Volledige gids voor online temperatuurmonitoring van elektrische apparatuur in 2025: Verbetering van onderhoudsefficiëntie en veiligheid

1.Tekortkomingen van bestaande producten voor online temperatuurmonitoring
1.1 Temperatuurregelaar voor de windingcontrole van droogtransformatoren
Platina weerstandssensoren worden gebruikt in temperatuurregelaars. Omdat ze geen isolatie hebben, moet de sensor tijdens spanningstests losgekoppeld worden van de regelaar. Tijdens de werking kan echter overspanning vaak de regelaar beschadigen. Bovendien kunnen de leidraden van de sensor de vereiste temperatuur van 350°C voor thermische en dynamische stabiliteit tijdens secundaire korte sluitingen van droogtransformatoren niet verdragen, wat vaak resulteert in brand van de sensor.

1.2 Druktype weerstandthermometer voor oljetemperatuurmonitoring van krachttransformatoren
Deze thermometer maakt gebruik van een platina weerstandssensor. Vanwege zijn intrinsiek lage weerstandswaarde wordt hij sterk beïnvloed door de weerstand van de leidraden. Vooral de contactweerstand van meerdere terminalverbindingen in de leidraden verandert met de tijd door oxidatie, losser worden of onderhoud, en deze veranderingen kunnen niet gecompenseerd worden in de temperatuurmetingen. Dit leidt tot een veelvoorkomend probleem van grote afwijkingen tussen de weergegeven en de werkelijke oljetemperaturen, waardoor de betrouwbaarheid van de temperatuurmetingen wordt ondermijnd. Bovendien ontbreekt het aan multi-punt oljetemperatuurmonitoring, waardoor er dringend behoefte is aan vervangende producten.

2.Dringend noodzakelijke online temperatuurmonitoring voor elektrische apparatuur en specifieke locaties
2.1 Middenspanningsverdeelschakelkasten
Behalve voor oudere apparatuur hebben de meeste middenspanningsverdeelschakelkasten gesloten structuren met anti-foutinterlocks. Tijdens de werking kunnen deuren of deksels die infraroodstraling blokkeren niet geopend worden voor infraroodinspecties. Interne geleidende verbindingen en connectoren kunnen door elektrische slijtage, mechanische operaties en kortsluitings-elektromagnetische krachten die mechanische trillingen veroorzaken, een toegenomen contactweerstand ervaren, wat leidt tot temperatuurstijging en versnelde oxidatie van de contactoppervlakken, wat potentiële grote apparaatstoringen kan veroorzaken. De meest voorkomende foutlocaties in verdeelschakelkasten zijn de uittrekbare schakelaarcontacten en de kabelverbindingpunten bij inkomende en uitgaande lijnen.

2.2 Middenspanningswindingen van droogtransformatoren
Met de ontwikkeling van elektrische apparatuur zijn 110kV hoogspanningsdroogkrachttransformatoren en gespecialiseerde droogtransformatoren voor spoorwegsystemen ontstaan. Hun secundaire zijde is gerateerd op 6–10kV, en sommige speciale droogtransformatoren hebben secundaire spanningen die 660V overschrijden. Betrouwbare online monitoringproducten voor de secundaire windingtemperaturen van deze transformatoren ontbreken nog steeds.

2.3 Lage-spanningsuitgangsterminals van paaltransformatoren (verdelingstransformatoren)
Verdelingstransformatoren worden beïnvloed door buitenomstandigheden, en hun secundaire zijde heeft vaak geen bescherming, wat vaak leidt tot brandincidenten. Statistieken tonen aan dat oververhitting op de uitgangsterminals de primaire oorzaak is. Artikel 5.1.4 van de "Regeling voor de exploitatie van krachttransformatoren" specificeert dat routinematige inspecties moeten omvatten het controleren op tekenen van oververhitting op leidingverbindingen, kabels en busbars. Traditioneel worden visuele inspecties, waterdrippen of het observeren van olielekkage uit bushings gebruikt voor beoordeling. Echter, vanwege de grote werklast van inspecties worden deze controles vaak over het hoofd gezien, wat plotselinge transformatorstoringen veroorzaakt. Wanneer de transformatoren ernstige driefasebelastingonevenwicht ondervinden, stroomt er een te hoge neutrale stroom door een te kleine neutrale uitgangsterminal. Als de verbinding slecht is, kan dit gemakkelijk oververhit raken en branden, wat tal van huishoudelijke apparaten kan beschadigen. Daarom is online temperatuurmonitoring op deze punten dringend nodig.

