Die Wicklungstemperatur einer Kompensationsdrossel lässt sich über ein thermisches Abbild oder ein Rechenmodell abschätzen beziehungsweise an ausgewählten Stellen direkt messen. Bei ölgefüllten Hochspannungsdrosseln können dafür faseroptische Sonden in die Konstruktion integriert werden. Die obere Öltemperatur und die Wicklungstemperatur bleiben dabei unterschiedliche Messgrößen.
- Die Temperatur des oberen Öls entspricht nicht direkt der Temperatur an der heißen Stelle in der Wicklung.
- Die herkömmliche Wicklungstemperaturanzeige basiert häufig auf der Öltemperatur und der laststrombezogenen thermischen Kompensation und nicht auf einem Sensor im Wicklungsleiter.
- Eingebettete faseroptische Sonden können ausgewählte physikalische Wicklungsstellen direkt messen.
- Eine punktförmige faseroptische Sonde misst normalerweise einen Installationsort.
- Mehrere Wicklungsorte erfordern mehrere Sonden und aktive Messkanäle.
- Die Sensorpositionen sollten dem elektromagnetischen, thermischen und isolierenden Design des Drossel entsprechen.
- Temperaturdaten können über ein kompatibles Auswertegerät mit einer SPS oder SCADA verbunden werden.
Leitfaden zur Überwachung der Temperatur der Nebenschlussreaktorwicklung
- Welche Temperaturen werden in einem Shunt-Drossel überwacht?
- Wie wird die Temperatur der Nebenschlussreaktorwicklung überwacht?
- Direkte vs. indirekte Messung der Wicklungstemperatur von Nebenschlussreaktoren
- Wie faseroptische Sensoren die Wicklungstemperatur von Nebenschlussreaktoren messen
- Wo werden Temperatursensoren in den Wicklungen des Nebenschlussreaktors platziert?
- Wie funktioniert die Temperaturüberwachung von Mehrpunkt-Nebenschlussreaktoren?
- Beispielkonfigurationen für die Shunt-Drossel-Überwachung
- Temperaturüberwachung von ölgefüllten oder trockenen Shunt-Drosseln
- Wie wird die Temperaturüberwachung des Nebenschlussreaktors mit der SPS oder SCADA verbunden?
- So wählen Sie eine Methode zur Überwachung der Wicklungstemperatur eines Nebenschlussreaktors aus
- Neuer Shunt-Drossel vs. nachgerüstete Temperaturüberwachung
- INNO-faseroptische Temperaturüberwachung für Shunt-Drosseln
- Benötigte Informationen für eine Shunt-Drossel-Überwachungskonfiguration
- Häufig gestellte Fragen zur Temperatur der Nebenschlussreaktorwicklung
Welche Temperaturen werden in einem Shunt-Drossel überwacht?
Unterschiedliche Temperaturen in einem Nebenschlussreaktor stellen unterschiedliche thermische Bedingungen dar, und Überwachungssysteme sind normalerweise um mehr als einen davon herum aufgebaut. Dazu gehören in der Regel die Wicklungstemperatur, die Temperatur des möglichen Heißstellen in der Wicklung, die Temperatur des oberen Öls bei in Öl getauchten Drosseln und die lokale Struktur- oder Komponententemperatur dort, wo das Drosselauslegung dies erfordert.
| Temperatur | Was es darstellt | Typischer Überwachungsansatz |
|---|---|---|
| Obere Öltemperatur | Thermischer Zustand des oberen Ölvolumens | Öltemperatursensor/-anzeige |
| Geschätzte Wicklungstemperatur | Berechneter oder simulierter thermischer Wicklungszustand | WTI / thermisches Modell je nach Design |
| Direkte Wicklungspunkttemperatur | Temperatur an einer bestimmten physischen Wicklungsstelle | Eingebetteter Punktsensor wie z. B. Glasfasersonde |
| Lokale Komponententemperatur | Temperatur an einer anderen ausgewählten Struktur oder Verbindung | Projektspezifischer Sensor |
Die Temperatur des oberen Öls ist nicht dasselbe wie die Temperatur der direkten Wicklung, und die Messwerte des oberen Öls allein geben keinen Aufschluss über den genauen Hotspot der Wicklung.
Wie wird die Temperatur der Nebenschlussreaktorwicklung überwacht?
Die Temperatur der Kompensationsdrosselwicklung wird im Allgemeinen durch eine oder eine Kombination der folgenden Methoden überwacht:
- Wicklungstemperaturanzeige (WTI) – eine auf der Öltemperatur basierende Anzeige mit laststrombezogener thermischer Kompensation, die zur Schätzung des Wicklungszustands verwendet wird.
