Hur förhindrar TTC-seriens torrtransformatorstemperaturkontroll överhettning av transformatorn

1. Transformer-temperaturreglators funktion

Idag indelas strömförstärkare huvudsakligen i två typer: oljebärande och torrtransformatorer. Torrtransformatorer används omfattande i kraftverk, ombordssättningar, flygplatser, järnvägar, intelligenta byggnader och smarta bostadsområden på grund av sina många fördelar—som inbyggd säkerhet, brandbeständighet, nollutsläpp, underhållsfri drift, låga förluster, minimal partial utsläppning och lång livslängd.

En viktig fördel med torrtransformatorer är deras designlivslängd, som vanligtvis överstiger 20 år. Den längre driftstiden, desto lägre den totala ägandekostnaden. I praktiken beror den säkra driften och livslängden hos en torrtransformator till stor del på spänningsvindings pålitlighet. Ett av de primära orsakerna till transformatorfel är isoleringsförbättring som orsakas av vindings temperaturer som överskrider det termiska tålighetsgränset för isoleringsmaterial.

Förutom detta begränsas livslängden hos en torrtransformator generellt av dess "termiska liv". För att maximera driftslivslängden är det viktigt att övervaka vindings temperaturen med hjälp av ett temperaturregleringssystem och genomföra skyddsåtgärder—som tvingad uppvärmning eller larmvarningar—när det behövs.

2. Typer av transformer temperaturregulatorer

2.1 Beroende på temperaturmätmetod: Mekanisk vs Elektronisk

• Mekaniska temperaturregulatorer är vanligtvis utvidgningsenheter som använder en oljeutfylld ampull som mätobjekt, fungerande på principen om termisk utvidgning och kontraktion. På grund av sin stora oljeampull och otympliga installation används de vanligtvis endast på oljebärande transformer.

• Elektroniska temperaturregulatorer använder temperaturmätare som resistansbaserade temperaturdetektorer (t.ex. Pt100, PTC) eller termoelement. Tack vare sin höga teknologiska sofistikerade, omfattande funktionalitet, hög noggrannhet och användarvänliga operation används elektroniska regulatorer nu vidt ut både på oljebärande och torrtransformatorer.

2.2 Beroende på installationsmetod: Inbäddad vs Yttre montering

• Inbäddade regulatorer monteras direkt på transformatorns klamring (för enheter utan skal) eller integreras i transformatorns skal.

• Yttre monterade (väggmonterade) regulatorer installeras på väggar (för enheter utan skal) eller fästs på ytan av transformatorns skal.

Torrtransformatorer genererar betydande värme, lågfrekventa vibrationer och elektromagnetisk interferens under drift—förhållanden som påverkar inbäddade temperaturregulatorer installerade på klamringar eller inuti skal allvarligt.

Det är väl känt att elektroniska komponenter, precis som torrtransformatorer själva, har en begränsad "termisk livslängd". Inbäddningsmetoden minskar betydligt regulatorernas livslängd och pålitlighet. I motsats till detta är yttre monterade regulatorer effektivt isolerade från denna hårda miljö, vilket garanterar bättre skydd och livslängd.

3.TTC-serien torrtransformator temperaturregulator

JB/T 7631-94 “Motståndstermometer för transformer” är en standard utfärdat av Kinas ministerium för maskinindustri 1994, specifikt för temperaturindikatorer och -regulatorer som används med torrtransformatorer. Den inkluderar krav från GB/T 13926-92 “Elektromagnetisk kompatibilitet för industriella processmät- och styrsystem.”

TTC-seriens temperaturregulatorer följer den uppdaterade standarden GB/T 17626-1998 “Elektromagnetisk kompatibilitet – Test- och mättekniker” (ekvivalent med IEC 61000-4:1995).

3.1 Arbetsprincip

3.1 Kretsblockdiagram & Temperaturmätprincip (Pt100 och PTC)

Pt100 temperaturmätaren fungerar på principen att dess elektriska motstånd ändras ungefär linjärt med omgivande temperatur. Som visas i motstånds-temperaturkurvan (till höger), ökar motståndet hos en Pt100 platinalegele stadigt och nästan linjärt när temperaturen stiger.

Temperaturregulatorn utnyttjar denna egenskap för att ge kontinuerlig, exakt temperaturövervakning av transformatorn. Visade temperaturvärdet härleds direkt från mätningar gjorda av Pt100-mätaren.

På grund av dess utmärkta återkomstbarhet och ett-till-ett-samband mellan motstånd och temperatur möjliggör Pt100 exakt punkt-till-punkt temperaturmätning, vilket vanligtvis uppnår en noggrannhetsklass på 0.5.

