, mais aussi survivre aux hautes températures générées à court terme par les contraintes dynamiques et thermiques lors des courants de court-circuit sans être endommagé.
(3) Une mesure précise de la température nécessite une méthode qui élimine le besoin de compensation, assurant une précision de mesure sans correction supplémentaire.
