Kako TTC niz suhih transformatora za kontrolu temperature sprečava pregrejavanje transformatora

1. Funkcija kontrolera temperature transformatora

Danas se transformatori uglavnom dele na dve vrste: masno-zalihe i suhi transformatori. Suhi transformatori se široko koriste u elektrane, podstacje, aerodrome, železnice, inteligentne zgrade i pametne stanovničke zajednice zbog mnogo prednosti - kao što su inherentna sigurnost, otpornost na vatru, nula zagađenje, održavanje bez održavanja, niske gubitke, minimalna delimična razlaganja i dug životni vek.

Jedna od ključnih prednosti suhih transformatora je njihov projektovan životni vek, koji obično premaše 20 godina. Duže operativno vreme, niže ukupne troškove posjedovanja. U praksi, sigurno funkcionisanje i dugotrajnost suhog transformatora veoma zavise od pouzdanosti njegovih vitkova. Jedan od glavnih uzroka kvariranja transformatora je degradacija izolacije usled prekomernih temperatura vitkova, koje prevazilaze toplinsku izdržljivost materijala za izolaciju.

Takođe, životni vek suhog transformatora je općenito ograničen njegovim "toplinskim životom". Da bi se maksimalno iskoristio operativni vek, neophodno je nadgledati temperaturu vitkova pomoću sistema kontrole temperature i primjeniti pravočasne zaštitne mere - kao što su prisilno hlađenje ili upozorenja - kada je potrebno.

2. Vrste kontrolera temperature transformatora

2.1 Prema metodi senziranja temperature: Mhanički vs. Elektronski

• Mhanički kontroleri temperature su tipično uređaji ekspanzivnog tipa koji koriste napunjeni naftom sferoid kao element za senziranje, koji funkcionisu na principu termalne ekspanzije i kontrakcije. Zbog njihove grube naftne sfere i nepraktične instalacije, obično se koriste samo na masno-zalihim transformatorima.

• Elektronski kontroleri temperature koriste senzore temperature kao što su otporni termometri (npr., Pt100, PTC) ili termopare. Zahvaljujući svojoj visokoj tehnološkoj sofisticiranosti, kompleksnim funkcijama, visokoj preciznosti i korisnički prijateljskom operaciji, elektronski kontroleri su danas široko primenjeni kako na masno-zalihim tako i suhim transformatorima.

2.2 Prema metodi instalacije: Ugrađeni vs. Spoljašnji montirani

• Ugrađeni kontroleri su direktno montirani na okvir transformatora (za jedinice bez kućišta) ili integrirani u kućište transformatora.

• Spoljašnji montirani (zidni) kontroleri su instalirani na zidove (za jedinice bez kućišta) ili fiksirani na spoljašnju površinu kućišta transformatora.

Suhim transformatorima tokom rada generišu značajnu toplinu, niskougaone vibracije i elektromagnetnu interferenciju - uslove koji ozbiljno utiču na ugrađene kontrole temperature instalirane na okvire ili unutar kućišta.

Dobro poznato je da elektronski komponenti, kao i sami suhi transformatori, imaju ograničen "toplinski život". Metoda ugrađene instalacije značajno smanjuje životni vek i pouzdanost kontrolera. S druge strane, spoljašnji montirani kontroleri efektivno izolirani od ovog teškog okruženja, osiguravaju bolju zaštitu i dugotrajnost.

3. TTC serija suhih transformatora kontroler temperature

JB/T 7631-94 “Otporni termometri za transformatore” je standard izdani od Ministarstva mašinstva Kine 1994. godine, specifično za indikatore temperature i kontrolere koristi se sa suhim transformatorima. Uključuje zahtjeve iz GB/T 13926-92 “Elektromagnetska kompatibilnost za industrijsko procesno merenje i kontrolnu opremu.”

Kontroleri temperature TTC serije su u skladu sa ažuriranim standardom GB/T 17626-1998 “Elektromagnetska kompatibilnost – Testiranje i tehnički postupci” (ekvivalent IEC 61000-4:1995).

3.1 Radni princip

3.1 Shema bloka i principi senziranja temperature (Pt100 i PTC)

Senzor temperature Pt100 radi na principu da njegova električna otpornost linearno menja sa okružnom temperaturom. Kao što je prikazano na krivulji otpornost-temperatura (desno), otpornost platinske otpornosti Pt100 stalno i skoro linearno raste dok temperatura raste.

Kontroler temperature koristi ovu karakteristiku kako bi pružio kontinuiran i tačan nadzor temperature transformatora. Prikazana vrednost temperature izvlači se direktno iz merenja senzora Pt100.

Zahvaljujući svojoj odličnoj ponovljivosti i jedan-kroz-jedan odnos između otpornosti i temperature, Pt100 omogućava tačno tačkovno merenje temperature, obično dostižući klasu tačnosti od 0.5.

