Cảm biến nhiệt độ sợi quang được lắp tại những vị trí cuộn dây dự kiến có nhiệt độ vận hành cao hoặc điểm nóng cục bộ. Vị trí phụ thuộc hình học cuộn dây, làm mát, phân bố dòng điện, cấu trúc cách điện và thiết kế nhiệt. Không có vị trí chung cho mọi máy biến áp; việc bố trí phải đồng thời đáp ứng yêu cầu cách điện và đường đưa sợi ra ngoài.
Đối với máy biến áp ngâm trong dầu, đầu dò sợi quang thường được nhúng hoặc định vị trong cấu trúc cuộn dây trong quá trình sản xuất máy biến áp, gần các vị trí điểm nóng của dây dẫn hoặc cuộn dây đã chọn. Đối với máy biến áp loại khô, đầu dò có thể được bố trí tại các vị trí cuộn dây đã chọn hoặc trong kết cấu cuộn dây có thể tiếp cận được tùy thuộc vào kết cấu của máy biến áp.
Trong cảm biến nhiệt độ sợi quang điểm dựa trên huỳnh quang, một đầu dò duy nhất đo một điểm nhiệt độ xác định và sợi quang mang tín hiệu ra khỏi cuộn dây đến thiết bị giám sát. Vị trí không bao giờ là một vị trí cố định, phổ quát - nó được xác định bởi nhà thiết kế hoặc nhà sản xuất máy biến áp dựa trên thiết kế nhiệt và cấu trúc cuộn dây.
Cảm biến nhiệt độ sợi quang thường được đặt ở đâu trong cuộn dây máy biến áp?
Các vị trí đặt cảm biến nhiệt độ cuộn dây máy biến áp thông thường có thể bao gồm các vùng điểm nóng cuộn dây đã chọn, các vị trí gần dây dẫn dự kiến sẽ hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, các vùng cuộn dây phía trên nơi điều kiện nhiệt có thể khắc nghiệt hơn trong một số thiết kế và các vị trí cuộn dây ở giữa hoặc dưới được chọn khi cần xác minh nhiệt. Cảm biến cũng có thể được đặt ở các vị trí cuộn dây HV, vị trí cuộn dây LV hoặc các phần cuộn dây cụ thể được xác định bằng tính toán nhiệt hoặc kinh nghiệm thiết kế.
Trong nhiều thiết kế máy biến áp, vùng cuộn dây cao hơn có thể quan trọng do sự tương tác giữa tổn thất, dòng dầu và làm mát, nhưng vị trí điểm nóng thực tế thay đổi tùy theo thiết kế cuộn dây và làm mát. Không có một vị trí duy nhất nào áp dụng cho mọi máy biến áp, vì vậy việc bố trí phải luôn dựa trên thiết kế tản nhiệt cụ thể thay vì một quy tắc chung.
Tại sao cảm biến thường được đặt gần điểm nóng quanh co?
Một trong những giá trị chính của phép đo nhiệt độ cuộn dây trực tiếp là nó ghi lại nhiệt độ vật lý thực tế tại vùng điểm nóng được dự đoán đã chọn, thay vì giá trị ước tính. Vị trí điểm nóng của cuộn dây bị ảnh hưởng bởi mật độ dòng điện, tổn hao dây dẫn, tổn thất tản mát, hiệu suất làm mát, tuần hoàn dầu, hình dạng cuộn dây và cấu trúc cách điện.
Do đó, vị trí cảm biến phải đại diện cho một điểm đo nhiệt có ý nghĩa chứ không chỉ đơn giản là một vị trí dễ tiếp cận. Việc chọn điểm cảm biến tương ứng với đặc tính nhiệt dự kiến của máy biến áp là điều làm cho phép đo trở nên hữu ích cho việc giám sát điểm nóng cuộn dây.
Các cảm biến có luôn được lắp đặt ở đầu cuộn dây không?
Không. Trong một số thiết kế máy biến áp, vùng cuộn dây phía trên có thể là vùng nhiệt độ quan trọng, nhưng vị trí điểm nóng thường không cố định ở đầu cuộn dây. Vị trí thực tế phụ thuộc vào loại cuộn dây, dòng dầu, ống dẫn làm mát, cách bố trí dây dẫn, phân bổ tải và phương pháp làm mát máy biến áp.
