Für die Sensorzahl in Transformatorwicklungen gibt es keinen allgemeingültigen Festwert. Entscheidend ist, wie viele voneinander unabhängige physikalische Stellen direkt gemessen werden sollen. Die Anzahl folgt dem thermischen Messkonzept und der Konstruktion, nicht einer pauschalen Vorgabe für alle Transformatoren.
Für die fluoreszenzbasierte Punktmessung erfordert ein definierter Messpunkt normalerweise eine faseroptische Temperatursonde, die an einen aktiven Überwachungskanal angeschlossen ist. Diese Beziehung – ein definierter Messpunkt, eine Sonde, ein aktiver Kanal – ist der Ausgangspunkt für die Planung der Sensoranzahl bei jedem Projekt zur Überwachung der Transformatorwicklungstemperatur.
Was die Anzahl der Sensoren tatsächlich bestimmt, ist eine Kombination von Faktoren: Wie viele Phasen müssen abgedeckt werden, wie viele Wicklungsstellen sind von Interesse, ob bekannte thermisch kritische Stellen bereits identifiziert wurden und wie viele aktive Überwachungskanäle auf dem Instrument verfügbar sind. Die folgenden Abschnitte gehen auf jeden dieser Faktoren ein und geben Beispielkonfigurationen für Öl- und Trockentransformatoren.
Ein Sensor misst eine definierte Wicklungsstelle
Ein Punktsensor misst einen definierten physischen Ort. Eine fluoreszenzbasierte faseroptische Temperatursonde meldet die Temperatur an der Position, an der ihre Messspitze installiert ist, und nichts außerhalb dieser Position.
Das bedeutet, dass die Anzahl der Sensoren direkt mit der Anzahl unabhängiger Standorte skaliert, die eine direkte Messung erfordern. Wenn ein Projekt Messungen an drei unabhängigen Standorten erfordert, sind normalerweise drei Sonden und mindestens drei aktive Überwachungskanäle erforderlich. Wenn sechs unabhängige Standorte erforderlich sind, sind normalerweise sechs Sonden und mindestens sechs aktive Kanäle erforderlich.
Diese faseroptische Temperatursensoren sind Punktsensoren. Es handelt sich nicht um DTS-Geräte (Distributed Temperature Sensing), und eine Gruppe von Punktsonden, die an ein Instrument angeschlossen sind, wird nicht zu einem kontinuierlichen oder verteilten Messsystem – es bleibt eine Reihe unabhängiger Punktmessungen an den ausgewählten Standorten.
Was bestimmt die Anzahl der Sensoren?
Mehrere Faktoren bestimmen, wie viele Sonden ein bestimmtes Projekt zur Überwachung der Transformatorwicklung tatsächlich benötigt.
Phasenabdeckung
Ein Projekt erfordert möglicherweise eine Überwachung nur einer Phase, aller drei Phasen oder auf Vergleichsbasis zwischen Phasen. Wenn das Überwachungsziel einen Temperaturvergleich zwischen den Phasen A, B und C umfasst, wird normalerweise mindestens ein Messort in jeder überwachten Phase ausgewählt.
Wicklungsschutz
Ein Projekt kann einen einzelnen Wicklungsbereich überwachen oder mehrere unabhängige Standorte innerhalb derselben Wicklung erfordern – zum Beispiel unterschiedliche axiale Positionen oder verschiedene Wicklungsabschnitte. Jeder zusätzliche unabhängige Standort fügt der Konfiguration eine Sonde hinzu.
Bekannte thermische Standorte
Wenn thermische Designdaten, Ergebnisse von Werkstests oder vorherige technische Analysen bereits bestimmte Orte von Interesse identifiziert haben, werden Sonden normalerweise an diesen bekannten thermisch kritischen Orten und nicht an willkürlichen Punkten installiert.
Messziel
Ein einzelner Verifizierungspunkt erfordert eine andere Sensoranzahl als eine langfristige Mehrpunktüberwachung, bei der das Temperaturverhalten über mehrere Standorte hinweg über die Lebensdauer des Transformators verfolgt werden soll.
Vergleich zwischen Standorten
Wenn das Ziel darin besteht, die Temperatur zwischen verschiedenen Phasen, Wicklungen oder axialen Positionen zu vergleichen, benötigt jeder zu vergleichende Ort eine eigene Sonde und einen eigenen aktiven Kanal – eine einzelne Sonde kann nicht mehr als den Ort darstellen, an dem sie installiert ist.
Überwachung der Kanalkapazität
Sensoranzahl und Überwachungskanalanzahl müssen übereinstimmen. Das Überwachungsgerät sollte mindestens so viele kompatible aktive Kanäle bereitstellen wie Sonden unabhängig gemessen werden müssen.
