Bagaimana pengontrol suhu transformator kering seri TTC mencegah overheating transformator

1. Fungsi Pengontrol Suhu Trafo

Saat ini, trafo daya terutama dibagi menjadi dua jenis: trafo berpendingin minyak dan trafo tipe kering. Trafo tipe kering secara luas digunakan di pembangkit listrik, gardu induk, bandara, kereta api, bangunan pintar, dan komunitas perumahan cerdas karena kelebihannya—seperti keamanan intrinsik, tahan api, nol polusi, operasi bebas pemeliharaan, rendah kerugian, sedikit arus bocor, dan umur layanan yang panjang.

Keuntungan utama dari trafo tipe kering adalah umur desainnya, yang biasanya melebihi 20 tahun. Semakin lama masa operasional, semakin rendah biaya kepemilikan total. Dalam praktiknya, operasi aman dan umur panjang trafo tipe kering sangat bergantung pada keandalan gulungannya. Salah satu penyebab utama kegagalan trafo adalah degradasi isolasi akibat suhu gulungan melebihi batas ketahanan termal material isolasi.

Selain itu, umur layanan trafo tipe kering umumnya dibatasi oleh "umur termal"nya. Untuk memaksimalkan umur operasional, penting untuk memantau suhu gulungan menggunakan sistem pengontrol suhu dan menerapkan tindakan perlindungan tepat waktu—seperti pendinginan paksa atau peringatan alarm—ketika diperlukan.

2. Jenis Pengontrol Suhu Trafo

2.1 Berdasarkan Metode Pendeteksian Suhu: Mekanis vs. Elektronik

• Pengontrol suhu mekanis biasanya merupakan perangkat bertipe ekspansi yang menggunakan bola berisi minyak sebagai elemen pendeteksi, beroperasi berdasarkan prinsip ekspansi dan kontraksi termal. Karena ukuran bola minyak yang besar dan pemasangan yang tidak nyaman, mereka umumnya hanya digunakan pada trafo berpendingin minyak.

• Pengontrol suhu elektronik menggunakan sensor suhu seperti detektor suhu resistansi (misalnya, Pt100, PTC) atau termokopel. Berkat teknologi canggih, fungsi lengkap, akurasi tinggi, dan operasi yang mudah, pengontrol elektronik sekarang digunakan secara luas baik pada trafo berpendingin minyak maupun tipe kering.

2.2 Berdasarkan Metode Pemasangan: Terintegrasi vs. Dipasang Luar

• Pengontrol terintegrasi dipasang langsung pada rangka pengunci trafo (untuk unit tanpa penutup) atau diintegrasikan ke dalam penutup trafo.

• Pengontrol dipasang luar (dipasang dinding) dipasang pada dinding (untuk unit tanpa penutup) atau dilekatkan pada permukaan luar penutup trafo.

Trafo tipe kering menghasilkan panas yang signifikan, getaran frekuensi rendah, dan gangguan elektromagnetik selama operasi—kondisi yang sangat mempengaruhi pengontrol suhu terintegrasi yang dipasang pada rangka pengunci atau di dalam penutup.

Seperti halnya komponen elektronik, trafo tipe kering sendiri memiliki "umur termal" yang terbatas. Metode pemasangan terintegrasi secara signifikan mengurangi umur layanan dan keandalan pengontrol. Sebaliknya, pengontrol dipasang luar efektif terisolasi dari lingkungan yang keras, memastikan perlindungan dan umur panjang yang lebih baik.

3. Seri TTC Pengontrol Suhu Trafo Tipe Kering

JB/T 7631-94 “Termometer Resistansi untuk Trafo” adalah standar yang dikeluarkan oleh Kementerian Industri Mesin China pada tahun 1994, khusus untuk indikator dan pengontrol suhu yang digunakan dengan trafo tipe kering. Standar ini mencakup persyaratan dari GB/T 13926-92 “Kompatibilitas Elektromagnetik untuk Perangkat Pengukuran dan Kontrol Proses Industri.”

Pengontrol suhu seri TTC sesuai dengan standar yang diperbarui GB/T 17626-1998 “Kompatibilitas Elektromagnetik – Teknik Pengujian dan Pengukuran” (setara dengan IEC 61000-4:1995).

3.1 Prinsip Kerja

3.1 Diagram Blok Rangkaian & Prinsip Pendeteksian Suhu (Pt100 dan PTC)

Sensor suhu Pt100 bekerja berdasarkan prinsip bahwa hambatan elektriknya berubah secara linier dengan suhu lingkungan. Seperti ditunjukkan pada kurva hambatan-suhu (kanan), hambatan resistor platinum Pt100 meningkat secara stabil dan hampir linier seiring naiknya suhu.

Pengontrol suhu memanfaatkan karakteristik ini untuk memberikan pemantauan suhu yang kontinyu dan akurat pada trafo. Nilai suhu yang ditampilkan berasal langsung dari pengukuran yang diambil oleh sensor Pt100.

