Hoe voorkomt de TTC-reeks van droogtransformatortemperatuurregelaars oververhitting van de transformatoren?

1. Functie van transformatortemperatuurregelaars

Tegenwoordig worden stroomtransformatoren voornamelijk ingedeeld in twee typen: oliegekoelde en drooggetransformator. Drooggetransformatoren worden breed toegepast in energiecentrales, transformatorstations, luchthavens, spoorwegen, intelligente gebouwen en slimme woonwijken vanwege hun vele voordelen - zoals intrinsieke veiligheid, vlamvastheid, nulvervuiling, onderhoudsvrij gebruik, lage verliezen, minimale partiële ontlading en lange levensduur.

Een belangrijk voordeel van drooggetransformatoren is hun ontwerp levensduur, die meestal meer dan 20 jaar bedraagt. Hoe langer de operationele levensduur, hoe lager de totale kosten van het bezit. In de praktijk hangt de veilige werking en de levensduur van een drooggetransformator grotendeels af van de betrouwbaarheid van de windingen. Een van de belangrijkste oorzaken van transformatorfouten is de isolatieafbraak als gevolg van windingtemperaturen die de thermische uithoudingslimiet van het isolatiemateriaal overschrijden.

Bovendien wordt de levensduur van een drooggetransformator in het algemeen beperkt door zijn "thermische levensduur". Om de operationele levensduur te maximaliseren, is het essentieel om de windingtemperatuur te monitoren met behulp van een temperatuurregelingsysteem en bij nodig tijdelijke beschermende maatregelen - zoals gedwongen koeling of alarmmeldingen - te implementeren.

2. Soorten transformatortemperatuurregelaars

2.1 Op basis van de temperatuurmeting: Mechanisch versus Elektronisch

• Mechanische temperatuurregelaars zijn meestal uitbreidingsapparaten die een oliënbol gebruiken als meetelement, werkend op het principe van thermische uitzetting en samentrekking. Vanwege hun grote oliebol en onhandige installatie worden ze meestal alleen gebruikt bij oliegekoelde transformatoren.

• Elektronische temperatuurregelaars maken gebruik van temperatuursensoren zoals weerstandstemperatuurdetectoren (bijvoorbeeld Pt100, PTC) of thermokoppels. Dankzij hun hoge technologische verfijning, uitgebreide functionaliteit, hoge nauwkeurigheid en gebruiksvriendelijke bediening worden elektronische regelaars nu breed toegepast zowel bij oliegekoelde als drooggetransformatoren.

2.2 Op basis van de installatiemethode: Ingebouwd versus Extern gemonteerd

• Ingebouwde regelaars worden rechtstreeks gemonteerd op de transformatorbeugel (voor eenheden zonder behuizing) of geïntegreerd in de behuizing van de transformator.

• Extern gemonteerde (wandgemonteerde) regelaars worden gemonteerd op muren (voor niet-behuizingseenheden) of bevestigd aan de buitenkant van de transformatorbehousing.

Drooggetransformatoren genereren tijdens het gebruik aanzienlijke warmte, laagfrequente trillingen en elektromagnetische storingen - omstandigheden die ingebouwde temperatuurregelaars die op beugels of binnen behuizingen zijn geïnstalleerd, ernstig beïnvloeden.

Het is bekend dat elektronische componenten, net als drooggetransformatoren zelf, een eindige "thermische levensduur" hebben. De methode van ingebouwde installatie vermindert aanzienlijk de levensduur en betrouwbaarheid van de regelaar. Daarentegen bieden extern gemonteerde regelaars effectieve isolatie van deze ruige omgeving, waardoor er betere bescherming en levensduur wordt gegarandeerd.

3. TTC Serie Drooggetransformatortemperatuurregelaar

JB/T 7631-94 “Weerstandsthermometers voor Transformatoren” is een standaard die in 1994 werd uitgevaardigd door China’s Ministerie van Machinebouw, specifiek voor temperatuurindicatoren en -regelaars die worden gebruikt bij drooggetransformatoren. Het omvat eisen van GB/T 13926-92 “Elektromagnetische compatibiliteit voor industriële procesmeet- en regelapparatuur.”

De TTC serie temperatuurregelaars voldoet aan de bijgewerkte standaard GB/T 17626-1998 “Elektromagnetische compatibiliteit – Test- en metingstechnieken” (equivalent aan IEC 61000-4:1995).

3.1 Werking

3.1 Schakelingsschema & Temperatuurmetingsprincipes (Pt100 en PTC)

De Pt100 temperatuursensor werkt op het principe dat de elektrische weerstand ongeveer lineair varieert met de omgevingstemperatuur. Zoals weergegeven in de weerstand-temperatuurcurve (rechts), neemt de weerstand van een Pt100 platinaresistor gestaag en bijna lineair toe naarmate de temperatuur stijgt.

De temperatuurregelaar maakt gebruik van dit kenmerk om continu en nauwkeurig temperatuurmonitoren van de transformator te bieden. De getoonde temperatuurwaarde is direct afkomstig van metingen die door de Pt100-sensor worden genomen.