Beispielhafte Sensorzählungen für die Überwachung der Transformatorwicklung
Die folgende Tabelle zeigt Beispielkonfigurationen. Dies sind Konfigurationsbeispiele, keine universellen Transformator-Designregeln.
| Überwachungsziel | Beispielanordnung | Typische Sondenanzahl | Mindestanzahl aktiver Kanäle |
|---|---|---|---|
| Ein definierter Wickelpunkt | 1 ausgewählter Ort | 1 | 1 |
| Ein Punkt in jeder Phase | 3 Phasen × 1 Standort | 3 | 3 |
| Zwei ausgewählte Punkte pro Phase | 3 Phasen × 2 Standorte | 6 | 6 |
| Drei ausgewählte Punkte pro Phase | 3 Phasen × 3 Standorte | 9 | 9 |
Dies sind Konfigurationsbeispiele, keine universellen Transformator-Designregeln. Ein bestimmter Transformator kann je nach Wicklungsanordnung und Überwachungsziel weniger oder mehr Standorte erfordern.
Wie viele Sensoren werden in Öltransformatoren verwendet?
In Öltransformatoren werden Sonden an ausgewählten Wicklungsstellen im Tank installiert, wobei die Fasern von jeder Messspitze zu einem Tankdurchdringungs- oder Durchführungspunkt geführt werden, wo sie mit dem externen Auswertegerät verbunden werden.
Die Sondeninstallation muss normalerweise während der Herstellung oder bei einer entsprechenden Überholung in Betracht gezogen werden, da die Sensorspitzen und die interne Faserführung innerhalb der Wicklungsstruktur platziert werden. Die Anzahl der Sonden für eine bestimmte Einheit sollte zusammen mit der Anzahl der aktiven Kanäle auf dem Überwachungsgerät geplant werden, sodass für jede installierte Sonde ein entsprechender Kanal verfügbar ist.
Zu den relevanten Produkten gehören der faseroptische Temperatursensor für Öltransformatorwicklungen und das faseroptische Temperaturüberwachungssystem für Öltransformatoren. Tankdurchdringungs- und -führungshardware fällt unter Transformer-Glasfaserinstallationskomponenten.
Wie viele Sensoren werden in Trockentransformatoren verwendet?
Bei Trockentransformatoren hängt die Anzahl der Sensoren von der Spulengeometrie, der Anzahl der Phasen und den für die direkte Messung ausgewählten Spulenpositionen ab. Der verfügbare Installationsraum innerhalb und um die Spulen hat neben dem erforderlichen Faserführungspfad auch Einfluss darauf, wie viele Sonden praktisch installiert werden können.
Wenn das Überwachungsziel den Vergleich der Temperatur zwischen Phasen oder zwischen verschiedenen Spulenpositionen umfasst, erfordert jeder verglichene Ort eine eigene unabhängige Sonde. Wie bei in Öl getauchten Einheiten sollte die Gesamtzahl der Sonden mit der Anzahl der tatsächlich erforderlichen unabhängigen Messpunkte übereinstimmen und keine feste Annahme über die Spulenzahl sein.
Die Auswahl der Sonden für Trockeninstallationen basiert auf den gleichen faseroptischen Temperatursensoren, die auch für Punktmessungsanwendungen verwendet werden. Ein vollständiges Überwachungspaket finden Sie im faseroptische Temperaturüberwachungssystem für Trockentransformatorwicklungen.
Eine umfassendere Übersicht darüber, wie die Wicklungstemperaturüberwachung zusammen mit anderen Transformatortemperaturmessungen wie Top-Öl- oder WTI/OTI-Messwerten funktioniert, finden Sie unter Überwachung der Transformatortemperatur.
Finden weitere Sensoren automatisch den Transformator-Hotspot?
Nein. Durch das Hinzufügen weiterer Sonden erhöht sich die Anzahl der überwachten physischen Standorte. Es erkennt nicht automatisch einen unbekannten heißesten Punkt in der Wicklung.
Messorte werden normalerweise anhand von thermischen Designdaten, Wicklungsgeometrie, technischen Analysen oder früheren Testergebnissen ausgewählt, die auf bekannte thermisch kritische Bereiche hinweisen. Eine an einem ausgewählten Hotspot-Standort installierte Sonde meldet die Temperatur an diesem bestimmten Ort. Es scannt nicht die Wicklung und sucht nicht selbstständig nach dem heißesten Punkt.
Mehr Sonden vergrößern die überwachten Standorte, lokalisieren jedoch nicht automatisch einen unbekannten Hotspot. Weitere Informationen dazu, wie Hotspot-Standorte ausgewählt und direkt gemessen werden, finden Sie unter Direkte Transformator-Hotspot-Überwachung.
