变压器绕组热点温度怎么检测

准确测量变压器绕组热点温度是每个操作人员关心的重要问题。

变压器绝缘老化与运行过程中绕组热点温度直接相关。允许操作员计划变压器在铭牌额定值以上的短期和紧急过载不会影响变压器的设计寿命。因此，为了最佳地使用变压器术语过载，准确测量绕组热点温度非常重要。传统的传统的测量变压器绕组温度的方法是一种间接测量方式，即根据热成像计算出的值与负载电流成正比。它不能提供正确的热点温度，特别是在动态负载条件下，因为它的时间常数非常高，因此规划过载时未考虑变压器绝缘的实际老化，这突出了开发了直接实时测量绕组热点温度的方法和仪器。

在20世纪80年代和90年代，各种光纤传感器被介绍到不同的工作原理。最初，主要问题是介电故障和易碎设备导致在搬运或安装过程中损坏。它有经过适当的修改，现已成为一种可靠、准确的仪器提供实时绕组热点温度，使变压器能够最佳过载以满足在不影响或降低其设计寿命的情况下波动的负荷需求众所周知，变压器老化主要是三个参数的时间函数：温度、湿度，以及氧含量。矿物油氧化导致变压器寿命降低，油氧化是一种功能油中的水分和氧含量。具有现代化的石油保存系统（例如储油柜）和油中的抗氧化剂、水分和氧气对变压器老化的贡献很大控制或最小化，从而使绕组热点温度成为变压器老化。让我们看看当绕组热点温度超过设计极限。

在这一点上，有必要看看iec-60076中规定的温升限值。

IEC-60076温度限制：

年平均温度–20°C

最高环境温度–40°C

顶油温升–60°C

平均绕组温升–65°C

平均绕组温度上升（OD冷却）–70°C

正常纸张的老化率为1.0–98°C

TUP（热升级纸（TUP））的老化率为1.0–110°C

在短时紧急负荷超过铭牌额定值时，如果卷绕热点温度超过140°C，纸张含水量为2%时发生。如果水分含量越高，即使在较低的温度下，气泡也会开始产生。这显然会降低介电性能，可能导致介质失效。热点温度与绝缘。纤维素纸绝缘的正常设计寿命是在98°C，而热升级纸的温度为110°C。对于长期紧急装载，主要关注的是变压器老化。绕组热点温度每升高6°C，寿命缩短一半。这个反过来也一样。如果变压器在92°C（104°C）的绕组热点温度下运行对于带tup的变压器，设计寿命可达60年。因此，考虑到动态负载/需求变化在变压器上，考虑到实际热点，变压器可以优化和智能过载变压器的温度不会降低设计寿命。但是，在变压器负载超过铭牌额定值时，必须考虑IEC-60076-07的表4紧急加载，以确保绕组热点温度不超过规定极限。因此，绕组热点温度是操作人员最关心的问题。它让操作者知道变压器老化，因此操作员可以在不降低设计寿命的情况下评估短期过载的风险。

三、绕组温度测量方法

a.常规方法（上层油温测温）

这是我们通常在大多数使用中的变压器中发现的常规方法。额定绕组热点高于顶油的上升通常是由平均绕组和平均油之间的温差引起的温度。然后，将此差额乘以热点系数，以说明接近尾声时的额外损失。缠绕。该热点系数通常使用工厂热运行测试结果进行估算。对于给定的负载电流，假设平均油温和平均绕组温度之间的差异在所有操作条件，这可能不是真的。此方法和用于不同冷却条件的指数为在iec和ieee中普遍使用和规定。

测量方法假设如下：

油箱内的油温从堆芯/线圈组件的底部到顶部呈线性上升。假设绕组上任何位置的导体温升线性、平行增加使油温升高，与直线之间有恒定的差。热点系数（H）取决于各种因素，如绕组类型和设计、短路阻抗，变压器尺寸等。在温升试验期间评估或计算。h的值可以是任何介于1.1到2.0之间。对于配电变压器，假定为1.1，而对于（介质）则假定为1.3&大型）电力变压器。温度元件，即热球，被放置在装满顶层油的热电偶井中。模拟绕组温度梯度，热电偶套管还配有加热器元件，由套管安装的CT输入供电，电流与负载电流成正比。灯泡里充满了一种热系数很大的液体膨胀，并通过毛细管连接到测量装置（刻度盘）中的螺旋缠绕配料管仪表）。当料管因温度升高而膨胀时，料管将展开，从而移动指针在百分表刻度上。

