Nhiệt độ điểm nóng của cuộn dây là giá trị cục bộ, khác với nhiệt độ dầu lớp trên và nhiệt độ trung bình cuộn dây. Mô hình nhiệt ước tính giá trị này từ tải, nhiệt độ dầu, nhiệt độ môi trường và các tham số nhiệt. Đầu dò sợi quang đo nhiệt độ tại đầu cảm biến ở một vị trí xác định trong cuộn dây.
- Mô hình tính trạng thái nhiệt từ dữ liệu đầu vào; đầu dò đo tại điểm được lắp đặt.
- Một đầu dò đo một điểm xác định. Muốn đo nhiều điểm độc lập cần nhiều đầu dò.
- Vị trí lắp quyết định ý nghĩa của số đo; đầu dò không tự động tìm điểm nóng nhất chưa biết.
- Số liệu đo giúp kiểm chứng, hiệu chỉnh mô hình; mô hình ước tính trạng thái giữa các điểm đã lắp cảm biến.
Nhiệt độ điểm nóng là gì?
Điểm nóng là vùng có nhiệt độ cao nhất trong cuộn dây và ảnh hưởng đến quá trình lão hóa cách điện giấy. Nhiệt độ dầu lớp trên mô tả dầu tại một vị trí quy định, còn nhiệt độ trung bình có thể che khuất các đỉnh nhiệt cục bộ. Độ tin cậy của kết quả tính toán phụ thuộc vào mức độ phù hợp giữa thông số, điều kiện vận hành và máy biến áp đang xét.
| Đại lượng | Mô tả | Cách xác định | Diễn giải |
|---|---|---|---|
| Nhiệt độ dầu lớp trên | Dầu tại vị trí phía trên đã xác định | Cảm biến hoặc đồng hồ trong dầu | Không phải nhiệt độ dây dẫn; độ chênh với điểm nóng thay đổi. |
| Nhiệt độ trung bình cuộn dây | Nhiệt độ trung bình dây dẫn | Phương pháp điện trở khi thử nghiệm | Làm trơn các đỉnh cục bộ. |
| Điểm nóng tính toán | Đỉnh nhiệt cuộn dây được mô hình hóa | Mô hình dùng tải, dầu, môi trường và tham số | Chỉ phù hợp khi dữ liệu đại diện cho máy biến áp. |
| Số đo đầu dò | Nhiệt độ tại điểm lắp đặt | Đầu dò huỳnh quang trong cuộn dây | Chỉ đại diện đỉnh nhiệt khi lắp đúng vị trí. |
Mô hình nhiệt ước tính nhiệt độ như thế nào?
Phép tính kết hợp nhiệt độ môi trường, độ tăng nhiệt của dầu lớp trên và gradient nhiệt điểm nóng cuộn dây. Hằng số thời gian, số mũ và mức tăng nhiệt định mức dựa trên thử nghiệm hoặc giá trị tiêu chuẩn; thay đổi cấp làm mát đòi hỏi bộ tham số khác. Khi có đủ dữ liệu, mô hình cung cấp ước tính liên tục kể cả với máy biến áp không có đầu dò tích hợp. Sai khác giữa vận hành thực tế và giả thiết của mô hình sẽ tạo ra sai số dư, chẳng hạn khi tải hoặc trạng thái làm mát thay đổi nhanh.
Đầu dò sợi quang tích hợp đo gì?
Đầu dò huỳnh quang đo nhiệt độ tại đầu cảm biến: ánh sáng kích thích đến vật liệu phát quang và thiết bị chuyển thời gian suy giảm tín hiệu thành nhiệt độ. Đường truyền quang không dẫn điện. INNO sử dụng đo điểm, không đo phân bố dọc toàn bộ chiều dài sợi. Vị trí đầu dò được xác định trong quá trình thiết kế và chế tạo cuộn dây.
So sánh đo trực tiếp và ước tính bằng mô hình
| Tiêu chí | Mô hình nhiệt | Đầu dò sợi quang tích hợp |
|---|---|---|
| Cơ sở | Tính toán từ tải, dầu, môi trường và tham số | Đo quang tại vị trí vật lý |
| Kết quả | Trạng thái nhiệt ước tính | Nhiệt độ đo tại điểm được lắp cảm biến |
| Phạm vi | Hành vi mà mô hình đại diện | Một điểm xác định cho mỗi đầu dò |
| Giới hạn chính | Phụ thuộc giả thiết và dữ liệu đầu vào | Phụ thuộc vị trí và số lượng đầu dò |
Vì sao vị trí đầu dò rất quan trọng?
