Guida completa 2025 al monitoraggio online della temperatura per apparecchiature elettriche: miglioramento dell'efficienza manutentiva e della sicurezza

1.Limiti dei prodotti di monitoraggio online della temperatura esistenti
1.1 Controllore di temperatura per il monitoraggio degli avvolgimenti dei trasformatori a secco
I sensori di resistenza in platino vengono utilizzati nei controllori di temperatura. Poiché mancano di isolamento, il sensore deve essere disconnesso dal controllore durante i test di resistenza ai colpi di tensione. Tuttavia, la sovratensione durante l'effettivo funzionamento spesso danneggia il controllore. Inoltre, i cavi di raccordo del sensore non possono resistere alla temperatura elevata di 350°C richiesta per la stabilità termica e dinamica durante i cortocircuiti secondari dei trasformatori a secco, causando frequentemente la bruciatura del sensore.

1.2 Termometro a resistenza a pressione per il monitoraggio della temperatura dell'olio dei trasformatori di potenza
Questo termometro utilizza un sensore di resistenza in platino. A causa del suo valore di resistenza intrinsecamente basso, è significativamente influenzato dalla resistenza dei cavi di raccordo. In particolare, la resistenza di contatto delle molteplici connessioni terminali nei cavi cambia nel tempo a causa dell'ossidazione, allentamento o manutenzione, e tali cambiamenti non possono essere compensati nelle letture di temperatura. Ciò porta a una diffusa discrepanza tra la temperatura visualizzata e quella effettiva dell'olio, compromettendo l'affidabilità delle letture di temperatura. Inoltre, manca il monitoraggio multipunto della temperatura dell'olio, creando una necessità urgente di prodotti sostitutivi.

2.Monitoraggio online della temperatura urgentemente necessario per l'attrezzatura elettrica e le posizioni specifiche
2.1 Armadi elettrici a media tensione
Ad eccezione delle attrezzature più vecchie, la maggior parte degli armadi elettrici a media tensione presenta strutture chiuse con interruttori antierrore. Durante l'operazione, le porte o i pannelli che bloccano la radiazione infrarossa non possono essere aperti per ispezioni infrarosse. I giunti e le connessioni conduttive interni possono subire un aumento della resistenza di contatto a causa dell'usura elettrica, delle operazioni meccaniche e delle forze elettromagnetiche dei cortocircuiti, causando vibrazioni meccaniche, innalzamento della temperatura e ossidazione accelerata delle superfici di contatto, potenzialmente portando a guasti gravi dell'attrezzatura. Le località di guasto più comuni negli armadi elettrici sono i contatti dello switch estrattile e i punti di connessione dei cavi alle linee in entrata e in uscita.

2.2 Avvolgimenti a media tensione dei trasformatori a secco
Con lo sviluppo dell'attrezzatura elettrica, sono emersi trasformatori a secco ad alta tensione di 110kV e trasformatori a secco specializzati per i sistemi ferroviari. Il loro lato secondario è valutato a 6-10kV, e alcuni trasformatori a secco speciali hanno tensioni secondarie superiori a 660V. Sono ancora mancanti prodotti affidabili di monitoraggio online per la temperatura degli avvolgimenti secondari di questi trasformatori.

2.3 Terminali di uscita a bassa tensione dei trasformatori su palo (trasformatori di distribuzione)
I trasformatori di distribuzione sono influenzati dall'ambiente esterno, e il loro lato secondario spesso manca di protezione, causando frequentemente incidenti di bruciatura. Le statistiche mostrano che il surriscaldamento ai terminali di uscita è la principale causa. L'articolo 5.1.4 del "Regolamento sull'operazione dei trasformatori di potenza" specifica che le ispezioni di routine dovrebbero includere la verifica di segni di riscaldamento alle connessioni, ai cavi e alle barre di distribuzione. Tradizionalmente, si utilizzano ispezione visiva, gocciole d'acqua o l'osservazione di perdite d'olio dai bocchetti. Tuttavia, a causa del grande carico di lavoro delle ispezioni, queste verifiche vengono spesso trascurate, causando guasti improvvisi del trasformatore. Quando il trasformatore sperimenta un forte squilibrio di carico trifase, una corrente neutrale eccessiva fluisce attraverso un terminale di uscita neutrale di dimensioni ridotte. Se la connessione è cattiva, può facilmente surriscaldarsi e bruciare, danneggiando numerosi elettrodomestici. Pertanto, è urgentemente necessario il monitoraggio online della temperatura in questi punti.