- Thermisches Modell – eine berechnete oder simulierte Wicklungstemperatur basierend auf Betriebs- und Konstruktionsparametern.
- Eingebetteter faseroptischer Temperatursensor – eine Sonde, die an einer ausgewählten physischen Wicklungsstelle zur direkten Punktmessung installiert wird.
- RTD/Kontaktsensor – direkte Punktmessung dort, wo das Gerätedesign eine Installation zulässt.
- Infrarotmessung – wird für zugängliche Außenflächen anstelle interner Wicklungsstellen verwendet.
Ein herkömmlicher Wicklungstemperaturanzeiger schätzt oder simuliert im Allgemeinen die Wicklungstemperatur anhand der gemessenen Öltemperatur zusammen mit einer laststrombezogenen thermischen Kompensation, häufig unter Verwendung eines Stromeingangs und einer Wärmebildanordnung, abhängig vom Drosselauslegung. Bei den meisten Konstruktionen handelt es sich nicht um einen Sensor, der die Temperatur des Wicklungsleiters physikalisch misst.
Ein thermisches Modell ist eine indirekte Schätzung. Dies kann vom Laststrom, der Öltemperatur, dem Kühlzustand, den thermischen Konstanten und den Designparametern des Drossel abhängen. Ein thermisches Modell misst die Wicklungstemperatur nicht direkt.
Direkte vs. indirekte Shunt-Drossel-Wicklungstemperaturmessung
| Methode | Direkt oder indirekt | Was die Lesung darstellt | Hauptüberlegung |
|---|---|---|---|
| WTI | Indirekt / simuliert | Geschätzter thermischer Wicklungszustand | Hängt von der thermischen Kompensation und dem Betriebszustand des Drossel ab |
| Thermisches Modell | Indirekt | Berechnete Wicklungs-/Hotspot-Schätzung | Hängt von Modelleingaben und Designparametern ab |
| Eingebetteter Glasfasersensor | Direkte Punktmessung | Temperatur am installierten Wicklungsort | Die Sonde muss während der Gerätekonstruktion/-herstellung dort positioniert werden, wo es erforderlich ist |
| RTD / Kontaktsensor | Gegebenenfalls direkte Punktmessung | Temperatur am installierten Sensorstandort | Elektrische Isolierung und Installationsdesign müssen berücksichtigt werden |
| Infrarot | Direkte Oberflächenmessung | Zugängliche Oberflächentemperatur | Kann die interne Wicklungstemperatur ohne optischen Zugang nicht direkt messen |
Wie messen faseroptische Sensoren die Wicklungstemperatur des Nebenschlussreaktors?
Ein faseroptischer Temperatursensor, der zur Überwachung der Wicklungstemperatur des Nebenschlussreaktors verwendet wird, folgt diesem Weg: Glasfasersonde → Optische Faser → Auswertegerät → Temperaturdaten → SPS / SCADA, falls erforderlich.
Die Sonde wird an einer ausgewählten physischen Wicklungsstelle installiert und der optische Erfassungspfad ist elektrisch isoliert. Eine hohe Beständigkeit gegen elektromagnetische Störungen entlang des optischen Erfassungspfads ist in der elektromagnetischen Umgebung rund um Hochspannungsreaktoren nützlich. Das Auswertegerät bleibt ein elektronisches Gerät und befindet sich normalerweise außerhalb des eingebetteten Erfassungsorts.
INNO verwendet für diese Art der direkten Wicklungsmessung eine fluoreszenzbasierte punktförmige faseroptische Temperaturmessung. Weitere Einzelheiten zur Funktionsweise der Messkette im Allgemeinen finden Sie unter faseroptische Temperaturmessung: Wie funktioniert es und wo wird es verwendet?
Wo werden Temperatursensoren in den Wicklungen des Nebenschlussreaktors platziert?
Die Sensorpositionen werden entsprechend dem elektromagnetischen Design des Drossel, der Wicklungsgeometrie, der erwarteten Verlustverteilung, der Kühlanordnung und den vorhergesagten thermischen Standorten ausgewählt. Bei der typischen Planung können vorhergesagte Wicklungsbereiche mit höherer Temperatur, durch thermisches Design identifizierte Standorte, verschiedene Phasen, sofern erforderlich, und verschiedene Wicklungsabschnitte, in denen die Wärmeverteilung verglichen werden muss, berücksichtigt werden.
