Разуменне ціску, супраціву і валаконна-аптычных тэрмометраў

Надзейная праца Алейны трансфарматар у значнай ступені залежыць ад стабільнасці тэмпературы ўнутранага ізаляцыйнага алею і абмотак. Перагрэў з'яўляецца асноўнай прычынай паскоранага старэння ізаляцыі, пагаршэння прадукцыйнасці і, у рэшце рэшт, паломак. Таму маніторынг тэмпературы з'яўляецца адным з найбольш фундаментальных і важных аспектаў эксплуатацыі і абслугоўвання трансфарматараў. Ад традыцыйных механічных цыферблатаў да сучасных інтэлектуальных валаконна-аптычных сістэм, гісторыя развіцця тэрмометраў — гэта эвалюцыя тэхналогіі маніторынгу трансфарматараў ад пасіўнага назірання да актыўнага ранняга папярэджання.

 

У гэтым артыкуле будуць сістэматычна апісаны распаўсюджаныя тыпы тэрмометраў, якія выкарыстоўваюцца ў алейных трансфарматарах, і прапанаваны падрабязны аналіз іх прынцыпаў працы і сцэнарыяў прымянення.

 

Раздзел 1: «Генеалагічнае дрэва» тэрмометраў — падрабязны агляд трох асноўных тыпаў

У залежнасці ад прынцыпаў вымярэння і месца ўстаноўкі, тэрмометры для алейных трансфарматараў у асноўным падзяляюцца на наступныя тры катэгорыі. Разам яны ўтвараюць трохмерную сетку маніторынгу ад тэмпературы верхняга пласта алею да гарачых кропак абмоткі.

 

1. Тэрмометр ціску (тэрмометр з дыстанцыйным счытваннем)

Прынцып працы: Гэта класічны механічны прыбор, заснаваны на цеплавым пашырэнні/сцісканні і перадачы ціску вадкасці/газу. Сістэма складаецца з трох частак:

 

Тэмпературная лямпа (датчык): Устаўляецца ў алей у верхняй частцы бака трансфарматара, запоўненага тэмпературна-адчувальным асяроддзем (напрыклад, вадкасцю, газам або нізкакіпячай вадкасцю).

 

Капілярная трубка: доўгая тонкая металічная трубка, якая злучае лямпу з галоўкай манометра, запоўненая асяроддзем, якое перадае ціск.

 

Галоўка манометра (індыкатар): мацуецца на сценцы бака трансфарматара або ў шафе кіравання, магчыма, за некалькі метраў ад лямпачкі. Яе асновай з'яўляецца трубка Бурдона — выгнутая эластычная металічная трубка. Калі лямпачка награваецца, змяненне ўнутранага ціску перадаецца праз капіляр на трубку Бурдона, выклікаючы яе дэфармацыю. Гэтая дэфармацыя перамяшчае стрэлку праз рычажны механізм, паказваючы тэмпературу.

 

Асноўныя характарыстыкі:

 

Чыста механічны, не патрабуе знешняга харчавання, выдатная ўстойлівасць да электрамагнітных перашкод, вельмі высокая надзейнасць.

 

Галоўку манометра можна ўсталяваць дыстанцыйна для зручнага лакальнага счытвання паказанняў.

 

Звычайна абсталяваны 1-2 рэгуляванымі кантактамі для сігналізацыі аб перагрэве і функцый адключэння.

 

Дакладнасць і хуткасць водгуку адносна ніжэйшыя ў параўнанні з электроннымі тыпамі, а капілярная трубка схільная да механічных пашкоджанняў.

 

Тыповае прымяненне: асноўная прылада маніторынгу і сігналізацыі тэмпературы верхняга пласта алею, амаль стандартная функцыя ўсіх алейных трансфарматараў.

 

2. Рэзістыўны тэмпературны датчык (RTD, напрыклад, PT100)

Прынцып працы: заснаваны на ўласцівасці змены супраціўлення правадніка з тэмпературай. Найбольш распаўсюджаным адчувальным элементам з'яўляецца плацінавы тэрмометр супраціву, дзе PT100 абазначае супраціўленне 100 Ом пры 0°C. Яго супраціўленне змяняецца дакладна і лінейна з тэмпературай.

 

Кампаненты сістэмы:

 

Плацінавы зонд RTD: усталёўваецца ў тэрмометрычнай калодзежы ў верхняй частцы трансфарматара і пагружаны ў алей.

 

Вымяральны мост і перадатчык: часта інтэграваныя ў інтэлектуальны блок кіравання. Дакладная схема вымярае супраціўленне PT100 і пераўтварае яго ў стандартны сігнал току 4-20 мА або лічбавы сігнал.

 

Асноўныя характарыстыкі:

 

Высокая дакладнасць вымярэнняў, сігналы могуць перадавацца на вялікія адлегласці, добрая перашкодаўстойлівасць.