2.4 Prefabriekte stations (containerstations)

Domestisch geproduceerde prefabriekte stations integreren gerelateerde apparatuur binnen volledig gesloten behuizingen, maar de meeste ontberen geïntegreerde ontwerp en testen. Door de behuizing—soms meerdere lagen—wordt de warmteafgifte van de apparatuur beïnvloed. Bovendien is het moeilijk om de mate van verminderde capaciteit van de apparatuur redelijk te bepalen, wat kan leiden tot oververhitting van interne apparatuur. Het State Power Corporation eist in de aanbestedingsdocumenten voor prefabriekte stations dat de werkingstemperatuur van alle apparatuur, inclusief transformatoren en hoog- en laagspanningsapparatuur, niet mag overschrijden van hun maximale toegestane temperaturen. Dit vereist online temperatuurmonitoring. Momenteel monitoren prefabriekte stations over het algemeen alleen de transformatorolietemperatuur en schakelen ventilatoren automatisch in/uit op basis van temperatuurveranderingen. Vanwege het ontbreken van passende producten wordt temperatuurmonitoring zoals vereist niet uitgevoerd voor transformatoruitgangsterminals, laagspanningsschakelaars en hoogspanningschakelaarin- en uitgangsterminals.

3.Twee methoden voor online temperatuurmonitoring

Er zijn momenteel twee belangrijke methoden voor online temperatuurmonitoring: niet-contact-infraroods straling en contactmeetmethoden met thermostaten. Niet-contact-infraroodsensoren worden sterk beïnvloed door omgevingsfactoren zoals vochtigheid, luchtdruk en obstakels; als infraroods straling geblokkeerd wordt, is nauwkeurige meting onmogelijk, wat hun toepassing sterk beperkt. Aan de andere kant zijn contact-sensoren direct aangebracht op het meetpunt, ondervinden minder storingen door omgevingsfactoren en maken nauwkeurige en snelle temperatuurmetingen mogelijk.

Tekortkomingen van bestaande contactoplossingen:
Bij gebruik van thermokoppels als sensoren is koude-junctiecompensatie vereist omdat de referentie (koude) junctie niet op 0°C gehouden kan worden, vooral bij metingen op kamertemperatuur. Als de meet- (warm-) en referentiejuncties ver uit elkaar liggen, zijn speciale compensatiekabels ook nodig.

Bij gebruik van vezelsensorset-ups, inclusief zender, ontvanger, connectoren en optische vezel, vormen de installatie en routing van de vezel significante uitdagingen. Signaaloverdracht via vezels bereikt niet gemakkelijk volledige elektrische isolatie tussen hoge- en lagepotentiaalkanten. Als de zender op de hoge-voltageside geïnstalleerd is, blijft het isolatieprobleem ten opzichte van de grond onopgelost.

Het gebruik van weerstandsensoren voor directe contactmeting met bedraadsignaaloverdracht op de hoge-potentialside, gecombineerd met luchtgap-isolatie en infrarood-optische conversie voor de overdracht van temperatuursignalen, is een haalbare oplossing. Echter, omdat de infraroodzender en -ontvanger blootgesteld zijn, verzamelen zich stof en verontreinigingen tijdens langdurige werking, wat geleidelijk de betrouwbaarheid van het signaal en de meetnauwkeurigheid degradeert—een ander moeilijk op te lossen probleem. Bovendien is professionele ter plaatse installatie en inbedrijfstelling vereist, wat resulteert in suboptimale gebruikersgemak.

4.Belangrijkste technische uitdagingen van apparatuur voor online temperatuurmonitoring

(1) In lage-spanningssystemen is de belangrijkste technische uitdaging het oplossen van de warmtegeleiding terwijl elektrische isolatie voor de temperatuursensor behouden blijft. In hoge-spanningssystemen is het essentieel om te voorkomen dat hoge spanning de lage-spanningskant binnengaat. Aangezien het sensor-element zich aan de hoge-spanningskant bevindt en de monitorings/verwerkingsunit aan de lage-spanningskant, is de kern van de technische kwestie het realiseren van betrouwbare elektrische isolatie tussen de hoge- en lage-spanningssystemen.

(2) De temperatuursensor (inclusief de leidraden) moet voldoen aan eisen voor stabiliteit en hittebestendigheid onder hoge-temperatuurcondities. Hij moet niet alleen abnormale oververhitting kunnen doorstaan, maar ook de korte-termijn hoge temperaturen die ontstaan door dynamische en thermische spanningen tijdens kortsluitingsstromen zonder schade te lijden.

(3) Voor nauwkeurige temperatuurmeting is een methode nodig die compensatie overbodig maakt, waarbij de meetnauwkeurigheid gewaarborgd is zonder extra correctie.