Faseroptische Hot-Spot-Temperaturüberwachung

Genaue Hot-Spot-Temperaturmessungen können dabei helfen, Papierverschlechterungen zu erkennen und zu isolieren, die mit Alterungsfaktoren von Transformatoren zusammenhängen. Ein Anstieg der Stromnachfrage der Verbraucher, auch bekannt als starke Lastspitzen, erhöht die Temperatur in Leistungstransformatoren (Hot Spots) und verstärkt den Abbau des Isolierpapiers.

Überwachung von Hot Spots in Leistungstransformatoren mit faseroptischem Temperatursensor

Diese thermischen Effekte sind ein wesentlicher Bestandteil der Alterung eines Leistungstransformators. [IEEE std. C57.91.1995 / IEC 60076-7:2018] verwenden Arrhenius-Formeln für die Verschlechterung von organischem Isolationsmaterial mit der Zeit und Temperatur.

_{Abbildung 1. Alterungsbeschleunigungsfaktor IEEE, Fundamental Principles of Transformer Thermal Loading and Protection; Joe Perez, ERL Phase Power Technologies, Winnipeg, MB, R3Y 1G4}

Beschreiben Sie die Ursachen für die Bildung von Hot Spots in Transformatoren

Bei der Beschreibung der direkten Temperaturüberwachung der Wicklungen müssen Sie die Gleichstromverluste und die Wirbelstromverluste des axialen und radialen Typs berücksichtigen, die sich in den Transformatorwicklungen abbauen, da die Temperatur nicht gleichmäßig um die Wicklungen herum ist. Bei ölgefüllten Leistungstransformatoren ist das zirkulierende Öl an der Oberseite der Wicklung heißer als an der Unterseite. Die Summe dieser verschiedenen Wärmeableitungsphänomene führt zu "heißen Stellen". Faseroptische Temperatursensoren liefern genaue und schnelle Messwerte (innerhalb von MINUTEN) für diese Temperaturschwankungen bei der direkten Überwachung der Wicklungstemperatur, insbesondere bei Lastspitzen.

Transformatorentemperaturgrenzen

Eine höhere Betriebstemperatur des Transformators wirkt sich direkt auf seinen Alterungsfaktor aus, da sie eine schnellere Zersetzung des Papiers bewirkt.

Bei Überhitzung des Isolierpapiers entstehen Gase, die im Transformatoröl gelöst werden. Diese gelösten Gase sind dafür bekannt, dass sie Teilentladungen verursachen. Weitere Informationen über gelöste Gase und Teilentladung finden Sie in diesem On-Demand-Webinar mit dem Titel, Untersuchung der Unterschiede zwischen gelöstem Gas und Teilentladung.

Die höchste Isolierpapier- und Öltemperatur befindet sich an der heißen Stelle der Wicklung. Der Einsatz von faseroptischen Temperatursensoren trägt dazu bei, dass die Betriebstemperaturen von Leistungstransformatoren stabil bleiben, da sie einen schnelleren Temperaturanstieg ermöglichen.

Wie prüft man die Temperatur im Öl eines Leistungstransformators mit faseroptischen Temperatursensoren?

Die Installation von faseroptischen Temperatursensoren direkt in der Wicklung ist die einzige Möglichkeit, die Temperatur im Öl eines Leistungstransformators zu prüfen. Die direkte Wicklungstemperatur ermöglicht eine schnellere und direkte Überwachung der Wicklungstemperatur. Faseroptische Temperatursensoren helfen dabei, die Ursachen für die Bildung von Hot Spots in Leistungstransformatoren zu finden und die Transformatorenkonstruktion zu verbessern.

Komplettes System zur Überwachung der direkten Wicklungstemperatur

Neben dem faseroptischen Temperatursensor umfasst das komplette System zur Überwachung der direkten Wicklungstemperatur mehrere andere Komponenten, einschließlich Tall Wall Plate (TWP), optische Durchführungen, JBox, Verlängerungen und Monitor. Die Tankwandplatte (TWP) bietet einen geeigneten Befestigungspunkt an der Wand des Transformators, um Ölleckagen zu verhindern. Optische Durchführungen, die auf der Tankwandplatte (TWP) installiert sind, ermöglichen es dem Lichtsignal des Monitors, zur Sensorspitze und zurück zum Monitor zu gelangen. Die Verlängerungen leiten das Signal zurück zum Überwachungsgerät, das das Lichtsignal des Sensors liest und in eine Temperaturmessung umwandelt. Es können auch alle endnutzerspezifischen Funktionen wie Datenprotokollierung, SCADA-Anbindung usw. implementiert werden.

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