 

Выхад — гэта стандартны электрычны сігнал, які лёгка інтэгруецца з платформамі аўтаматызацыі, такімі як SCADA (сістэмы дыспетчарскага кіравання і збору дадзеных) і DCS (размеркаваныя сістэмы кіравання) для дыстанцыйнага цэнтралізаванага маніторынгу.

 

Часта ўсталёўваецца побач з тэрмометрам ціску, служачы рэзервовым або больш дакладным сродкам дыстанцыйнага маніторынгу і рэгістрацыі тэмпературы алею.

 

Тыповае прымяненне: выкарыстоўваецца для дыстанцыйнай перадачы і лічбавага маніторынгу тэмпературы верхняга пласта алею, што з'яўляецца асновай сучасных аўтаматызаваных падстанцый без абслугоўвання.

 

3. Сістэма вымярэння тэмпературы абмотак валаконна-аптычных кабеляў (найбольш перадавыя прамыя вымярэнні ў гарачых кропках)

Прынцып працы: На дадзены момант гэта самая прамая і перадавая тэхналогія маніторынгу тэмпературы абмотак. Яна заснавана на фізіцы валаконна-брэгаўскіх рашотак.

 

Датчык з валаконнай брэгаўскай рашоткай (ВБР): перыядычнае змяненне паказчыка праламлення (рашотка) запісваецца ў сегмент спецыяльнага аптычнага валакна з дапамогай лазера. Яго ключавая ўласцівасць: святло пэўнай даўжыні хвалі (даўжыні хвалі Брэга) адлюстроўваецца, і гэтая адлюстраваная даўжыня хвалі лінейна зрушваецца са зменамі тэмпературы (або дэфармацыі) у месцы размяшчэння рашоткі.

 

Працэс вымярэння: Гнуткі валаконна-аптычны кабель з некалькімі датчыкамі ВБР непасрэдна ўстаўляецца паміж ізаляцыйнымі пластамі высакавольтных абмотак у меркаваных найбольш гарачых кропках падчас вытворчасці трансфарматара. Сістэма выпраменьвае шырокапалоснае святло і, аналізуючы пэўную даўжыню хвалі, адлюстраваную ад кожнай рашоткі, можа дакладна і ў рэжыме рэальнага часу атрымліваць абсалютную тэмпературу ў розных кропках абмоткі.

 

Асноўныя характарыстыкі:

 

Прамое вымярэнне тэмпературы гарачай кропкі абмоткі, а не ўскосная ацэнка. Дадзеныя найбольш аўтэнтычныя і надзейныя.

 

Іскробяспечны: аптычнае валакно выраблена з крэмнію, ізалявальнае, устойлівае да высокага напружання і электрамагнітных перашкод, стабільна працуе ў моцных электрамагнітных палях.

 

Размеркаванае вымярэнне: адно валакно можа змяшчаць дзясяткі кропак вымярэння, што дазваляе атрымаць поўную цеплавую карту абмоткі.

 

Ключавы фактар ​​для ацэнкі "дынамічнага рэйтынгу" трансфарматара і тэрміну службы.

 

Тыповае прымяненне: вялікія, крытычна важныя трансфарматары (напрыклад, трансфарматары звышвысокай напругі, пераўтваральныя трансфарматары), інтэлектуальныя падстанцыі, якія патрабуюць кіравання нагрузкай.

 

Раздзел 2: Удакладненне ключавых канцэпцый - тэмпература верхняга пласта алею ў параўнанні з тэмпературай абмоткі

Гэта найважнейшая канцэпцыя і адпраўная кропка для выбару тыпаў тэрмометраў.

 

Тэмпература верхняга пласта алею: вымярае тэмпературу алею ў верхняй частцы бака. Яна адлюстроўвае агульную цеплавую нагрузку трансфарматара, але мае цеплавую затрымку. Пры змене нагрузкі хутчэй за ўсё змяняецца тэмпература абмоткі, а затым тэмпература алею. Гэта вымяраюць тэрмометры ціску і тэрмометры супраціву.

 

Тэмпература гарачай кропкі абмоткі: адносіцца да самай гарачай кропкі ва ўсім трансфарматары, звычайна размешчанай у верхняй частцы нізкавольтнай абмоткі. Гэта найбольш важны параметр, які вызначае хуткасць старэння ізаляцыі і грузападымальнасць. Традыцыйныя метады не могуць вымераць яе непасрэдна, замест гэтага выкарыстоўваецца індыкатар тэмпературы абмоткі (WTI), які мадэлюе/ацэньвае яе з дапамогай «тэмпературы верхняга пласта алею + карэкцыі току». Вымярэнне валаконна-аптычнымі метадамі — адзіная тэхналогія, якая дазваляе непасрэдна і дакладна вымераць яе.