2.4 Sottostazioni prefabbricate (sottostazioni containerizzate)

Le sottostazioni prefabbricate prodotte in Cina integrano l'attrezzatura correlata all'interno di involucri completamente chiusi, ma la maggior parte manca di progettazione e test integrati. A causa dell'involucro, talvolta a più strati, la dissipazione del calore dell'attrezzatura risulta compromessa. Inoltre, è difficile determinare ragionevolmente l'entità della derating dell'attrezzatura, potenzialmente causando il surriscaldamento dell'attrezzatura interna. La Corporation of State Power richiede nei documenti di gara per le sottostazioni prefabbricate che la temperatura di funzionamento di tutte le apparecchiature, inclusi i trasformatori e gli apparati ad alta/bassa tensione, non superi le temperature massime consentite. Questo rende necessario il monitoraggio online della temperatura. Attualmente, le sottostazioni prefabbricate monitorano generalmente solo la temperatura dell'olio del trasformatore e azionano automaticamente i ventilatori in base ai cambiamenti di temperatura. A causa della mancanza di prodotti compatibili, il monitoraggio della temperatura non viene implementato come richiesto per i terminali di uscita del trasformatore, gli interruttori a bassa tensione e i terminali di ingresso/uscita degli interruttori ad alta tensione.

3.Due metodi di monitoraggio online della temperatura

Attualmente esistono due principali metodi di monitoraggio online della temperatura: la radiazione infrarossa a distanza e la misurazione a contatto tramite sensori termici. I sensori infrarossi a distanza sono significativamente influenzati da fattori ambientali come umidità, pressione atmosferica e ostacoli; se la radiazione infrarossa è bloccata, la misurazione accurata diventa impossibile, limitandone notevolmente l'applicazione. Invece, i sensori a contatto, essendo direttamente applicati al punto di misurazione, sono meno influenzati dai fattori ambientali e permettono una rilevazione rapida e precisa della temperatura.

Limiti delle soluzioni a contatto esistenti:
Quando si utilizzano termocoppie come sensori, è necessaria la compensazione della giunzione fredda, poiché la giunzione di riferimento (fredda) non può essere mantenuta a 0°C, specialmente quando si misura a temperatura ambiente. Se le giunzioni di misura (calde) e di riferimento sono distanti, sono necessari anche cavi compensatori speciali.

Quando si utilizzano sensori a fibra ottica, inclusi un trasmettitore, un ricevitore, connettori e fibra ottica, l'installazione e il routing della fibra presentano significative sfide. La trasmissione del segnale tramite fibra non consente facilmente di ottenere un'isolazione elettrica completa tra i lati ad alta e bassa tensione. Quando il trasmettitore è installato sul lato ad alta tensione, rimane irrisolto il problema dell'isolamento verso terra.

L'utilizzo di sensori resistivi per la misurazione a contatto diretto con trasmissione del segnale via cavo sul lato ad alta tensione, combinato con l'isolamento a spazio d'aria e la conversione infrarossa-optica per la trasmissione dei segnali di temperatura, è una soluzione fattibile. Tuttavia, poiché l'emettitore e il ricevitore infrarossi sono esposti, la polvere e la contaminazione si accumulano nel lungo periodo, degradando gradualmente l'affidabilità del segnale e la precisione della misurazione, un altro problema difficile da risolvere. Inoltre, è necessaria un'installazione e messa in servizio professionale sul campo, risultando in una convenienza utente non ottimale.

4.Sfide tecniche chiave per i dispositivi di monitoraggio online della temperatura

(1) Nei sistemi a bassa tensione, la principale sfida tecnica è risolvere il problema della conduzione termica mantenendo l'isolamento elettrico per il sensore di temperatura. Nei sistemi ad alta tensione, è essenziale prevenire l'ingresso di alta tensione sul lato a bassa tensione. Poiché l'elemento di rilevamento si trova sul lato ad alta tensione e l'unità di monitoraggio/elaborazione è sul lato a bassa tensione, il problema tecnico centrale è ottenere un'isolazione elettrica affidabile tra i sistemi ad alta e bassa tensione.

(2) Il sensore di temperatura (compresi i suoi cavi) deve soddisfare i requisiti di stabilità e resistenza al calore in condizioni di alta temperatura. Deve non solo resistere al surriscaldamento anomalo, ma anche sopravvivere alle alte temperature generate temporaneamente dalle sollecitazioni dinamiche e termiche durante le correnti di cortocircuito senza subire danni.

(3) Una misurazione accurata della temperatura richiede un metodo che elimini la necessità di compensazione, assicurando la precisione della misurazione senza correzioni aggiuntive.