Do đó, một số nhà sản xuất máy biến áp đặt đầu dò ở nhiều độ cao cuộn dây thay vì dựa vào một điểm đo cuộn dây phía trên duy nhất, điều này cho phép quan sát sự phân bố nhiệt độ dọc theo cuộn dây thay vì giả định.
Nên lắp đặt cảm biến trong cuộn dây HV, cuộn dây LV hay cả hai?
Nó phụ thuộc vào mục tiêu giám sát và thiết kế máy biến áp. Hệ thống giám sát có thể bao gồm cuộn dây HV, cuộn dây LV, cả hai cuộn dây, các pha đã chọn hoặc các phần cuộn dây đã chọn, tùy thuộc vào đặc tính nhiệt được tính toán, dòng điện cuộn dây, hình dạng dây dẫn, điều kiện làm mát, định mức máy biến áp và mục tiêu giám sát.
Không có quy tắc chung nào nêu rõ rằng cuộn dây HV hoặc cuộn dây LV luôn nóng hơn - điều này thay đổi tùy theo thiết kế máy biến áp và quyết định phải tuân theo phân tích nhiệt cụ thể cho thiết bị đó.
Tại sao nên sử dụng nhiều vị trí cảm biến?
Một điểm nhiệt độ không thể biểu thị tình trạng của toàn bộ cuộn dây. Nhiều điểm cảm biến được sử dụng để bao phủ các pha khác nhau, độ cao cuộn dây khác nhau, vị trí cuộn dây HV và LV, các vùng nhiệt khác nhau và các vị trí điểm nóng được chọn được xác định trong quá trình thiết kế máy biến áp.
Đây là cơ sở của giám sát nhiệt độ đa điểm, trong đó mỗi đầu dò sợi quang điểm thường tương ứng với một kênh đo trên thiết bị giám sát nhiệt độ đa kênh , cho phép quan sát một số vị trí cuộn dây cùng một lúc.
Vị trí cảm biến sợi quang điển hình trong máy biến áp
| Vùng đo | Tại sao nó có thể được giám sát | Cân nhắc lựa chọn |
|---|---|---|
| Vùng uốn lượn phía trên | Vùng nhiệt độ cao tiềm năng trong một số thiết kế | Thiết kế làm mát và cuộn dây |
| Vùng quanh co ở giữa | Xác minh hồ sơ nhiệt độ | Hình dạng cuộn dây và dòng dầu |
| Vùng cuộn dây phía dưới | Giám sát phân phối nhiệt | Đường làm mát và cấu trúc cuộn dây |
| Cuộn dây HV | Điểm giám sát điện/nhiệt được chọn | Thiết kế nhiệt máy biến áp |
| Cuộn dây LV | Điểm giám sát nhiệt đã chọn | Cấu trúc dòng điện và cuộn dây |
| Các giai đoạn khác nhau | So sánh hành vi nhiệt độ pha | Bố trí pha máy biến áp |
| Nhiều phần cuộn dây | Xây dựng cấu hình nhiệt hoàn chỉnh hơn | Các kênh giám sát có sẵn |
Đây là những vị trí đo có thể thực hiện được, không phải là vị trí cảm biến bắt buộc đối với mọi máy biến áp.
Đầu dò được đặt ở đâu?
Đầu cảm biến thường cần được đặt gần vị trí đo cuộn dây đã chọn. Tùy thuộc vào thiết kế máy biến áp, điều này có thể nằm giữa dây dẫn cuộn dây và kết cấu cách điện, trong miếng đệm hoặc kênh cảm biến được chỉ định, liền kề với dây dẫn đã chọn hoặc trong vị trí đo cuộn dây được thiết kế.
Khoảng cách lắp đặt cụ thể, phương pháp ép và khe hở cách điện được nhà sản xuất máy biến áp xác định như một phần của thiết kế cuộn dây. Bản thân sợi quang được định tuyến khỏi điểm phát hiện thông qua một đường dẫn được bảo vệ được thiết kế cho cấu trúc cuộn dây, điều này sẽ được thảo luận thêm trong cách chọn độ dài sợi phù hợp cho cảm biến nhiệt độ sợi quang .
Khi nào cảm biến sợi quang được lắp đặt trong cuộn dây máy biến áp?
Đối với các ứng dụng cuộn dây máy biến áp ngâm trong dầu, các đầu dò thường được tích hợp trong quá trình sản xuất máy biến áp hoặc lắp ráp cuộn dây. Sau khi cuộn dây hoàn thành, lớp cách điện được lắp ráp và thùng chứa được đóng lại, khả năng tiếp cận cuộn dây bên trong là vô cùng hạn chế.
