Полное руководство по онлайн-мониторингу температуры электрического оборудования в 2025 году: повышение эффективности обслуживания и безопасности

1.Недостатки существующих продуктов для онлайн-мониторинга температуры
1.1 Контроллер температуры для мониторинга обмоток сухого трансформатора
В контроллерах температуры используются платиновые резистивные датчики. Поскольку они не имеют изоляции, датчик должен быть отсоединен от контроллера во время испытаний на выдерживание напряжения. Однако при фактической эксплуатации перенапряжение часто повреждает контроллер. Кроме того, провода датчика не могут выдерживать высокую температуру 350°C, необходимую для термической и динамической стабильности при коротком замыкании на стороне вторичной обмотки сухого трансформатора, что часто приводит к перегоранию датчика.

1.2 Манометрический резистивный термометр для мониторинга температуры масла силового трансформатора
Этот термометр использует платиновый резистивный датчик. Из-за его низкого значения сопротивления он значительно зависит от сопротивления проводов. В частности, контактное сопротивление множественных соединений в проводах изменяется со временем из-за окисления, ослабления или обслуживания, и такие изменения не могут быть компенсированы в показаниях температуры. Это приводит к распространенной проблеме значительных отклонений между отображаемой и фактической температурой масла, снижая надежность измерений температуры. Более того, отсутствует многоточечный мониторинг температуры масла, что создает настоятельную потребность в замене продуктов.

2.Необходимость онлайн-мониторинга температуры для энергетического оборудования и специфических мест
2.1 Средневольтное коммутационное оборудование
За исключением старого оборудования, большинство средневольтного коммутационного оборудования имеет закрытые конструкции с блокировками от ошибочных действий. Во время эксплуатации двери или крышки, препятствующие инфракрасному излучению, не могут быть открыты для инфракрасного контроля. Внутренние проводящие соединения и контакты могут иметь увеличенное контактное сопротивление из-за электрического износа, механических операций и электромагнитных сил короткого замыкания, вызывающих механические вибрации, что приводит к повышению температуры и ускоренному окислению контактных поверхностей, потенциально вызывая серьезные отказы оборудования. Наиболее распространенными местами отказов в коммутационном оборудовании являются контакты выдвижных выключателей и точки подключения кабелей на входе и выходе.

2.2 Средневольтные обмотки сухих трансформаторов
С развитием энергетического оборудования появились 110 кВ высоковольтные сухие силовые трансформаторы и специализированные сухие трансформаторы для железнодорожных систем. Их вторичная сторона рассчитана на 6–10 кВ, а некоторые специальные сухие трансформаторы имеют вторичные напряжения, превышающие 660 В. Надежные продукты для онлайн-мониторинга температуры вторичных обмоток этих трансформаторов все еще отсутствуют.

2.3 Низковольтные выводные зажимы опорных трансформаторов (распределительных трансформаторов)
Распределительные трансформаторы подвержены воздействию внешней среды, и их вторичная сторона часто не защищена, что часто приводит к перегоранию. Статистика показывает, что перегрев выводных зажимов является основной причиной. Пункт 5.1.4 "Правил эксплуатации силовых трансформаторов" указывает, что при регулярных осмотрах следует проверять наличие признаков нагрева в соединениях, кабелях и шинах. Традиционно используется визуальный осмотр, капание воды или наблюдение за утечкой масла из изоляторов. Однако из-за большой нагрузки на осмотры эти проверки часто пропускаются, что приводит к внезапным отказам трансформаторов. Когда трансформатор испытывает сильный дисбаланс трехфазной нагрузки, через недостаточно крупный нейтральный выводной зажим проходит избыточный нейтральный ток. Если соединение плохое, это может легко привести к перегреву и перегоранию, повреждая множество бытовых приборов. Поэтому онлайн-мониторинг температуры в этих точках крайне необходим.