Es gibt keine universelle Sensorposition, die für jeden Shunt-Drossel gilt, und ein Punktsensor findet den Hotspot nicht automatisch. Die Sensorplatzierung für die Wicklungserkennung in anderen Hochspannungsgeräten, wie z. B. Transformatoren, folgt der gleichen konstruktionsbedingten Logik, es sollte jedoch nicht davon ausgegangen werden, dass sie mit der Drosselplatzierung identisch ist, da sich die Verlustverteilung und die Wicklungsgeometrie je nach Gerätetyp unterscheiden.
Wie funktioniert die Temperaturüberwachung von Mehrpunkt-Nebenschlussreaktoren?
Eine Punktsonde entspricht normalerweise einem aktiven Temperaturmesskanal. Je nach verwendetem Auswertegerät stellen drei Sonden drei unabhängige Wickelpunkte, sechs Sonden sechs unabhängige Wickelpunkte und neun Sonden neun unabhängige Wickelpunkte bereit. Es gibt keine universelle Anzahl von Shunt-Drosselkanälen; Die tatsächliche Punktanzahl richtet sich nach dem thermischen Überwachungsplan des Drossel.
Mehrkanalinstrumente ermöglichen die gleichzeitige Überwachung mehrerer ausgewählter Wicklungsstellen als Teil eines umfassenderen faseroptischen Temperaturüberwachungssystems. Anleitungen zum Anpassen der Kanalanzahl an einen Überwachungsplan finden Sie unter Wie viele Kanäle benötigen Sie für die faseroptische Temperaturüberwachung?
Beispielkonfigurationen für die Überwachung der Wicklungstemperatur von Nebenschlussreaktoren
Beispiel 1: Drei ausgewählte kurvenreiche Orte
Mögliche Konfiguration: 3 Glasfasersonden, mindestens 3 aktive Kanäle und ein Auswertegerät.
Beispiel 2: Sechs ausgewählte kurvenreiche Orte
Mögliche Konfiguration: 6 Sonden, ein kompatibles Mehrkanalgerät und die erforderliche Glasfaserlänge.
Beispiel 3: Mehrere Wicklungsabschnitte oder Phasen
Die Kanalanzahl folgt dem tatsächlichen Erfassungsplan und nicht einer festen Zahl.
Dies sind nur Konfigurationsbeispiele und keine Standardanforderungen für die Überwachung von Kompensationsdrosseln.
Temperaturüberwachung von Öl- oder Trocken-Nebenschlussreaktoren
In Öl getauchte Shunt-Drosseln können die Temperatur des oberen Öls, die geschätzte Wicklungstemperatur durch ein WTI- oder thermisches Modell, direkt eingebettete Wicklungssonden, eine interne Faserführung, eine Durchführung und ein Auswertegerät umfassen.
Trocken- oder Luftkern-Kompensationsdrosseln können eine Wicklungsoberflächen- oder ausgewählte Wicklungspunkttemperatur, gegebenenfalls RTD- oder Thermoelementmessung, faseroptische Punktmessung, Infrarotmessung für zugängliche Oberflächen und externe Faserführung umfassen.
Nicht jeder Trocken-Shunt-Drossel verwendet faseroptische Sensoren, und in Öl getauchte Drosseln erfordern nicht immer eingebettete Glasfasersonden. Der geeignete Ansatz hängt vom spezifischen Drosselauslegung und den Projektanforderungen ab.
Wie wird die Temperaturüberwachung des Nebenschlussreaktors mit der SPS oder SCADA verbunden?
Der Integrationspfad ist: Glasfasersonde → Auswertegerät → Industrielle Schnittstelle → SPS / SCADA / Anlagenüberwachungssystem. Die Sonde stellt keine direkte Verbindung zur SPS her.
Je nach Instrument gehören zu den möglichen Schnittstellen RS485 mit einem unterstützten Protokoll wie Modbus RTU, 4–20 mA, Alarmrelais, CAN, sofern unterstützt, und Ethernet/TCP/IP, sofern unterstützt. RS485 ist eine physikalische serielle Schnittstelle, Modbus RTU ist ein Protokoll, das üblicherweise über RS485 verwendet wird, 4-20 mA ist ein analoger Ausgang und ein Relais ist ein diskreter Ausgang. Nicht jedes Gerätemodell unterstützt jede Schnittstelle. Weitere Einzelheiten finden Sie unter Wie können faseroptische Temperaturüberwachungssysteme eine Verbindung zu SPS-, SCADA- und Drittanbieterplattformen herstellen?
