De hotspottemperatuur van een transformatorwikkeling is een lokale waarde, anders dan de bovenolietemperatuur en de gemiddelde wikkelingstemperatuur. Een thermisch model schat deze temperatuur op basis van belasting, olietemperatuur, omgeving en thermische parameters. Een glasvezelsonde meet de temperatuur aan de sensortip op een vastgelegde positie in de wikkeling.
- Het model berekent een thermische toestand uit invoergegevens; de sonde meet op de installatieplek.
- Eén sonde meet één bepaald punt. Voor meerdere onafhankelijke meetpunten zijn meerdere sondes nodig.
- De positie bepaalt wat de meetwaarde betekent; de sonde zoekt niet automatisch naar een onbekende heetste plek.
- Metingen helpen het model te toetsen en bij te stellen; het model schat de toestand tussen geïnstrumenteerde punten.
Wat betekent hotspottemperatuur?
De hotspot is het warmste gebied in de wikkeling en beïnvloedt de veroudering van papierisolatie. De bovenolietemperatuur beschrijft olie op een vastgelegde plek; een gemiddelde wikkelingstemperatuur kan lokale pieken verbergen. De berekende waarde is alleen bruikbaar voor zover de parameters en bedrijfsomstandigheden de betreffende transformator vertegenwoordigen.
| Grootheid | Beschrijving | Bepaling | Interpretatie |
|---|---|---|---|
| Boventemperatuur olie | Olie op een vastgelegde bovenpositie | Sensor of aanwijzer in de olie | Geen geleidertemperatuur; het verschil met de hotspot varieert. |
| Gemiddelde wikkelingstemperatuur | Gemiddelde geleidertemperatuur | Weerstandsmethode tijdens een test | Middelt lokale pieken uit. |
| Berekende hotspot | Gemodelleerd thermisch maximum van de wikkeling | Model met belasting, olie, omgeving en parameters | Alleen geldig als de invoer deze transformator beschrijft. |
| Sondemeting | Temperatuur op een geïnstalleerd punt | Fluorescerende sonde in de wikkeling | Geeft het maximum alleen weer bij juiste plaatsing. |
Temperatuur schatten met een thermisch model
De berekening combineert de omgevingstemperatuur, de temperatuurstijging van de bovenolie en de hotspotgradiënt van de wikkeling. Tijdconstanten, exponenten en nominale temperatuurstijgingen komen uit tests of normwaarden; een gewijzigde koelstand vraagt om andere parameters. Met beschikbare invoer levert het model een doorlopende schatting, ook bij transformatoren zonder ingebouwde sondes. Afwijkingen van de modelaannames verschijnen als residuele fout, bijvoorbeeld bij snelle wijzigingen in belasting of koeling.
Wat een ingebouwde glasvezelsonde meet
Een fluorescerende sonde meet de temperatuur aan de sensortip. Excitatielicht bereikt het fluorescerende materiaal en het instrument zet de vervaltijd om in temperatuur. Het optische meetpad geleidt geen elektriciteit. INNO gebruikt puntmeting, geen gedistribueerde meting over de volledige vezellengte. De positie wordt tijdens het ontwerp en de productie van de wikkeling bepaald.
Direct meten of modelleren?
| Aspect | Thermisch model | Ingebouwde glasvezelsonde |
|---|---|---|
| Grondslag | Berekening uit belasting, olie, omgeving en parameters | Optische meting op een fysieke locatie |
| Uitkomst | Geschatte thermische toestand | Gemeten temperatuur op het geïnstrumenteerde punt |
| Dekking | Gedrag zoals het model dat beschrijft | Eén vastgelegd punt per sonde |
| Belangrijkste beperking | Afhankelijk van aannames en invoer | Afhankelijk van positie en aantal sondes |
Waarom de plaatsing van de sonde telt
De wikkelingsgeometrie, koelkanalen en oliestroming bepalen mede waar de hoogste temperaturen ontstaan. Plaats sondes op de locaties die de thermische analyse aanwijst. Houd er bij vergelijking rekening mee dat de sonde één positie op de geleider meet, terwijl het model een equivalente hotspot kan weergeven.
