Kompletter Leitfaden für Wicklungstemperaturanzeiger

Öl- und Wicklungstemperatur sind kritische Parameter, die in Leistungs- und Verteilungstransformatoren gemessen werden. Eine zuverlässige und genaue Temperaturmessung sorgt für eine längere Lebensdauer Ihres Transformators und ist entscheidend für die Erhaltung des allgemeinen Zustands der Anlage. Temperaturmessgeräte werden in der Regel zur Anzeige der Oberöl- oder Wicklungstemperatur verwendet, beides kritische Parameter, die in einem Transformator gemessen werden müssen.

Sie werden in der Branche üblicherweise als Öltemperaturindikatoren (OTI) und Wicklungstemperaturindikatoren (WTI) bezeichnet. Elektrizitätsversorgungsunternehmen setzen Öl- und Wicklungstemperaturindikatoren häufig ein, um Alarm- und Kontrollsignale zu erzeugen, die zur Aktivierung der Kühlungssteuerungssysteme eines Transformators verwendet werden. Die Aufrechterhaltung ordnungsgemäßer Kühlkontrollen kann auch die Lebensdauer des Transformators über die typische Lebenserwartung hinaus verlängern.

Es gibt eine Vielzahl verschiedener Arten von Öl- und Wicklungstemperaturanzeigern (OTI/WTI) auf dem Markt, je nach Größe und Funktionalität, die für Leistungstransformatoren erforderlich sind. Die Anzeiger können rein mechanisch sein oder über integrierte Kontakte und Elektronik verfügen, um eine zusätzliche Alarmfunktion zu bieten.

Fernmontierte Wicklungstemperaturanzeiger

Fernmontierte OTI/WTI-Einheiten werden für größere Transformatoren verwendet, bei denen aufgrund ihrer Größe die obere Ölwanne oder -tasche vom Boden aus nicht zugänglich ist, so dass die Temperaturanzeige schwer zu sehen ist. Die Temperaturmessbirne ist in einer Tasche angebracht, die im Allgemeinen schwer zu erreichen ist, und das Gehäuse des Anzeigers ist in Augenhöhe an einer anderen Stelle des Transformators angebracht.

Eine Kapillare verbindet den Temperaturfühler mit dem Gehäuse des OTI/WTI-Anzeigers, das die Messskala enthält. Diese Kapillare ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, die sich bei steigender Temperatur ausdehnt und einen Zeiger auf der Zifferblattfläche bewegt. Der Mechanismus, der den Zeiger antreibt, ist eine von zwei Technologien, die typischerweise für diese Anwendung verwendet werden, entweder die Balg- oder die Rohrfedertechnologie. Beide haben ihre eigenen Vorteile und sind seit vielen Jahrzehnten im Einsatz.

Direkt montierte Öl- und Wicklungstemperaturanzeiger

Direkt montierte OTI/WTI werden in der Regel für kleinere Niederspannungstransformatoren gewählt, bei denen der Temperaturanzeiger direkt in das Isolieröl getaucht werden kann. Diese Geräte können vom Benutzer in Augenhöhe an der Stelle, an der sie montiert sind, leicht abgelesen werden. Diese Temperaturanzeiger werden in Bimetalltechnik hergestellt. Das Prinzip dahinter ist die Verwendung von zwei unterschiedlichen Metallen, die sich unterschiedlich schnell ausdehnen, um den Zeiger auf der Skala anzutreiben.

Windungsgradient in Leistungstransformatoren

Die Messung der Oberöltemperatur in einem Transformator gibt einen guten Hinweis auf den allgemeinen Betriebszustand des Transformators. Das Oberöl weist im Allgemeinen das höchste Temperaturprofil im Transformator auf, abgesehen von der Messung der direkten Wicklung auf Temperatur-Hotspots.

Während das Oberöl einen guten Hinweis auf die höchste Temperatur im Transformatorenkessel gibt, ändert sich die Gesamttemperatur des Öls nur sehr langsam, da es ein hervorragender Isolator ist und eine große thermische Masse hat. Die Simulation der Wicklungstemperatur vermittelt eine genauere Vorstellung von der Temperatur innerhalb der Wicklungen als die Temperatur des oberen Öls. Die Transformatorwicklungen sind der Ort, an dem die Wärme erzeugt wird, und weisen daher die höchsten Temperaturen auf. Erhöhte Temperaturen in den Wicklungen führen zu einer beschleunigten Alterung und können einen Ausfall der Isolierung signalisieren oder einen Fehlerzustand anzeigen.

Abhängig von der Art oder Technologie des Wicklungstemperaturanzeigers, der in Ihrem Leistungstransformator verwendet wird, kann die Wicklungstemperatur mit dem Stromwandler (CT) Current auf verschiedene Weise simuliert werden. Dazu gehört die Simulation im Gerät selbst, durch die Verwendung einer beheizten Wanne oder einer Wärmeplatte. Simulierte Wicklungstemperaturschemata eignen sich hervorragend, da sie auch bei älteren Transformatoren nachgerüstet werden können und nicht nur bei der Herstellung installiert werden, wie andere Hot-Spot-Lösungen, z. B. Glasfasertechnik.

Die Kombination aus Öltemperatur (oben und unten) und direkter Wicklung kann ein hochgenaues thermisches Modell für jeden Leistungstransformator liefern. Dies bildet die Grundlage für die Berechnung des Lastprofils für den Transformator. Es wird geschätzt, dass jeder Temperaturanstieg um 6-8 Grad die Lebensdauer des Transformators ungefähr verdoppelt. Dies wird die geschätzte Lebensdauer des Transformators drastisch verkürzen, wenn es zu einem thermischen Durchgehen kommt.

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

Wicklungstemperatursensoren

Zusätzlich zu den traditionellen Wicklungstemperaturindikatoren kann die Wicklungstemperatur auch mit einem Widerstandstemperaturmessgerät (RTD) oder mit faseroptischen Wicklungstemperatursensoren gemessen werden.

Zu den am häufigsten verwendeten Widerstandstemperaturmessgeräten (RTD) gehören Pt100-Sensoren oder Pt100-Sensorsimulationen. Diese Sensoren können mit den oben erwähnten Methoden der Wicklungssimulation oder mit einem Leistungstransformator-Monitor verwendet werden.

Faseroptische Wicklungstemperatursensoren sind eine Alternative zu herkömmlichen Wicklungstemperaturindikatoren und werden bei der Herstellung von Leistungstransformatoren in die Wicklungen eingesetzt. Dies ist eine der genauesten Methoden zur Messung der Wicklungstemperatur in Echtzeit.