Hướng dẫn hoàn chỉnh năm 2025 về giám sát nhiệt độ trực tuyến cho thiết bị điện: Tăng cường hiệu quả bảo trì và an toàn

1.Nhược điểm của các sản phẩm giám sát nhiệt độ trực tuyến hiện có
1.1 Bộ điều khiển nhiệt độ cho cuộn dây biến áp khô
Các cảm biến điện trở bạch kim được sử dụng trong bộ điều khiển nhiệt độ. Do chúng không có cách điện, cảm biến phải được ngắt kết nối khỏi bộ điều khiển trong quá trình kiểm tra chịu điện áp. Tuy nhiên, điện áp cao trong quá trình hoạt động thường gây hỏng bộ điều khiển. Ngoài ra, dây dẫn của cảm biến không thể chịu được nhiệt độ cao 350°C cần thiết cho sự ổn định nhiệt và cơ học trong trường hợp ngắn mạch ở phía thứ cấp của biến áp khô, thường dẫn đến cháy cảm biến.

1.2 Nhiệt kế điện trở áp suất cho việc giám sát nhiệt độ dầu biến áp
Nhiệt kế này sử dụng cảm biến điện trở bạch kim. Do giá trị điện trở thấp, nó bị ảnh hưởng đáng kể bởi điện trở của dây dẫn. Đặc biệt, điện trở tiếp xúc của nhiều đầu nối trong dây dẫn thay đổi theo thời gian do oxy hóa, lỏng lẻo hoặc bảo dưỡng, và những thay đổi này không thể được bù đắp trong đọc nhiệt độ. Điều này dẫn đến vấn đề phổ biến là sai số lớn giữa nhiệt độ hiển thị và thực tế, làm giảm độ tin cậy của đọc nhiệt độ. Hơn nữa, nó thiếu giám sát nhiệt độ dầu đa điểm, tạo ra nhu cầu cấp bách về sản phẩm thay thế.

2.Cần thiết cấp bách giám sát nhiệt độ trực tuyến cho thiết bị điện và vị trí cụ thể
2.1 Thiết bị đóng cắt trung thế
Ngoại trừ thiết bị cũ, hầu hết thiết bị đóng cắt trung thế có cấu trúc kín với khóa chống nhầm lẫn. Trong quá trình vận hành, cửa hoặc nắp che bức xạ hồng ngoại không thể mở để kiểm tra bằng hồng ngoại. Các khớp nối và đầu nối dẫn điện bên trong có thể tăng điện trở tiếp xúc do mài mòn điện, hoạt động cơ khí và lực điện từ do ngắn mạch gây rung cơ khí, dẫn đến tăng nhiệt và oxy hóa bề mặt tiếp xúc, có thể gây hỏng thiết bị nghiêm trọng. Các vị trí lỗi phổ biến nhất trong thiết bị đóng cắt là các tiếp điểm công tắc rút và điểm nối cáp vào và ra.

2.2 Cuộn dây trung thế của biến áp khô
Với sự phát triển của thiết bị điện, các biến áp khô điện áp cao 110kV và biến áp khô chuyên dụng cho hệ thống đường sắt đã xuất hiện. Phía thứ cấp của chúng được định mức ở 6-10kV, và một số biến áp khô đặc biệt có điện áp thứ cấp vượt quá 660V. Các sản phẩm giám sát trực tuyến đáng tin cậy cho nhiệt độ cuộn dây thứ cấp của các biến áp này vẫn còn thiếu.

2.3 Đầu cuối hạ thế của biến áp cột (biến áp phân phối)
Biến áp phân phối bị ảnh hưởng bởi môi trường ngoài trời, và phía thứ cấp thường thiếu bảo vệ, thường dẫn đến sự cố cháy. Thống kê cho thấy, quá nhiệt tại đầu cuối ra là nguyên nhân chính. Mục 5.1.4 của "Quy định vận hành biến áp" quy định rằng các cuộc kiểm tra định kỳ nên bao gồm việc kiểm tra dấu hiệu quá nhiệt tại các kết nối dây dẫn, cáp và thanh cái. Truyền thống, việc kiểm tra bằng mắt, nhỏ nước hoặc quan sát rò rỉ dầu từ bushings được sử dụng để đánh giá. Tuy nhiên, do khối lượng công việc kiểm tra lớn, các kiểm tra này thường bị bỏ qua, gây ra sự cố biến áp đột ngột. Khi biến áp gặp sự cố mất cân đối tải ba pha nghiêm trọng, dòng điện trung tính lớn chảy qua đầu cuối trung tính kích thước nhỏ. Nếu kết nối kém, nó dễ dàng quá nhiệt và cháy, gây hư hại nhiều thiết bị gia đình. Do đó, giám sát nhiệt độ trực tuyến tại các điểm này là rất cần thiết.