So wählen Sie eine Methode zur Überwachung der Wicklungstemperatur des Nebenschlussreaktors aus
| Anforderung | Zu berücksichtigende Überwachungsmethode |
|---|---|
| Oberer Ölzustand | Öltemperatursensor/-anzeige |
| Geschätzte Wicklungstemperatur | WTI oder thermisches Modell je nach Design |
| Direkt ausgewählter Wickelpunkt | Eingebetteter Punktsensor |
| Hochspannungswicklungsumgebung | Glasfaser-Punkterkennung kann relevant sein |
| Starke elektromagnetische Umgebung | faseroptische Sensoren können dort relevant sein, wo elektrische Isolierung erforderlich ist |
| Zugängliche Außenfläche | Infrarot- oder Kontakterkennung kann praktisch sein |
| Mehrere interne Wicklungspunkte | Mehrkanalige eingebettete Punktüberwachung |
Überlegungen zur direkten Hochspannungsmessung werden weiter erläutert in Warum faseroptische Temperatursensoren für die Hochspannungstemperaturmessung verwenden?
Neuer Shunt-Drossel vs. nachgerüstete Temperaturüberwachung
Bei einem neuen Shunt-Drossel können eingebettete Wicklungssensoren beim elektromagnetischen Design, beim thermischen Design, beim Isolationsdesign, bei der Wicklungsherstellung und bei der Planung der Faserführung berücksichtigt werden.
Bei einem Nachrüstprojekt kann der Zugang zur internen Wicklung eingeschränkt sein. Je nach Drosselkonstruktion können bestehende Öl- oder Oberflächenüberwachungen, die Überwachung zugänglicher Punkte oder externe Sensoren praktischer sein. Interne Wicklungsmodifikationen müssen von qualifizierten Geräteentwicklern überprüft werden. Bei der Installation müssen die Sicherheitsvorschriften für die Ausrüstung eingehalten werden. Eine nichtleitende Sensorfaser macht die Arbeit an unter Spannung stehenden Geräten nicht sicher.
INNO-faseroptische Temperaturüberwachung für Shunt-Drosseln
INNO bietet fluoreszenzbasierte punktförmige faseroptische Temperatursonden und Mehrkanal-Auswertegeräte für die direkte Temperaturmessung an ausgewählten Wicklungsstellen in elektrischen Hochspannungsgeräten, einschließlich Shunt-Drossel-Projekten, bei denen eingebettete optische Sensoren spezifiziert sind.
- Direkte Punktwicklungstemperaturmessung
- Elektrisch isolierter optischer Erfassungspfad
- Hohe Beständigkeit gegen elektromagnetische Störungen entlang des optischen Erfassungspfads
- Kompakte Sondenoptionen
- Benutzerdefinierte Faserlänge
- Mehrpunktüberwachung
- Mehrkanal-Auswertegeräte
- RS485 und unterstützte industrielle Kommunikationsoptionen je nach Gerät
- 4–20 mA und Relaisausgänge, sofern unterstützt
- SPS-/SCADA-Integration
- OEM-/ODM-Unterstützung für Gerätehersteller
Typische INNO-Punktsonden-Referenzen können einen Temperaturbereich von etwa -40 bis 260 °C, eine Genauigkeit von etwa +/-0,5 bis +/-1 °C, eine Reaktion unter 1 s, einen Sondendurchmesser von etwa 2–3 mm und eine Faserlänge von etwa 0–20 m umfassen. Die Anzahl der Kanäle hängt vom Instrument und der Projektkonfiguration ab, und die genauen Spezifikationen hängen von den Projektanforderungen für Sonde, Instrument und Drossel ab.
Welche Informationen werden für eine Konfiguration zur Temperaturüberwachung eines Nebenschlussreaktors benötigt?
- Drosseltyp
- Ölgetaucht / Trockentyp / Luftkern
- Nennspannung, sofern relevant
- Drosselwicklungsdesign
- Anzahl der zu überwachenden Wicklungen / Phasen
- Ausgewählte Temperaturmessorte
- Erforderliche Messpunkte
- Erforderliche aktive Kanäle
- Erwarteter Temperaturbereich
- Erforderliche Faserlänge
- Probe-Installationsphase
- Überwachung des Gerätestandorts
- Lokale Anzeigeanforderung
- Alarmanforderung
- RS485 und unterstützte Protokollanforderungen, wie z. B. Modbus RTU
- 4–20 mA-Anforderung
- SPS-/SCADA-Integrationsanforderung
- OEM-/ODM-Anforderung
- Projektmenge