Praktijkgegevens: model en glasvezelreferentie
Een studie uit 2026 in Discover Artificial Intelligence evalueerde in de zomer een ONAF-optransformator van 100 MVA en 220 kV. Over vijf evaluatiedagen bedroeg de MAE van het dynamische basismodel 8,35 °C, van het fysieke model met harmonische verliesweging 4,18 °C en van het hybride model met residuele correctie 1,87 °C (RMSE 2,34 °C; R² 0,972). Als referentie gold de hoogste geldige meting van de beschikbare glasvezelkanalen. Deze uitkomsten gelden voor die installatie en omstandigheden, niet voor alle IEC-modellen.
| Methode | MAE (°C) | RMSE (°C) | R² |
|---|---|---|---|
| Dynamisch IEC-thermisch model (basislijn van de auteurs) | 8,35 | 9,87 | – |
| Spectrumbewust fysisch model | 4,18 | – | – |
| Hybride fysica-datamodel | 1,87 | 2,34 | 0,972 |
Wat de cijfers laten zien
De glasvezelreferentie kwam gemiddeld uit op 76,69 °C; de IEC-basislijn op 85,16 °C, 8,47 °C hoger. Bij een waarschuwingsgrens van 98 °C herkende het hybride model 12 van de 13 door glasvezel geregistreerde overschrijdingen [2].
Wat hieruit niet kan worden afgeleid
Dit resultaat betreft één eenheid en één zomerperiode met PV-gerelateerde belastingswisselingen en sterke stroomvervorming. De sondeposities en kalibratiegegevens zijn niet gepubliceerd, zodat het effect van de plaatsing niet afzonderlijk kan worden bepaald. Ook het hybride model gebruikte glasvezelmetingen om parameters bij te werken.
Metingen en modellen samen gebruiken
De thermische analyse kiest de meetposities, de temperatuurstijgingstest levert een eerste vergelijking en bedrijfsgegevens maken vergelijking onder echte belasting mogelijk. Een aanhoudend verschil kan aanleiding zijn om parameters, koeling, harmonischen of sondepositie te controleren. Zonder ingebouwde sondes blijft het model een schattingsmethode; met sondes beschrijven meetwaarden de geïnstrumenteerde punten en vult het model de toestand ertussen aan.
INNO-configuratie voor directe wikkelingsmeting
De gepubliceerde specificaties voor de sonde voor oliegevulde transformatoren vermelden −40 tot +260 °C, een resolutie van 0,1 °C en een nauwkeurigheid van ±1 °C. De uiteindelijke waarden hangen af van de gekozen sonde en het instrument. De IF-C-meerkanalentransmitter ondersteunt 1–64 configureerbare kanalen, een acquisitietijd onder 1 s, RS485/Modbus, optionele analoge uitgangen en twee alarmrelais. Het systeem voor oliegevulde transformatoren is configureerbaar van 1 tot 18 kanalen. Raadpleeg de specificaties van de gekozen configuratie.
Voor een projectbeoordeling zijn het transformatortype en vermogen, de wikkelingsopbouw, verwachte hotspots, het aantal meetpunten, vezelroute en -lengte en de gewenste Modbus-, analoge of relaisuitgangen nodig. Bekijk de pagina over temperatuurbewaking van transformatoren.
Bronnen
- IEC 60076-7:2018, Loading guide for mineral-oil-immersed power transformers.
- Cao, S. (2026). Online power-transformer hot-spot estimation via spectrum-aware physics-data hybrid learning. Discover Artificial Intelligence, 6, 1673. DOI: 10.1007/s44163-026-02632-y.
- Abdali et al. (2023), Novel hotspot temperature prediction of oil-immersed distribution transformers: An experimental case study. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 70(7), 7310–7322. DOI: 10.1109/TIE.2022.3206690.
- Abdali, A., Abedi, A., Masoumkhani, H., Mazlumi, K., Rabiee, A., & Guerrero, J. M. (2023). Magnetic-thermal analysis of distribution transformer: Validation via optical fiber sensors and thermography. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 153, 109346. DOI: 10.1016/j.ijepes.2023.109346.
- González-Cagigal, M. A., Rosendo-Macías, J. A., & Gómez-Expósito, A. (2023). Parameter estimation for hot-spot thermal model of power transformers using unscented Kalman filters. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, 11(2), 634–642. DOI: 10.35833/MPCE.2022.000439.