因此，绕组热点温度由实际的最高油温加上与负载。这假设冷却管道顶部的油温与顶部油温相同在靠近油箱顶部的充油保温井中测量。然而，这是引入不精确性的地方。该模型在国际上得到广泛应用，并在iec/ieee中得到描述，不足以正确模拟绕组热点温度，特别是在动态负载条件下。主要原因包括冷却管道中的油温可能远高于最高油温，最高油温用于计算热点温度的基础温度。所以，热点温度可能不同比上面计算的还要多。冷却管道中油的时间常数可能远高于顶部油。在阶跃加载下，热点温度的推导可能不准确。

b.底油温度测量方法

ieee加载指南（c57-91）目前正在修订中，推荐基于底油的方法温度超过最高油温。底油法考虑了油路温度绕组热点温度偏差。在这种方法中，损耗和温升量是根据绕组的变化来调整的阻力和机油粘度随机油温度而变化。这样可以得到更精确的热点温度。尽管上面介绍的底油测量原理可以提供关于绕组热态的准确信息现场温度数据，仍不能说明以下原因：热点区域的涡流损耗和杂散损耗。热点区域的油流量。热点区域的油温。油时间常数。不同胶带的值。用这种方法模拟或计算的热点温度将相对低于实际温度。

因此，直接测量热点温度成为必要。荧光光纤温度传感器在福州华光天锐投入使用。介电耐受能力和脆弱性最初是一个主要问题，经过多次研究发展，改进和经验使这些温度探测器高度可靠。可能在将来的某个时候这些将被用作标准绕组测量方法。

四、直接测量

利用光纤探针测量绕组热点温度，采用了几种测量原理。由于传感探头将嵌入高压绕组垫片中，因此它必须具有以下特性符合要求的特性；良好的介电性能·足够坚固，能够处理和安装抗电磁干扰和射频干扰适合在高温下工作与矿物油相容高精度高度可靠体积小、重量轻、能够承受振动

最广泛使用的光纤温度探针由砷化镓（gaas）半导体组成安装在光纤末端的晶体。晶体的带隙随温度的变化而变化。砷化镓晶体固定在光纤的顶端，带边的位置与温度有关。它大约移动0.4纳米/摄氏度。光线通过光纤直接照射到晶体上，通常使用LED灯，光线在晶体上部分吸收，部分反射回来。分光计测量光谱和波段的位置边缘，这是温度特定的。此外，光强度在温度测量中没有任何作用，并且这是一个优势。

光纤-光束的相位差与温度有关

还有其他传感技术使用基于光谱的传感器，其中光波由温度，在黑体传感器中，光纤的一端放在黑体腔中，这样波长腔体发出的光的轮廓取决于温度。光学时域反射（otdr）原理也被用于一些探针的测量。这个温度测量的原理是基于当激光脉冲耦合到光纤中时，激发光子散射和碰撞。在时域上，可以测量后向散射光子的间隔与温度有关。直接测量的另一个原理是使用基于光纤端部特殊热敏磷光传感器的荧光衰减时间光缆。由激励LED产生的适当波长的光通过探头延伸部分路由以及连接器，其落在位于探针尖端的磷光体传感器上。luxtron荧光传感器发光在近红外区域的宽光谱上。荧光衰减所需的时间取决于传感器的温度。LED熄灭后，衰减的荧光信号继续通过光纤传输到仪器，在仪器上聚焦到探测器上。探测器发出的信号是LED关闭后放大并采样。由仪器中的LED激发的光纤探针末端的荧光传感器然后，仪器的软件使用校准的转换将测量的衰减时间转换为温度桌子。根据温度范围和应用，使用不同的校准表，但总的来说这种光学传感器技术的温度范围能力目前为-200°C至330°C。激发光信号和荧光衰减信号沿同一光路通过意味着光纤探针和传感头可以相对较小。这在医学研究应用中尤为重要，可提供直径小于0.5mm的光纤探头（STB探头）。其他探头配置和还提供定制的光纤温度传感器。该系统的优点是无需周期性校准，且与光强无关，因此即使LED发出较低强度的光，温度测量也不会受到影响。

传感器发出的光衰减的速度与温度的变化精确。不管上述感应温度的原理如何，绕组热点的部件测量系统一般包括：fo探头嵌入绕组之间的隔离垫片中。通常，这些探针被放置在从顶部开始的第一个或第二个线圈之间的间隔，这被认为是热点。至少两个或在每个阶段放置更多探针。设计良好且密封的罐壁进料通道。光纤电缆。将光信号转换为外部电信号的转换器，通常位于主油箱壁上。

五、结论

直接绕组热点温度测量技术已应用20多年经过几次修改和改进，使其更可靠和更实惠。到目前为止，最大的缺点阻止其使用一直是高昂的初始成本。通过热成像测量绕组温度的传统间接方法肯定会在不久的将来某一天就会过时，所有的变压器都会默认使用直接光纤传感器。通过利用这项技术来获得实际的实时热点温度，可以优化变压器的使用在不影响或降低变压器性能的情况下，使变压器过载超过其铭牌额定值设计寿命。