Hogyan szabályozza a TTC sorozatú száraz transzformátor hőmérséklet-ellenőrző eszköz a transzformátor túlmelegedését?

1. Transzformátor hőmérséklet-irányítók funkciója

Ma a teljesítménytranszformátorok két fő típusba osztják: olajbeteges és szárított transzformátorok. A szárított transzformátorok széles körben használják az erőművekben, alátámasoló állomásokban, repülőtérökön, vasutakon, intelligens épületekben és okos lakóközösségekben, mivel sok előnyük van—például beépített biztonság, tűzellenállóság, zéró szennyezés, karbantartásmentes működés, alacsony veszteség, minimális részleges leadás, és hosszú élettartam.

A szárított transzformátorok egyik kiemelkedő előnye a tervezési élettartama, amely általában meghaladja a 20 év időtartamot. A hosszabb működési élettartam, annál alacsonyabb a teljes birtoklani költség. A gyakorlatban a szárított transzformátor biztonságos működése és hosszú élettartama nagyban függ a csavarodások megbízhatóságától. A transzformátorok sérülésének elsődleges oka az izolációs anyag hőmérsékleti toleranciális határán felüli hőmérséklet miatti izoláció romlása.

Ezenkívül a szárított transzformátor élettartama általában a "hőmérsékleti élettartam" korlátozza. A működési élettartam maximalizálása érdekében létfontosságú a csavarodási hőmérséklet monitorozása egy hőmérséklet-irányító rendszerrel, és a szükséges esetekben időben végrehajtandó védelmi intézkedések—mint például a kényszerhűtés vagy riasztás—alkalmazása.

2. Transzformátor hőmérséklet-irányítók típusai

2.1 Hőmérsékletérzékelési módszer szerint: Mechanikus vs Elektronikus

• A mechanikus hőmérséklet-irányítók általában kiterjesztéses eszközök, amelyek olajtöltött pofát használnak érzékelőelemként, a hőmérsékleti kiterjesztés és összenyomódás elvén működve. A hatalmas olajtöltött pofa és a kényelmetlen telepítés miatt általában csak olajbeteges transzformátorokon használják őket.

• Az elektronikus hőmérséklet-irányítók hőmérsékletsensorokat használnak, mint például ellenállás-hőmérséklet detektort (pl., Pt100, PTC) vagy termopár. A magas technológiai fejletttségük, komplex funkcionalitásuk, nagy pontosságuk és használóbarát működésük miatt az elektronikus irányítók ma széles körben alkalmazták mind olajbeteges, mind szárított transzformátorokon.

2.2 Telepítési módszer szerint: Beágyazott vs Külső telepítésű

• A beágyazott irányítók közvetlenül a transzformátor szorítókeretére (zárt egységek nélkül) vagy a transzformátor behelyezésébe integrálják.

• A külső telepítésű (falfelszerelt) irányítókat falakra (zárt egységek nélkül) vagy a transzformátor behelyezésének külső felületére helyezik.

A szárított transzformátorok működése során jelentős hő, alacsony frekvenciájú rezgést és elektromos interferenciát generálnak—feltételek, amelyek súlyosan befolyásolják a szorítókeretekre vagy behelyezésbe beágyazott hőmérséklet-irányítókat.

Jól ismert, hogy az elektronikus alkatrészek, mint a szárított transzformátorok maguk, korlátos "hőmérsékleti élettartam" való. A beágyazott telepítési módszer jelentősen csökkenti az irányító szolgáltatási élettartamát és megbízhatóságát. Ellenben, a külső telepítésű irányítók hatékasan elszigeteltek ezen kemény környezettől, így jobb védelemmel és hosszabb élettartammal szolgálnak.

3. TTC sorozat szárított transzformátor hőmérséklet-irányító

A JB/T 7631-94 “Transzformátorokhoz tartozó ellenállás-hőmérsékletmérők” egy szabvány, amelyet Kínai Gépgyártóipari Minisztérium adott ki 1994-ben, kifejezetten szárított transzformátorokhoz használt hőmérsékletindikátorok és -irányítók számára. Beleértve a GB/T 13926-92 “Ipari folyamatmérnöki és ellenőrzési berendezések elektromágneses kompatibilitása.” követelményeit.

A TTC sorozat hőmérséklet-irányítói megfelelnek a frissített GB/T 17626-1998 “Elektromágneses kompatibilitás – Próbázási és mérési technikák” (ekvivalens az IEC 61000-4:1995).

3.1 Működési elv

3.1 Áramkör blokkdiagram & Hőmérsékletérzékelési elv (Pt100 és PTC)

A Pt100 hőmérsékletsensor működési elve, hogy az elektromos ellenállása közel lineárisan változik a környező hőmérséklettel. Ahogy a ellenállás–hőmérséklet görbéből (jobbra) látható, a Pt100 platina ellenállásának ellenállása állandóan és majdnem lineárisan növekszik a hőmérséklet növekedésével.

Az hőmérséklet-irányító ezeket a jellemzőket kihasználja a transzformátor folyamatos és pontos hőmérsékleti figyeléséhez. A kijelzett hőmérséklet érték közvetlenül a Pt100 sensor által végzett mérések alapján származik.

Az utánzárthatósága és az ellenállás és a hőmérséklet közötti egy-egy kapcsolat miatt a Pt100 lehetővé teszi a precíz pontonkénti hőmérsékletmérést, általában 0,5-os pontossági osztályt érve.