Vanwege de uitstekende reproduceerbaarheid en één-op-één-relatie tussen weerstand en temperatuur, stelt de Pt100 precieze puntsgewijze temperatuurmetingen in staat, meestal met een nauwkeurigheidsklasse van 0,5.

3.2 Zorgen voor nauwkeurigheid van Pt100 temperatuurmetingen

De Pt100 temperatuursensor kan worden aangesloten in twee-, drie- of vierdraadconfiguraties. In de meeste industriële temperatuurcontroletoepassingen wordt de driedraadverbinding gebruikt omdat deze effectief meetfouten veroorzaakt door de weerstand van de leidingdraden compenseert.

Bijvoorbeeld: het versterkerschakeling is meestal een Wheatstonebrug. Tijdens de productie en kalibratie worden kortsluiters gebruikt voor aanpassing. Echter, in de echte wereld, wanneer sensorkabels worden aangesloten, introduceert hun inherente weerstand meetfouten. De driedraadconfiguratie minimaliseert deze fout door de brugschakeling te balanceren.

Hoewel de Pt100 weerstand-temperatuurcurve bijna lineair is, is het niet perfect lineair. Om de nauwkeurigheid te verbeteren, verdelen onze temperatuurregelaars de 0–200°C Pt100 weerstand-temperatuurcurve in vijf segmenten. Binnen elk segment wordt een rechte lijn gebruikt om de werkelijke curve te benaderen door middel van lineaire fitting, waardoor de algehele meetnauwkeurigheid aanzienlijk wordt verbeterd.

3.3 PTC Thermistor als alternatieve sensor in TTC-300 serie regelaars

De PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor is een andere temperatuursensor die wordt gebruikt in onze TTC-300 serie transformatortemperatuurregelaars. PTC thermistoren zijn gemaakt van bariumtitanate gebaseerde polycristallijne keramische materialen, gedopt om specifieke "trip" of "schakel" temperaturen te bereiken.

In tegenstelling tot platina weerstanden (Pt100), vertonen PTC thermistoren een duidelijk niet-lineair gedrag: hun weerstand blijft relatief stabiel bij lagere temperaturen, maar ondergaat een scherpe, bijna trapsgewijze toename zodra de temperatuur een vooraf gedefinieerde drempel bereikt - bekend als het Curie-punt of actietemperatuur. Deze eigenschap wordt geïllustreerd in de weerstand-temperatuurcurve hieronder.

Zoals getoond, verandert de PTC-weerstand weinig met de temperatuur onder de actietemperatuur. Wanneer de temperatuur echter deze kritische waarde nadert en overschrijdt, neemt de weerstand dramatisch toe - vaak met meerdere ordes van grootte.

Het werkingsprincipe van PTC-gebaseerde temperatuurdetectie is om deze plotselinge weerstandsverandering te detecteren om te bepalen of een specifiek temperatuurdrempelpunt is bereikt. Daarom kunnen PTC-sensoren slechts één temperatuurpunt aangeven - ze kunnen geen continue, volledige temperatuurmetingen leveren zoals de Pt100.

Onze producten maken gebruik van deze aan/uit-eigenschap van PTC-sensoren om overtemperatuuralarmen en tripbescherming voor transformatoren te implementeren. Om productconsistentie, betrouwbaarheid en hoge kwaliteit te waarborgen, gebruiken we PTC-componenten van Siemens–Matsushita Electronic Components Co., Ltd.

3.4 TC Temperatuurdetectie Principe

De temperatuurregelaar verkrijgt temperatuursignalen van zowel PTC- als Pt100-sensoren via zijn interne circuit en gebruikt logische oordeelsvorming om te bepalen of een overtemperatuuralarm of een overtemperatuurtripsignaal moet worden geactiveerd. Dit dubbele beschermingsmechanisme voorkomt effectief falen van actie of vals alarm.

De temperaturen van de transformatorwindingen (fasen A, B, C) en kern (D) worden bewaakt met Pt100- en PTC-sensoren. Naarmate de temperatuur verandert, verandert ook de weerstand van deze sensoren. De regelaar zet deze weerstand om in een spanningssignaal, dat vervolgens wordt verwerkt via filtering, analoog-digitaal (A/D) conversie en geavanceerde algoritmen om de corresponderende temperatuurwaarde te berekenen.

Op basis van deze twee soorten temperatuurinputs:

• Toont de regelaar het kanaalnummer en de real-time temperatuurwaarde op het frontpaneelscherm.

• Gelijktijdig past hij logische algoritmen toe om de gemeten temperatuur te vergelijken met door de gebruiker gedefinieerde setpoints. Als de temperatuur de drempel overschrijdt, activeert de regelaar de juiste uitgangen - zoals het starten/stuiten van koelventilatoren, het activeren van alarmen of het initiëren van een tripsignaal.

Gebruikers kunnen systeemparameters configureren - inclusief start/stop temperaturen voor ventilatoren, oververhittingsalarmdrempels voor de kern en andere instellingen - via de frontpaneelknoppen.

Bovendien voert het systeem continu zelfdiagnostiek uit. Bij een sensorelektronische storing of interne hardwarefout in de temperatuurregelaar, geeft het onmiddellijk auditieve en visuele alarmen af, samen met een foutsignaal om de operators te waarschuwen.