Do đó, các vị trí cảm biến và định tuyến sợi thường được lên kế hoạch trong giai đoạn thiết kế và sản xuất máy biến áp, thay vì quyết định sau này tại chỗ.
Có thể thêm cảm biến sợi quang vào máy biến áp hiện có không?
Điều này phụ thuộc vào nội dung đang được đo. Để đo nhiệt độ cuộn dây bên trong, các cảm biến thường không thể được thêm vào cuộn dây của máy biến áp ngâm trong dầu đã hoàn thiện sẵn, bởi vì vị trí cảm biến cuộn dây bên trong yêu cầu quyền truy cập vật lý vào cấu trúc cuộn dây trong quá trình lắp ráp.
Mặt khác, giám sát máy biến áp trang bị thêm có thể bao gồm các điểm nhiệt độ có thể tiếp cận được như nhiệt độ dầu trên cùng hoặc nhiệt độ thiết bị có thể tiếp cận khác. Không nên nhầm lẫn việc giám sát trang bị thêm các điểm có thể tiếp cận với cảm biến cuộn dây bên trong được nhúng, được lên kế hoạch ở giai đoạn sản xuất.
Vị trí cảm biến trong máy biến áp ngâm dầu
Trong máy biến áp ngâm trong dầu, đầu dò cảm biến phải được đặt tại các vị trí đã chọn trong quá trình thiết kế nhiệt máy biến áp, có tính đến các ống làm mát cuộn dây và dòng dầu, trong khi sợi quang được định tuyến tới nguồn cấp dữ liệu máy biến áp phù hợp và sau đó đến thiết bị giám sát bên ngoài.
Phương pháp đo nhiệt độ cuộn dây trực tiếp này được mô tả chi tiết hơn trong cách đo nhiệt độ cuộn dây máy biến áp và ứng dụng tổng thể được đề cập trên trang giám sát nhiệt độ máy biến áp .
Vị trí cảm biến trong máy biến áp loại khô
Máy biến áp loại khô không giống với máy biến áp ngâm trong dầu về vị trí đặt cảm biến. Tùy thuộc vào cấu trúc máy biến áp, các đầu dò có thể được đặt trên cuộn dây pha, trên bề mặt cuộn dây, trong vùng cuộn dây bên trong, tại dây dẫn hoặc phần cuộn dây đã chọn hoặc gần vị trí bộ điều khiển nhiệt độ.
Đầu dò sợi quang có thể được đặt tại các vị trí cuộn dây đã chọn, nơi có cảm biến quang trực tiếp, cách ly điện hoặc khả năng chống nhiễu điện từ. Cảm biến Pt100 thường được sử dụng trong nhiều hệ thống điều khiển nhiệt độ máy biến áp loại khô, trong khi cảm biến sợi quang có thể được xem xét khi cần cảm biến quang trực tiếp, cách ly điện hoặc các điều kiện đo điện áp cao đặc biệt.
Cần bao nhiêu cảm biến sợi quang trong cuộn dây máy biến áp?
Số lượng cảm biến cần thiết phụ thuộc vào số pha, số lượng cuộn dây được theo dõi, số lượng chiều cao cuộn dây quan tâm, mục tiêu giám sát, kích thước máy biến áp, thiết kế nhiệt và các kênh giám sát có sẵn.
Hệ thống cáp quang máy biến áp ngâm dầu thường sử dụng cấu hình đa kênh như 6, 8, 9, 12 hoặc 16 kênh, trong khi giám sát cáp quang máy biến áp loại khô thường có thể sử dụng 3, 4, 6 hoặc 7 kênh. Đây là các cấu hình hệ thống phổ biến, không phải số lượng đầu dò bắt buộc - số lượng cảm biến thực tế phải khớp với các điểm đo thực tế được xác định cho máy biến áp cụ thể.
Mỗi cảm biến có cần kênh giám sát riêng không?
Có. Trong hệ thống giám sát nhiệt độ sợi quang điểm, mỗi đầu dò cảm biến hoạt động thường sử dụng một kênh đo. Ví dụ, sáu điểm đo cuộn dây đã chọn cần có sáu kênh cảm biến hoạt động trên thiết bị giám sát.
