Hvordan forebygger TTC-serien av transformatorer for tørrelastet temperaturkontroll at transformatorer overhetes

1. Transformer temperaturkontrolleres funksjon

I dag er strømtransformatorer hovedsakelig inndelt i to typer: oljevannet og tørre transformatorer. Tørre transformatorer brukes vidt utbredt i kraftverk, understasjoner, flyplasser, jernbaner, intelligente bygninger og smarte boligområder på grunn av sine mange fordeler – som innebygd sikkerhet, flammebestandighet, null forurensning, drift uten vedlikehold, lav tap, minimal delvis utslipp og lang levetid.

En viktig fordel med tørre transformatorer er deres designlevetid, som vanligvis overstiger 20 år. Jo lengre operasjonslevetiden, jo lavere den totale eierkostnaden. I praksis avhenger trygg drift og varig levetid til en tørr transformator stort sett av spolerens pålitelighet. En av de primære årsakene til transformatorfeil er isolasjonens nedbryting som følge av at spolerens temperatur overstiger det termiske tålighetsgrensen for isolasjonsmaterialet.

Videre er tjenestenheten til en tørr transformator generelt begrenset av dens "termiske liv". For å maksimere operasjonslevetiden er det essensielt å overvåke spolerens temperatur ved hjelp av et temperaturreguleringssystem og implementere nødvendige beskyttelsesforanstaltninger – som tvunget kjøling eller alarmvarsel – når det er nødvendig.

2. Typer transformer temperaturkontroller

2.1 Etter temperaturmålemetode: Mekanisk vs. Elektronisk

• Mekaniske temperaturkontroller er typisk utvidelsesenheter som bruker en oljeutfylt pule som måleenhet, og fungerer basert på prinsippet om termisk utvidelse og kontraksjon. På grunn av sin klumpete oljepule og ubehagelige installasjon, blir de vanligvis bare brukt på oljevannede transformatorer.

• Elektroniske temperaturkontroller bruker temperatursensorer som motstandstemperaturelement (f.eks. Pt100, PTC) eller termoelement. På grunn av deres høye teknologiske nivå, omfattende funksjonalitet, høy nøyaktighet og brukervennlige operasjon, brukes elektroniske kontroller nå vidt ut i både oljevannede og tørre transformatorer.

2.2 Etter installasjonsmetode: Innbygd vs. Eksternt montert

• Innbygde kontroller monteres direkte på transformatorens klemspor (for enheter uten omslutning) eller integreres i transformatorens omslutning.

• Eksternt monterte (veggmonterte) kontroller monteres på vegger (for enheter uten omslutning) eller fastsettes på ytre overflaten av transformatorens omslutning.

Tørre transformatorer genererer betydelig varme, lavfrekvent vibrasjon og elektromagnetisk støy under drift – forhold som alvorlig påvirker innbygde temperaturkontroller montert på klemspor eller inni omslutninger.

Det er velkjent at elektroniske komponenter, som tørre transformatorer selv, har en endelig "termisk liv". Innbyggingen reduserer signifikant kontrollerens tjenestenhet og pålitelighet. I motsetning til dette, er eksternt monterte kontroller effektivt isolert fra dette hardføre miljøet, noe som sikrer bedre beskyttelse og varig levetid.

3. TTC-serien tørr transformator temperaturkontroller

JB/T 7631-94 “Motstandstemperaturelement for transformatorer” er en standard utstedt av Kinas Ministerium for maskinindustri i 1994, spesielt for temperaturindikatorer og -kontroller som brukes med tørre transformatorer. Den inkluderer krav fra GB/T 13926-92 “Elektromagnetisk kompatibilitet for industrielle prosessmålings- og styringsutstyr.”

TTC-seriens temperaturkontroller er i samsvar med den oppdaterte standarden GB/T 17626-1998 “Elektromagnetisk kompatibilitet – Testing og måleteknikker” (tilsvarende IEC 61000-4:1995).

3.1 Arbeidsprinsipp

3.1 Kretsblokkdiagram & Temperaturmåleprinsipper (Pt100 og PTC)

Pt100 temperaturelement fungerer basert på prinsippet at dets elektriske motstand forandres omtrent lineært med omgivende temperatur. Som vist i motstand–temperaturkurven (høyre), øker motstanden til en Pt100 platinmotstand stabil og nesten lineært med økende temperatur.

Temperaturkontrolleren utnytter denne egenskapen for å gi kontinuerlig, nøyaktig temperaturmåling av transformator. Vist temperaturverdi er direkte avledet fra målinger utført av Pt100-elementet.

På grunn av dens fremragende repetitivitet og en-til-en korrespondanse mellom motstand og temperatur, gjør Pt100 nøyaktig punkt-for-punkt temperaturmåling mulig, vanligvis med en nøyaktighetsklasse på 0.5.