2.4 Блочные подстанции (контейнерные подстанции)

Домашние блочные подстанции интегрируют связанное оборудование в полностью закрытые корпуса, но большинство из них не имеют интегрированного дизайна и тестирования. Из-за корпуса, иногда многослойного, теплоотдача оборудования затруднена. Кроме того, степень снижения мощности оборудования трудно определить разумно, что может привести к перегреву внутреннего оборудования. Государственная энергетическая корпорация требует в своих тендерах на блочные подстанции, чтобы рабочая температура всего оборудования, включая трансформаторы и высоковольтное/низковольтное оборудование, не превышала их максимально допустимую температуру. Это требует онлайн-мониторинга температуры. В настоящее время блочные подстанции обычно только контролируют температуру масла трансформатора и автоматически включают/выключают вентиляторы в зависимости от изменения температуры. Из-за отсутствия соответствующих продуктов, мониторинг температуры не осуществляется в соответствии с требованиями для выводных зажимов трансформаторов, низковольтных выключателей и входных/выходных зажимов высоковольтных выключателей.

3.Два метода онлайн-мониторинга температуры

В настоящее время существует два основных метода онлайн-мониторинга температуры: бесконтактное измерение инфракрасным излучением и контактное измерение с использованием тепловых датчиков. Бесконтактные инфракрасные датчики значительно зависят от таких факторов окружающей среды, как влажность, атмосферное давление и препятствия; если инфракрасное излучение заблокировано, точное измерение становится невозможным, что значительно ограничивает их применение. В отличие от этого, контактные датчики непосредственно прикреплены к точке измерения, меньше подвержены влиянию факторов окружающей среды и обеспечивают точное и быстрое измерение температуры.

Недостатки существующих контактных решений:
При использовании термопар в качестве датчиков требуется компенсация холодного спая, поскольку справочный (холодный) спай не может поддерживаться при 0°C, особенно при измерении при комнатной температуре. Если измерительный (горячий) и справочный спаи находятся далеко друг от друга, также требуются специальные компенсирующие кабели.

При использовании оптоволоконных датчиков, включающих передатчик, приемник, соединители и оптоволокно, установка и прокладка оптоволокна представляют значительные трудности. Передача сигнала по оптоволокну не обеспечивает легкого достижения полной электрической изоляции между высоким и низким потенциалом. Когда передатчик установлен на стороне высокого напряжения, проблема изоляции от земли остается нерешенной.

Использование резистивных датчиков для прямого контактного измерения с проводной передачей сигнала на стороне высокого потенциала, в сочетании с воздушно-диэлектрической изоляцией и преобразованием инфракрасно-оптического сигнала для передачи данных о температуре, является жизнеспособным решением. Однако, поскольку инфракрасный излучатель и приемник открыты, пыль и загрязнения накапливаются в процессе длительной эксплуатации, постепенно ухудшая надежность сигнала и точность измерений — еще одна сложная проблема. Кроме того, требуется профессиональная установка и настройка на месте, что делает удобство использования для пользователей неоптимальным.

4.Ключевые технические проблемы устройств для онлайн-мониторинга температуры

(1) В низковольтных системах основной технической проблемой является решение проблемы теплопроводности при сохранении электрической изоляции для датчика температуры. В высоковольтных системах необходимо предотвратить попадание высокого напряжения на сторону низкого напряжения. Поскольку чувствительный элемент находится на стороне высокого напряжения, а блок мониторинга/обработки — на стороне низкого напряжения, ключевой технической проблемой является обеспечение надежной электрической изоляции между системами высокого и низкого напряжения.

(2) Датчик температуры (включая его провода) должен соответствовать требованиям стабильности и теплостойкости при высоких температурах. Он должен не только выдерживать аномальное перегревание, но и выживать при кратковременных высоких температурах, возникающих при динамическом и тепловом напряжении при коротком замыкании, без повреждений.

(3) Для точного измерения температуры требуется метод, который исключает необходимость компенсации, обеспечивая точность измерений без дополнительной корректировки.