Hình học cuộn dây, ống dẫn làm mát và dòng dầu ảnh hưởng đến vùng có nhiệt độ cao nhất. Đầu dò nên được bố trí tại các vùng do phân tích nhiệt xác định. Khi đối chiếu số liệu, cần lưu ý đầu dò đo một vị trí cụ thể trên dây dẫn, trong khi mô hình có thể biểu diễn điểm nóng tương đương.
Dữ liệu thực tế: mô hình và giá trị tham chiếu sợi quang
Nghiên cứu năm 2026 đăng trên Discover Artificial Intelligence đánh giá một máy biến áp tăng áp ONAF 100 MVA, 220 kV trong mùa hè. Trong năm ngày đánh giá, mô hình động cơ sở có MAE 8,35 °C; mô hình vật lý có trọng số tổn hao hài đạt 4,18 °C; mô hình lai hiệu chỉnh sai số dư đạt 1,87 °C (RMSE 2,34 °C; R² 0,972). Giá trị tham chiếu là số đo hợp lệ cao nhất trong các kênh sợi quang sẵn có. Kết quả chỉ áp dụng cho thiết bị và điều kiện của nghiên cứu, không đại diện cho mọi mô hình IEC.
| Phương pháp | MAE (°C) | RMSE (°C) | R² |
|---|---|---|---|
| Mô hình nhiệt động IEC (mốc của nhóm nghiên cứu) | 8,35 | 9,87 | – |
| Mô hình vật lý xét phổ | 4,18 | – | – |
| Mô hình lai vật lý-dữ liệu | 1,87 | 2,34 | 0,972 |
Số liệu cho thấy điều gì
Giá trị tham chiếu sợi quang trung bình 76,69 °C; mô hình nền IEC là 85,16 °C, cao hơn 8,47 °C. Ở ngưỡng cảnh báo 98 °C, mô hình lai phát hiện 12 trong 13 lần vượt ngưỡng ghi nhận bằng sợi quang [2].
Số liệu không thể kết luận điều gì
Kết quả chỉ áp dụng cho một máy trong một giai đoạn mùa hè có dao động tải điện mặt trời và méo dòng điện lớn. Nghiên cứu không công bố vị trí đầu dò và dữ liệu hiệu chuẩn nên không thể tách riêng ảnh hưởng lắp đặt. Mô hình lai cũng dùng số đo sợi quang để cập nhật tham số.
Kết hợp số đo và mô hình
Thiết kế nhiệt xác định vị trí đo, thử nghiệm tăng nhiệt tạo cơ sở so sánh ban đầu, còn dữ liệu vận hành cho phép so sánh điểm đo với đầu ra mô hình ở tải thực tế. Chênh lệch kéo dài có thể yêu cầu xem lại tham số, làm mát, thành phần sóng hài hoặc vị trí đầu dò. Không có đầu dò tích hợp thì mô hình vẫn là công cụ ước tính; khi có đầu dò, số đo mô tả các điểm đã lắp và mô hình bổ sung trạng thái giữa các điểm đó.
Cấu hình INNO để đo trực tiếp cuộn dây
Thông số công bố của đầu dò cho máy biến áp ngâm dầu gồm dải −40 đến +260 °C, độ phân giải 0,1 °C và độ chính xác ±1 °C; cấu hình cuối cùng phụ thuộc đầu dò và thiết bị tương thích. Bộ truyền đa kênh IF-C hỗ trợ 1–64 kênh, thời gian thu thập dưới 1 s, RS485/Modbus, ngõ ra analog tùy chọn và hai rơ-le cảnh báo. Hệ thống giám sát máy biến áp ngâm dầu có thể cấu hình 1–18 kênh. Hãy xác nhận thông số của cấu hình được chọn.
Khi trao đổi dự án, chuẩn bị loại và công suất máy biến áp, bố trí cuộn dây, vùng nóng dự kiến, số điểm đo, tuyến và chiều dài sợi, cùng yêu cầu Modbus, analog hoặc rơ-le. Xem trang giám sát nhiệt độ máy biến áp hoặc liên hệ INNO.
Tài liệu tham khảo
- 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.