3.2 A Pt100 hőmérsékletmérési pontosságának biztosítása

A Pt100 hőmérsékletsensor három különböző konfigurációban lehet: két-, három- vagy négyvezetékes. A legtöbb ipari hőmérséklet-irányító alkalmazásban a háromvezetékes csatlakozást használják, mivel hatékasan kiegyenlíti a mérési hibákat, amelyeket a vezeték ellenállása okoz.

Például: a fokozó áramkör általában Wheatstone-híd. A gyártás és kalibrálás során rövidítő kapcsolókat használnak finomhangolásra. Azonban a valós működés során, amikor a sensor kábeleit csatlakoztatják, a saját ellenállásaik mérési hibákat okoznak. A háromvezetékes konfiguráció minimalizálja ezt a hibát a híd áramkör kiegyenlítésével.

Bár a Pt100 ellenállás-hőmérsékleti görbéje majdnem lineáris, nem teljesen lineáris. A pontosság növelése érdekében hőmérséklet-irányítóink az 0–200°C Pt100 ellenállás-hőmérsékleti görbét öt részre osztják. Minden szegmensben egy egyenes vonal használható a tényleges görbe közelítésére lineáris illeszkedéssel, ami jelentősen javítja a mérési pontosságot.

3.3 PTC termisztor alternatív szenzorként TTC-300 sorozatú irányítókban

A PTC (Pozitív Hőmérsékleti Együttható) termisztor egy másik hőmérsékletszenzor, amelyet a TTC-300 sorozatú transzformátorhőmérséklet-irányítóinkban használnak. A PTC termisztorok barium-titanát alapú polikristályos kerámiaanyagokból készülnek, és adott "aktiválódási" vagy "kapcsoló" hőmérsékletek elérése érdekében dopolva vannak.

Ellentétben a platina ellenállókkal (Pt100), a PTC termisztorok egyedi nemlineáris viselkedést mutatnak: ellenállásaik relatíve stabilak a magasabb hőmérsékleteknél, de a hőmérséklet meghatározott küszöbértékre, a Curie-pont vagy működési hőmérsékletre érkezésekor egy széles lépésekhez hasonlóan hevesen emelkednek. Ez a jellemző a lenti ellenállás-hőmérsékleti görbén látható.

Ahogy látható, a működési hőmérséklet alatt a PTC ellenállása csak kevésbé változik a hőmérséklettől függően. Azonban, amikor a hőmérséklet közelebb kerül, majd meghaladja ezt a kritikus pontot, az ellenállás drámai mértékben emelkedik—gyakran több rendszeres nagyságrenddel.

A PTC alapú hőmérsékletmérés működési elve, hogy ezt a hirtelen ellenállás-változást érzékelve megállapítja, hogy elérte-e egy adott hőmérsékleti küszöböt. Így a PTC szenzorok csak egyetlen hőmérsékleti pontot tudnak jelezni, nem pedig folyamatos, teljes tartományú hőmérséklet-méréseket, mint a Pt100.

Termékeink kihasználják a PTC szenzorok ezeket a be-kikapcsoló jellemzőit, hogy túlhőmérsékleti riasztást és védelemmel ellátják a transzformátorokat. A termék konzisztenciája, megbízhatósága és minőségének biztosítása érdekében Siemens–Matsushita Electronic Components Co., Ltd.-től származó PTC komponenseket használunk.

3.4 TC hőmérsékletmérési elv

A hőmérséklet-irányító belső áramkörökön keresztül PTC és Pt100 szenzorokból származó hőmérsékleti jeleket gyűjt be, és logikai döntési módszereket alkalmaz, hogy eldöntse, indítson-e túlhőmérsékleti riasztást vagy túlhőmérsékleti kapcsolójelet. Ez a kétszeres védelmi mechanizmus hatékonyan megakadályozza a cselekvési hibákat és a tévedéses aktiválódást.

A transzformátor tekercsek (A, B, C fázisok) és a tömb (D) hőmérséklete PTC és Pt100 szenzorokkal van figyelve. A hőmérséklet változásával ezeknek a szenzornak az ellenállása is megfelelően változik. Az irányító ezt az ellenállást feszültségjelekbe alakítja, amelyeket szűrés, analóg-digitális (A/D) konverzió és fejlett algoritmusok segítségével feldolgoznak a megfelelő hőmérsékleti érték kiszámításához.

E két típusú hőmérsékleti bemenet alapján:

• Az irányító a frontpanelen megjeleníti a csatorna számát és a valós idejű hőmérsékleti értéket.

• Ugyanakkor logikai algoritmusokat alkalmaz, hogy a mérési hőmérsékletet a felhasználó által meghatározott beállítási pontokkal összehasonlítsa. Ha a hőmérséklet meghaladja a küszöböt, az irányító megfelelő kimeneteket aktivál, például hűtőventilátorok indítását/leállítását, riasztásokat vagy trip parancsokat.

A felhasználók a frontpanel gombjainak segítségével beállíthatják a rendszerparamétereket, beleértve a hűtőventilátorok indítási/leállítási hőmérsékleteit, a tömb túlhőmérsékleti riasztási küszöbértékeit és egyéb beállításokat.

Továbbá a rendszer folyamatosan saját diagnosztikát végez. Ha a szenzorok vagy a hőmérséklet-irányító belső hardvere hibát ad, azonnal hangos és vizuális riasztást, valamint hibajeleket ad ki, hogy figyelmeztessen a műveleti személyzetet.