Guía completa de 2025 para o monitorización en liña da temperatura do equipo eléctrico: Melorando a eficiencia do mantemento e a seguridade

1.Debilidades dos produtos de monitorización en liña da temperatura existentes
1.1 Controlador de temperatura para a monitorización do enrolamento do transformador seco
Os sensores de resistencia de platino son utilizados nos controladores de temperatura. Como carecen de aislamento, o sensor debe desconectarse do controlador durante as probas de soporte de voltaxe. No entanto, o sobrevoltaxe durante a operación real adoita danar o controlador. Ademais, os cables de conexión do sensor non poden soportar a alta temperatura de 350°C requireida para a estabilidade térmica e dinámica durante os cortocircuitos no lado secundario dos transformadores secos, resultando frecuentemente na queimadura do sensor.

1.2 Termómetro de resistencia de tipo presión para a monitorización da temperatura do aceite do transformador eléctrico
Este termómetro utiliza un sensor de resistencia de platino. Debido ao seu valor de resistencia inherentemente baixo, é significativamente afectado pola resistencia dos cables de conexión. Especialmente, a resistencia de contacto das múltiples conexións terminais nos cables cambia co tempo debido á oxidación, afloxacemento ou manutención, e tales cambios non poden ser compensados nas lecturas de temperatura. Isto leva a un problema común de grandes desvíos entre a temperatura mostrada e a real, comprometendo a fiabilidade das lecturas de temperatura. Ademais, carece de monitorización de temperatura multi-punto, creando unha necesidade urgente de produtos de substitución.

2.Monitorización en liña da temperatura urgentemente necesaria para equipos eléctricos e locais específicos
2.1 Quadros de comandos de media tensión
A excepción do equipamento máis antigo, a maioría dos quadros de comandos de media tensión presenta estruturas cerradas con interbloqueos contra erros. Durante a operación, as portas ou cubrimentos que bloquean a radiación infravermella non poden abrirse para inspeccións infravermellas. As articulacións e conectores condutores internos poden experimentar un aumento da resistencia de contacto debido ao desgaste eléctrico, operacións mecánicas e forzas electromagnéticas de cortocircuito que causan vibración mecánica, levando a un aumento de temperatura e a unha oxidación acelerada da superficie de contacto, potencialmente resultando en fallos importantes de equipamento. As localizacións de fallo máis comúns nos quadros de comandos son os contactos do interruptor extraíbel e os puntos de conexión de cabos nas liñas de entrada e saída.

2.2 Enrolamentos de media tensión de transformadores secos
Con o desenvolvemento do equipo eléctrico, apareceron transformadores secos de alta tensión de 110kV e transformadores secos especializados para sistemas ferroviarios. O seu lado secundario está calificado entre 6–10kV, e algúns transformadores secos especiais teñen voltaxes secundarios superiores a 660V. Aínda faltan produtos de monitorización en liña fiables para as temperaturas dos enrolamentos secundarios destes transformadores.

2.3 Terminais de saída de baixa tensión de transformadores postados (transformadores de distribución)
Os transformadores de distribución están afectados polo ambiente exterior, e o seu lado secundario adoita carecer de protección, levando frecuentemente a incidentes de queimadura. As estatísticas amosan que o sobrecalentamento nos terminais de saída é a causa principal. O artigo 5.1.4 do "Reglamento de Operación de Transformadores Eléctricos" especifica que as inspeccións rutinarias deben incluír a comprobación de signos de calor nas conexións de cables, barras e conductores. Tradicionalmente, a inspección visual, a gota de auga ou a observación de fugas de aceite a través dos embornais son usadas para xulgamento. No entanto, debido á gran carga de traballo das inspeccións, estas comprobacións adoitan ser ignoradas, causando fallos súbitos de transformadores. Cando o transformador experimenta un desequilibrio de carga trifásico grave, unha corrente neutra excesiva flúe a través dun terminal de saída neutro subdimensionado. Se a conexión é pobre, pode sobrecalentarse e queimar facilmente, danando numerosos electrodomésticos. Polo tanto, a monitorización en liña da temperatura nestes puntos é urgentemente necesaria.