2.4 Trạm biến áp lắp ráp sẵn (trạm biến áp container)

Các trạm biến áp lắp ráp sẵn sản xuất trong nước tích hợp thiết bị liên quan trong vỏ kín, nhưng hầu hết thiếu thiết kế và thử nghiệm tích hợp. Do vỏ—đôi khi nhiều lớp—sự tản nhiệt của thiết bị bị ảnh hưởng. Ngoài ra, mức độ giảm định mức của thiết bị khó xác định một cách hợp lý, có thể gây quá nhiệt cho thiết bị bên trong. Tổng Công ty Điện lực yêu cầu trong hồ sơ đấu thầu trạm biến áp lắp ráp sẵn rằng nhiệt độ hoạt động của tất cả thiết bị, bao gồm biến áp và thiết bị cao/áp thấp, không được vượt quá nhiệt độ cho phép tối đa. Điều này đòi hỏi giám sát nhiệt độ trực tuyến. Hiện nay, các trạm biến áp lắp ráp sẵn chỉ giám sát nhiệt độ dầu biến áp và tự động bật/tắt quạt thông gió dựa trên sự thay đổi nhiệt độ. Do thiếu các sản phẩm phù hợp, giám sát nhiệt độ không được thực hiện theo yêu cầu cho các đầu cuối ra của biến áp, công tắc hạ thế và đầu cuối vào/ra của công tắc cao thế.

3.Hai phương pháp giám sát nhiệt độ trực tuyến

Hiện có hai phương pháp chính để giám sát nhiệt độ trực tuyến: bức xạ hồng ngoại không tiếp xúc và đo lường tiếp xúc bằng cảm biến nhiệt. Cảm biến hồng ngoại không tiếp xúc bị ảnh hưởng đáng kể bởi các yếu tố môi trường như độ ẩm, áp suất khí quyển và vật cản; nếu bức xạ hồng ngoại bị chặn, việc đo chính xác trở nên không thể, hạn chế đáng kể ứng dụng của nó. Ngược lại, các cảm biến tiếp xúc được gắn trực tiếp vào điểm đo, ít bị nhiễu từ môi trường và cho phép phát hiện nhiệt độ chính xác và nhanh chóng.

Nhược điểm của các giải pháp tiếp xúc hiện có:
Khi sử dụng cặp nhiệt điện làm cảm biến, cần bù nhiệt lạnh vì mối nối tham chiếu (lạnh) không thể duy trì ở 0°C, đặc biệt là khi đo ở nhiệt độ phòng. Nếu mối nối đo (nóng) và mối nối tham chiếu cách xa nhau, cũng cần dây bù đặc biệt.

Khi sử dụng cảm biến quang sợi, bao gồm bộ truyền, bộ nhận, các đầu nối và sợi quang, việc lắp đặt và đi dây sợi quang mang lại nhiều thách thức. Truyền tín hiệu bằng sợi quang không dễ dàng đạt được cách điện hoàn toàn giữa phần cao thế và thấp thế. Khi bộ truyền được lắp đặt ở phía cao thế, vấn đề cách điện với đất vẫn chưa được giải quyết.

Sử dụng cảm biến điện trở để đo tiếp xúc trực tiếp với truyền tín hiệu có dây ở phía cao thế, kết hợp với cách điện không khí và chuyển đổi hồng ngoại-quang để truyền tín hiệu nhiệt, là một giải pháp khả thi. Tuy nhiên, do bộ phát và bộ nhận hồng ngoại được phơi bày, bụi và ô nhiễm tích tụ theo thời gian, dần dần làm suy giảm độ tin cậy tín hiệu và độ chính xác đo—một vấn đề khó giải quyết. Ngoài ra, cần có lắp đặt và hoán chuyển chuyên nghiệp tại chỗ, dẫn đến sự tiện lợi của người dùng không tốt.

4.Thách thức kỹ thuật chính của thiết bị giám sát nhiệt độ trực tuyến

(1) Trong hệ thống hạ thế, thách thức kỹ thuật chính là giải quyết vấn đề truyền nhiệt trong khi duy trì cách điện điện cho cảm biến nhiệt. Trong hệ thống cao thế, điều quan trọng là ngăn chặn điện áp cao xâm nhập vào phía hạ thế. Do phần cảm biến nằm ở phía cao thế và đơn vị giám sát/xử lý ở phía hạ thế, vấn đề kỹ thuật cốt lõi là đạt được cách điện điện đáng tin cậy giữa hệ thống cao thế và hạ thế.

(2) Cảm biến nhiệt (bao gồm dây dẫn) phải đáp ứng yêu cầu về độ ổn định và chịu nhiệt trong điều kiện nhiệt độ cao. Nó không chỉ phải chịu được quá nhiệt bất thường mà còn phải chịu được nhiệt độ cao ngắn hạn do ứng suất động và nhiệt trong dòng ngắn mạch mà không bị hỏng.

(3) Đo nhiệt độ chính xác đòi hỏi một phương pháp không cần bù đắp, đảm bảo độ chính xác đo mà không cần điều chỉnh bổ sung.