3.2 Osiguranje tačnosti merenja temperature Pt100

Senzor temperature Pt100 može biti spojen u dvokabelni, trikabelni ili četvorokabelni konfiguracije. U većini industrijskih aplikacija za kontrolu temperature, koristi se trikabelni spoj jer efektivno kompenzira greške merenja koje dovode otpornost kabela.

Na primer: pojačavajući krug je obično Most Vitstona. Tijekom proizvodnje i kalibracije, koriste se mostovi za prilagodbu. Međutim, u stvarnom radu, kada se spoje kablovi senzora, njihova intrinzična otpornost dovodi do grešaka merenja. Trikabelni spoj minimizira tu grešku balansirajući most krug.

Iako je Pt100 rezistivno-temperaturna kriva gotovo linearna, nije potpuno linearna. Da bi se povećala preciznost, naši regulatori temperature deli 0–200°C Pt100 rezistivno-temperaturnu krivu na pet segmenta. Unutar svakog segmenta, prava linija se koristi za aproksimaciju stvarne krive putem linearne aproksimacije, što značajno unapređuje ukupnu preciznost merenja.

3.3 PTC termistor kao alternativni senzor u seriji kontrolera TTC-300

PTC (pozitivni koeficijent temperature) termistor je još jedan senzor temperature koji se koristi u našoj seriji kontrolera temperature transformatora TTC-300. PTC termistori su izrađeni od polikristalnih keramičkih materijala baziranih na barijum titanatu, dopiranih kako bi se postigli specifični "prekidi" ili "točke preključivanja" temperature.

Na razliku od platinskih otpornika (Pt100), PTC termistori pokazuju značajno nelinearno ponašanje: njihov otpor ostaje relativno stabilan pri nižim temperaturama, ali podvrgne se oštom, skoro stepenoj porastu kada temperatura dostigne predodređenu prag – poznat kao točka Kurija ili akcijska temperatura. Ova karakteristika je ilustrovana u donjoj rezistivno-temperaturnoj krivoj.

Kao što je prikazano, ispod akcijske temperature, otpor PTC malo se menja s temperaturom. Međutim, kada temperatura približi i premaši ovu ključnu tačku, otpor dramatično raste – često za nekoliko redova veličine.

Princip rada PTC temeljene detekcije temperature je da otkrije ovu iznenadnu promenu otpora kako bi se utvrdilo da li je dosegnuta određena prag temperatura. Stoga, PTC senzori mogu samo indicirati jednu temperaturnu tačku – ne mogu pružiti kontinuirane, cijelog opsega temperaturne mere kao Pt100.

Naši proizvodi ispoljavaju ovu karakteristiku uključivanja/isključivanja PTC senzora kako bi implementirali alarme prekomjerne temperature i zaštitu od prekomjerne temperature za transformatore. Da bismo osigurali konzistentnost, pouzdanost i visoku kvalitetu proizvoda, koristimo PTC komponente dobavljene od Siemens–Matsushita Electronic Components Co., Ltd.

3.4 Princip detekcije temperature TC

Regulator temperature prihvata signale temperature sa oba PTC i Pt100 senzora preko svoje unutrašnje šeme i koristi logičko sudjenje kako bi se odredilo treba li aktivirati alarm prekomjerne temperature ili signal prekidanja zbog prekomjerne temperature. Ovaj dualni sistem zaštite efektivno sprečava neuspjeh u djelovanju ili lažno aktiviranje.

Temperature zavojaka transformatora (faze A, B, C) i jezgre (D) nadgledaju se pomoću Pt100 i PTC senzora. Kako temperatura mijenja, otpor ovih senzora se također menja. Regulator pretvara taj otpor u voltan signale, koji se zatim obrađuju filtriranjem, analognim-digitalnim (A/D) konverzijom i naprednim algoritmima kako bi se izračunala odgovarajuća vrednost temperature.

Na osnovu ovih dva tipa temperaturnih ulaza:

• Regulator prikazuje broj kanala i vreme temperature na ekranu na frontalnoj strani.

• Istovremeno, primenjuje logičke algoritme kako bi uporedio izmerenu temperaturu sa definisanim pragom korisnika. Ako temperatura premaši taj prag, regulator aktivira odgovarajuće izlaze – poput pokretanja/stavljanja u stanje mirovanja hladnjaka, aktiviranja alarma ili iniciranja komande prekidanja.

Korisnici mogu konfigurisati parametre sistema – uključujući temperature pokretanja/stavljanja u stanje mirovanja hladnjaka, pragove alarma prekomjerne temperature jezgre i druge postavke – putem dugmića na frontalnoj strani.

Dodatno, sistem neprekidno vrši samodiagnosticu. U slučaju greške senzora ili internog hardverskog problema unutar regulatora temperature, odmah emituje audio i vizualne alarmove zajedno sa signalom greške kako bi se upozorio operatori.