Nếu dự kiến sẽ mở rộng trong tương lai, bạn có thể chọn trước một công cụ giám sát có dung lượng kênh cao hơn. Việc lập kế hoạch kênh được đề cập chi tiết hơn trong bạn cần bao nhiêu kênh để giám sát nhiệt độ sợi quang .
Thiết kế máy biến áp ảnh hưởng đến vị trí cảm biến như thế nào?
Vị trí cảm biến chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi một số khía cạnh của thiết kế máy biến áp, bao gồm:
- Hình dạng cuộn dây
- Cấu trúc cuộn dây dạng đĩa, lớp hoặc lá kim loại
- Ống dẫn làm mát và hướng dòng dầu
- Thiết kế cách nhiệt
- Bố trí dây dẫn
- Vị trí cuộn dây HV/LV
- Sắp xếp pha
- Phân phối nhiệt dự kiến
Vị trí đặt cảm biến phải tuân theo thiết kế nhiệt của máy biến áp thay vì sơ đồ vị trí chung áp dụng cho mọi thiết bị.
Đo nhiệt độ cuộn dây trực tiếp so với nhiệt độ cuộn dây ước tính
| Phương thức | Nó đại diện cho điều gì | Sử dụng điển hình |
|---|---|---|
| Cảm biến sợi quang nhúng | Nhiệt độ thực tế tại điểm cuộn dây vật lý đã chọn | Giám sát nhiệt độ cuộn dây trực tiếp |
| Chỉ báo nhiệt độ cuộn dây | Nhiệt độ cuộn dây được tính toán/mô phỏng dựa trên nhiệt độ dầu và tải, tùy thuộc vào thiết kế hệ thống | Giám sát máy biến áp truyền thống |
| Phương pháp kháng cự | Nhiệt độ cuộn dây trung bình | Thử nghiệm máy biến áp |
| Cảm biến nhiệt độ dầu | Nhiệt độ dầu máy biến áp | Giám sát nhiệt dầu |
Đầu dò sợi quang đo nhiệt độ tại điểm cảm biến được chọn chính xác. Nó không biểu thị nhiệt độ trung bình của toàn bộ cuộn dây và không tự động báo cáo nhiệt độ tối đa ở mọi nơi trong cuộn dây.
Điều gì tạo nên điểm đo nhiệt độ cuộn dây tốt?
Điểm đo nhiệt độ cuộn dây tốt phải đại diện cho vị trí cuộn dây quan trọng về nhiệt, tương ứng với kinh nghiệm thiết kế hoặc phân tích nhiệt của máy biến áp, phù hợp về mặt cơ học để tích hợp cảm biến, cho phép định tuyến sợi được bảo vệ và cung cấp thông tin nhiệt độ hữu ích để theo dõi liên tục.
Giới hạn vị trí và phạm vi phủ sóng
1. Giả sử mọi máy biến áp đều có cùng vị trí điểm nóng. Vị trí điểm nóng thay đổi tùy theo thiết kế cuộn dây và làm mát, vì vậy không nên sao chép từ dự án khác.
2. Chỉ đặt cảm biến ở nơi lắp đặt dễ dàng nhất. Một vị trí thuận tiện không phải lúc nào cũng đại diện cho một điểm có ý nghĩa về mặt nhiệt.
3. Sử dụng một điểm đo để biểu diễn từng cuộn dây và từng pha. Một cảm biến duy nhất không thể mô tả tình trạng của toàn bộ máy biến áp.
4. Chọn vị trí đầu dò mà không xem xét việc định tuyến sợi quang. Điểm cảm biến cũng phải cho phép một đường dẫn thực tế và được bảo vệ đến nguồn cấp dữ liệu.
5. Chọn đại lượng cảm biến trước khi xác định các điểm đo cuộn dây cần thiết. Số lượng kênh phải tuân theo kế hoạch đo lường chứ không phải ngược lại.
Cần thông tin gì trước khi chọn vị trí cảm biến?
- Loại máy biến áp
- Loại ngâm trong dầu hoặc khô
- Xếp hạng máy biến áp
- Số pha
- Cấu trúc cuộn dây HV/LV
- Cấu trúc cuộn dây
- Khu vực điểm nóng dự kiến
- Số điểm đo
- Chiều cao đo
- Số lượng đầu dò
- Định tuyến cáp quang
- Chiều dài sợi
- Vị trí tiếp liệu
- Vị trí thiết bị giám sát
- Số lượng kênh bắt buộc
- Đầu ra giao tiếp cần thiết