3.2 Säkerställa Pt100 temperaturmätningens noggrannhet

Pt100 temperaturmätaren kan kablas i två-, tre- eller fyrfilskonfigurationer. I de flesta industriella temperaturkontroller används tre-fils anslutningen eftersom den effektivt kompenserar mätfelet orsakat av ledningsmotstånd.

Till exempel: förstärkarkretsen är vanligtvis en Wheatstonebro. Under tillverkning och kalibrering används kortslutningslänkar för justering. Men i riktig drift, när sensorledningar ansluts, introducerar deras inbyggda motstånd mätfel. Tre-fils konfigurationen minimerar detta fel genom att balansera brokretsen.

Även om Pt100 motståndstemperaturkurvan är nästan linjär, är den inte perfekt linjär. För att förbättra noggrannheten delar våra temperaturregulatorer Pt100-motståndstemperaturkurvan mellan 0–200°C in i fem segment. Inom varje segment används en rät linje för att approximera den faktiska kurvan genom linjär anpassning, vilket betydligt förbättrar mätningens totala precision.

3.3 PTC-temperatursensor som alternativ sensor i TTC-300-seriens regulatorer

PTC (Positive Temperature Coefficient) termistor är en annan temperatursensor som används i vår TTC-300-serie av transformer temperaturregulatorer. PTC-termistor tillverkas av bariumtitanatbaserade polycristallina keramiska material, dopade för att uppnå specifika "trip" eller "växlings" temperaturer.

I motsats till platinamotstånd (Pt100) visar PTC-termistor ett tydligt icke-linjärt beteende: deras motstånd förblir relativt stabilt vid lägre temperaturer men ökar skarpt, nästan stegvis, när temperaturen når en fördefinierad tröskel—känd som Curiepunkten eller aktiveringstemperaturen. Detta karaktäristiska beteende illustreras i motståndstemperaturkurvan nedan.

Som visas, ändras PTC-motståndet lite med temperaturen under aktiveringstemperaturen. Men när temperaturen närmar sig och överstiger denna kritiska punkt, ökar motståndet dramatiskt—ofta med flera storleksordningar.

Arbetsprincipen för PTC-baserad temperaturdetektering är att detektera denna abrupta förändring av motstånd för att avgöra om en specifik temperaturtröskel har nåtts. Därför kan PTC-sensorer endast indikera en enskild temperaturpunkt—de kan inte ge kontinuerliga, fulla temperaturmätningar som Pt100.

Våra produkter utnyttjar detta på/av-karakteristika hos PTC-sensorer för att implementera övertemperaturalarmer och trip-skydd för transformer. För att säkerställa produktkonsekvens, tillförlitlighet och hög kvalitet använder vi PTC-komponenter från Siemens–Matsushita Electronic Components Co., Ltd.

3.4 TC Temperaturmätning princip

Temperaturregulatorn hämtar temperaturdata från både PTC- och Pt100-sensorer via sin interna kretsar och använder logisk bedömning för att bestämma om en övertemperaturalarm eller övertemperatur trip-signal ska utlösas. Denna dubbla skyddsmechanism förhindrar effektivt felaktig handling eller falskt utlösande.

Temperaturen i transformatorns vindingsfaser (Fas A, B, C) och kärna (D) övervakas med Pt100- och PTC-sensorer. När temperaturen ändras, ändras också motståndet hos dessa sensorer. Regulatorn konverterar detta motstånd till en spänningsignal, som sedan bearbetas genom filtrering, analog-till-digital (A/D) konvertering och avancerade algoritmer för att beräkna den motsvarande temperaturvärdet.

Baserat på dessa två typer av temperaturinmatningar:

• Visar regulatorn kanalnummer och realtidstemperaturvärde på frontpanelens skärm.

• Samtidigt tillämpar den logiska algoritmer för att jämföra den mätta temperaturen med användardefinierade referensvärden. Om temperaturen överstiger tröskeln aktiverar regulatorn lämpliga utgångar—som start/stopp av kylningsfläktar, utlösande av alarmer eller initiering av en trip-kommando.

Användare kan konfigurera systemparametrar—inclusive start/sluttemperaturen för fläktar, överhettningströsklar för kärnan och andra inställningar—genom knappar på frontpanelen.

Utöver detta utför systemet kontinuerlig självdiagnostics. Vid en sensorfel eller inre hårdvarufel i temperaturregulatorn, utfärdar det omedelbart ljud- och visuella alarmer tillsammans med ett felfordon för att varna operatörerna.