3.2 Sikring av Pt100 temperaturmåling nøyaktighet

Pt100 temperaturelement kan kobles i to-tråds, tre-tråds eller fire-tråds konfigurasjon. I de fleste industrielle temperaturkontrollapplikasjoner brukes tre-trådsforbindelsen fordi den effektivt kompenserer for målefeil forårsaket av ledningsmotstand.

For eksempel: forsterkerkretsen er typisk en Wheatstonebro. Under produksjon og kalibrering brukes kortslutningslenker for justering. Imidlertid, i reell drift, når sensorledninger kobles, introduserer deres innebygde motstand målefeil. Tre-tråds konfigurasjonen minimiserer denne feilen ved å balansere brokretsen.

Selv om Pt100 motstand-temperaturkurven er nesten lineær, er den ikke helt lineær. For å forbedre nøyaktigheten, deler våre temperaturregulatører Pt100 motstand-temperaturkurven for 0–200°C inn i fem segmenter. Inne i hvert segment brukes en rett linje til å tilnærme den faktiske kurven gjennom lineær tilpasning, noe som betydelig forbedrer totalmålingsnøyaktigheten.

3.3 PTC-termostor som alternativ sensor i TTC-300-serien regulatører

PTC (Positive Temperature Coefficient) termostor er en annen temperatursensor som brukes i vår TTC-300-serie transformer temperaturregulatører. PTC-termostorer er laget av bariumtitansbaserede polycrystalline keramiske materialer, dopet for å oppnå spesifikke "trip" eller "skifte" temperaturer.

I motsetning til platinmotstandere (Pt100) viser PTC-termostorer en distinkt ikkelineær atferd: deres motstand forblir relativt stabil ved lavere temperaturer, men gjennomgår en skarp, nesten trinnvis økning når temperaturen når en forhåndsdefinert terskel—kjent som Curie-punktet eller handlings Temperatur. Dette trekket er illustrert i motstand-temperaturkurven nedenfor.

Som vist, endres PTC-motstanden lite med temperaturen under handlingstemperaturen. Når temperaturen nærmer seg og overstiger dette kritiske punktet, øker imidlertid motstanden dramatisk—ofte med flere størrelsesordener.

Arbeidsprinsippet for PTC-basert temperaturdeteksjon er å detektere denne abrupte motstandsendringen for å bestemme om en spesifikk temperaturelskelt er nådd. Dermed kan PTC-sensorene bare indikere et enkelt temperaturpunkt—de kan ikke gi kontinuerlige, fullskala temperaturmålinger som Pt100.

Våre produkter utnytter denne på/av egenskapen til PTC-sensorene for å implementere overtemperaturalarmer og tripbeskyttelse for transformatorer. For å sikre produktkonsekvens, pålitelighet og høy kvalitet, bruker vi PTC-komponenter fra Siemens–Matsushita Electronic Components Co., Ltd.

3.4 TC temperaturmålingsprinsipp

Temperaturregulatøren henter temperatur-signaler fra både PTC- og Pt100-sensorene gjennom sitt interne kretssystem og bruker logisk vurdering for å bestemme om det skal utløses en overtemperaturalarm eller en overtemperatur trip-signal. Dette dobbeltsikringssystemet forebygger effektivt manglende handling eller falsk utløsning.

Temperaturen på transformatorvindingene (fas A, B, C) og kjernen (D) overvåkes ved hjelp av Pt100- og PTC-sensorene. Som temperaturen endres, endres også motstanden til disse sensorene. Regulatøren konverterer denne motstanden til et spenningsignal, som deretter behandles gjennom filtrering, analog-digital (A/D) konvertering, og avanserte algoritmer for å beregne den tilsvarende temperaturen.

Basert på de to typene temperaturinndata:

• Viser regulatøren kanalknummeret og sanntidstemperaturen på frontpanel-skjermen.

• Samtidig anvender den logiske algoritmer for å sammenligne den målte temperaturen mot brukerdefinerte settpunkter. Hvis temperaturen overstiger terskelen, aktiverer regulatøren passende utdata—som start/stopp av kjøleventilatorer, utløsning av alarmer, eller initiering av et trip-kommando.

Brukere kan konfigurere systemparametre—herunder fanestart/slutt-temperaturer, kjernevermodvarmalarm-terskler, og andre innstillinger—via knapper på frontpanelet.

I tillegg utfører systemet kontinuerlig selvdiagnostikk. I tilfelle sensorfeil eller interne hardvarefeil i temperaturregulatøren, utløser det umiddelbart lyd- og visuelle alarmer sammen med en feilmelding for å varsle operatører.