Wie die Anzahl der Sensoren die Anzahl der Überwachungskanäle bestimmt
Die Anzahl der Sensoren und die Anzahl der aktiven Überwachungskanäle hängen in Punktmessungssystemen eng zusammen. Für die fluoreszenzbasierte Punktmessung benötigt jede unabhängige Sonde normalerweise einen kompatiblen aktiven Überwachungskanal.
- 3 Sonden erfordern normalerweise mindestens 3 aktive Kanäle
- 6 Sonden erfordern normalerweise mindestens 6 aktive Kanäle
- 9 Sonden erfordern normalerweise mindestens 9 aktive Kanäle
Instrumente mit höherer Kanalanzahl werden verwendet, wenn für ein Projekt mehr unabhängige Messpunkte erforderlich sind. Die Kanalanzahl des Instruments sollte so ausgewählt werden, dass sie mit der geplanten Sondenanzahl übereinstimmt, und nicht umgekehrt. Zu den Instrumentenoptionen gehören faseroptische Temperaturtransmitter und Überwachungshosts sowie komplette faseroptische Temperaturüberwachungssysteme.
So wählen Sie zwischen 3-Kanal-, 6-Kanal- und 9-Kanal-Überwachung
Die Kanalanzahl sollte auf der Grundlage der Anzahl unabhängiger physischer Standorte ausgewählt werden, die eine direkte, gleichzeitige Messung erfordern.
- 3-Kanal-Konfiguration: Unterstützt bis zu drei unabhängig überwachte Punktsensoren, wenn das ausgewählte Instrument drei aktive Kanäle bietet. Ein ausgewählter Standort pro Phase ist ein mögliches Beispiel für drei Phasen.
- 6-Kanal-Konfiguration: Unterstützt bis zu sechs unabhängig überwachte Punktsensoren, wenn das ausgewählte Instrument sechs aktive Kanäle bietet. Zwei ausgewählte Standorte pro Phase sind ein mögliches Beispiel für drei Phasen.
- 9-Kanal-Konfiguration: Unterstützt bis zu neun unabhängig überwachte Punktsensoren, wenn das ausgewählte Instrument neun aktive Kanäle bietet. Drei ausgewählte Standorte pro Phase sind ein mögliches Beispiel für drei Phasen.
Dies sind Konfigurationsbeispiele, keine festen Branchenregeln für Transformatoren.
Die genaue Kompatibilität und die verfügbaren Funktionen hängen vom ausgewählten Auswertegerät ab. Die richtige Kanalanzahl entspricht der Anzahl der Messpunkte, die das Projekt tatsächlich benötigt, zuzüglich etwaiger geplanter freier Kapazität.
Planung von Öltransformator- und Trockentransformatorsensoren
| Planungselement | Öltransformator | Trockentransformator |
|---|---|---|
| Sondenplatzierung | Ausgewählte Wicklungsstellen im Tank | Ausgewählte Spulenpositionen innerhalb der Wicklungsstruktur |
| Glasfaser-Routing | Intern von der Wicklung zu einem Tankaustrittspunkt geführt | Entlang der Spule und hinaus zum Auswertegerät geleitet |
| Interner Zugriff | Der Zugriff ist normalerweise auf Fertigungs- oder Überholungsphasen beschränkt | Der Zugang hängt von der Spulenkonstruktion und dem verfügbaren Platz ab |
| Anforderung an die Panzerdurchdringung | Erfordert eine Tankdurchdringung oder -durchführung | Nicht in gleicher Weise anwendbar; kein versiegelter Tank, in den man eindringen könnte |
| Installationsphase | Normalerweise während der Herstellung oder einer entsprechenden Überholung geplant | Normalerweise während der Herstellung oder Spulenmontage geplant |
| Anzahl der Messpunkte | Bestimmt durch ausgewählte Wicklungsorte und Phasenabdeckung | Bestimmt durch ausgewählte Spulenpositionen und Phasenabdeckung |
| Überwachung der Kanalplanung | An die Anzahl der installierten Sonden angepasst | An die Anzahl der installierten Sonden angepasst |
Checkliste für die Anzahl der faseroptischen Transformatorsensoren
- Transformatortyp (Öl- oder Trockentransformator)
- Anzahl der Phasen
- Wicklungsanordnung
- Zielmessorte
- Bekannte thermisch kritische Standorte
- Anzahl unabhängiger physischer Punkte
- Sondenstruktur
- Verfügbarer Installationsraum
- Interne Glasfaserroute
- Anforderung an die Tankdurchführung, falls zutreffend
- Erforderliche Anzahl aktiver Kanäle
- Lokale Anzeigeanforderung
- Alarmanforderung
- SPS-/SCADA-Integrationsanforderung
Bei einem Transformatorprojekt sollte die Sensoranzahl anhand der Wicklungsanordnung und der Anzahl der unabhängig überwachten physischen Standorte bestätigt werden und nicht anhand einer festen Standardmenge ausgewählt werden.