2.4 Subestacións prefabricadas (subestacións contenerizadas)

As subestacións prefabricadas fabricadas domesticamente integran o equipamento relacionado dentro de envoltorios totalmente cerrados, pero a maioría carece de deseño integrado e probas. Debido ao envoltorio—á veces múltiples capas—, a dissipación de calor do equipamento está afectada. Ademais, o grao de derating do equipamento é difícil de determinar razonablemente, podendo causar que o equipamento interno supere a súa temperatura máxima permitida. A Corporación Estatal de Electricidade require nos seus documentos de licitación para subestacións prefabricadas que a temperatura de funcionamento de todo o equipamento, incluíndo transformadores e aparellos de alta/baixa tensión, non debe superar as súas temperaturas máximas permitidas. Isto implica a monitorización en liña da temperatura. Actualmente, as subestacións prefabricadas xeralmente só monitorizan a temperatura do aceite do transformador e activan/desactivan os ventiladores de acordo cos cambios de temperatura. Debido á falta de produtos compatibles, a monitorización de temperatura non está implementada como se require para os terminais de saída do transformador, interruptores de baixa tensión e terminais de entrada/saída de interruptores de alta tensión.

3.Dois métodos de monitorización en liña da temperatura

Actualmente hai dous métodos principais de monitorización en liña da temperatura: radiación infravermella sen contacto e medida de contacto usando sensores térmicos. Os sensores infravermellos sen contacto son significativamente afectados por factores ambientais como a humidade, a presión atmosférica e obstrucións; se a radiación infravermella está bloqueada, a medida precisa torna-se imposible, limitando grandemente a súa aplicación. En contraste, os sensores de contacto están directamente adxuntos ao punto de medida, experimentan menos interferencia de factores ambientais e permitem a detección rápida e precisa da temperatura.

Debilidades das soluções de contacto existentes:
Cando se usan termopares como sensores, é necesario unha compensación de xunção fría porque a xunção de referencia (fría) non pode manterse a 0°C, especialmente cando se mide a temperatura ambiente. Se as xuncións de medida (caliente) e de referencia están lonxe, tamén son necesarios cables de compensación especiais.

Cando se usan sensores de fibra óptica—incluíndo un emisor, un receptor, conectores e fibra óptica—a instalación e a roteirización da fibra presentan desafíos significativos. A transmisión de sinais baseada en fibra non logra fácilmente un aislamento eléctrico completo entre os lados de alto e baixo potencial. Cando o emisor está instalado no lado de alto voltaxe, o problema do aislamento a terra permanece sin resolver.

O uso de sensores resistentivos para a medida de contacto directo con transmisión de sinais por cable no lado de alto potencial, combinado con aislamento de aire e conversión infravermella-óptica para transmitir sinais de temperatura, é unha solución viable. No entanto, xa que o emisor e o receptor infravermellos están expostos, o polvo e a contaminación acumúlanse durante a operación a longo prazo, degradando gradualmente a fiabilidade do sinal e a precisión da medida—outro problema difícil de resolver. Ademais, requiren unha instalación e puesta en marcha profesional no sitio, resultando nunha conveniencia de usuario subóptima.

4.Desafíos técnicos clave dos dispositivos de monitorización en liña da temperatura

(1) Nos sistemas de baixa tensión, o principal desafío técnico é resolver o problema da conducción térmica mantendo o aislamento eléctrico para o sensor de temperatura. Nos sistemas de alta tensión, é esencial evitar que a alta tensión entre no lado de baixa tensión. Dado que o elemento de detección está situado no extremo de alta tensión e a unidade de monitorización/processamento está no lado de baixa tensión, o problema técnico central é lograr un aislamento eléctrico confiable entre os sistemas de alta e baixa tensión.

(2) O sensor de temperatura (incluíndo os seus cables) debe cumprir os requisitos de estabilidade e resistencia ao calor en condicións de alta temperatura. Non só debe soportar o sobrecalentamento anómalo, senón que tamén debe sobrevivir ás altas temperaturas de curto prazo xeradas por estrés dinámico e térmico durante as correntes de cortocircuito sen sufrir danos.

(3) A medida precisa da temperatura require un método que elimine a necesidade de compensación, asegurando a precisión da medida sen corrección adicional.