Karena ulangan yang sangat baik dan korespondensi satu lawan satu antara hambatan dan suhu, Pt100 memungkinkan pengukuran suhu titik demi titik yang presisi, biasanya mencapai kelas akurasi 0.5.

3.2 Menjamin Akurasi Pengukuran Suhu Pt100

Sensor suhu Pt100 dapat dipasang dalam konfigurasi dua-kabel, tiga-kabel, atau empat-kabel. Dalam sebagian besar aplikasi kontrol suhu industri, koneksi tiga-kabel digunakan karena efektif mengkompensasi kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh hambatan kabel.

Misalnya: rangkaian penguat biasanya adalah jembatan Wheatstone. Selama proses manufaktur dan kalibrasi, penghubung pendek digunakan untuk penyesuaian. Namun, dalam operasi dunia nyata, ketika kabel sensor terhubung, hambatan inheren mereka memperkenalkan kesalahan pengukuran. Konfigurasi tiga-kabel meminimalkan kesalahan ini dengan menyeimbangkan sirkuit jembatan.

Meskipun kurva resistansi-suhu Pt100 hampir linear, tetapi tidak sepenuhnya linear. Untuk meningkatkan akurasi, pengontrol suhu kami membagi kurva resistansi-suhu Pt100 dari 0–200°C menjadi lima segmen. Dalam setiap segmen, garis lurus digunakan untuk menghampiri kurva sebenarnya melalui fitting linear, yang secara signifikan meningkatkan presisi pengukuran secara keseluruhan.

3.3 Termistor PTC sebagai Sensor Alternatif dalam Seri Pengontrol Suhu TTC-300

Termistor PTC (Positive Temperature Coefficient) adalah sensor suhu lain yang digunakan dalam seri pengontrol suhu transformator TTC-300 kami. Termistor PTC dibuat dari bahan keramik polikristalin berbasis titanat barium, doped untuk mencapai "trip" atau "switching" suhu tertentu.

Berbeda dengan resistor platinum (Pt100), termistor PTC menunjukkan perilaku nonlinier yang khas: resistansinya tetap relatif stabil pada suhu rendah tetapi mengalami peningkatan tajam, hampir seperti tangga, begitu suhu mencapai ambang batas yang ditentukan—dikenal sebagai titik Curie atau suhu operasi. Karakteristik ini digambarkan dalam kurva resistansi-suhu di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan, di bawah suhu operasi, perubahan resistansi PTC sedikit terhadap suhu. Namun, ketika suhu mendekati dan melebihi titik kritis ini, resistansi meningkat drastis—sering kali beberapa orde besarnya.

Prinsip kerja deteksi suhu berbasis PTC adalah mendeteksi perubahan resistansi tiba-tiba ini untuk menentukan apakah suatu ambang batas suhu tertentu telah tercapai. Oleh karena itu, sensor PTC hanya dapat menunjukkan satu titik suhu—mereka tidak dapat memberikan pengukuran suhu berkelanjutan dan penuh rentang seperti Pt100.

Produk kami memanfaatkan karakteristik on/off dari sensor PTC untuk menerapkan alarm suhu tinggi dan perlindungan trip untuk transformator. Untuk memastikan konsistensi, keandalan, dan kualitas tinggi produk, kami menggunakan komponen PTC dari Siemens–Matsushita Electronic Components Co., Ltd.

3.4 Prinsip Deteksi Suhu TC

Pengontrol suhu mengakuisisi sinyal suhu dari sensor PTC dan Pt100 melalui rangkaian internalnya dan menggunakan penilaian logis untuk menentukan apakah harus memicu alarm suhu tinggi atau sinyal trip suhu tinggi. Mekanisme perlindungan ganda ini secara efektif mencegah kegagalan bertindak atau pencetus palsu.

Suhu lilitan transformator (Fasa A, B, C) dan inti (D) dipantau menggunakan sensor Pt100 dan PTC. Seiring perubahan suhu, resistansi sensor ini juga berubah. Pengontrol mengonversi resistansi ini menjadi sinyal tegangan, yang kemudian diproses melalui penyaringan, konversi analog-digital (A/D), dan algoritma canggih untuk menghitung nilai suhu yang sesuai.

Berdasarkan dua jenis input suhu ini:

• Pengontrol menampilkan nomor saluran dan nilai suhu real-time di layar panel depan.

• Secara bersamaan, ia menerapkan algoritma logis untuk membandingkan suhu yang diukur dengan titik set yang ditentukan oleh pengguna. Jika suhu melebihi ambang batas, pengontrol mengaktifkan output yang sesuai—seperti memulai/menghentikan kipas pendingin, memicu alarm, atau memulai perintah trip.

Pengguna dapat mengkonfigurasi parameter sistem—termasuk suhu mulai/berhenti kipas, ambang batas alarm panas inti, dan pengaturan lainnya—melalui tombol panel depan.

Selain itu, sistem secara terus-menerus melakukan diagnosis diri. Jika terjadi kegagalan sensor atau kerusakan hardware internal dalam pengontrol suhu, ia segera mengeluarkan alarm audio dan visual serta sinyal kerusakan untuk memberi peringatan kepada operator.