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变压器绕组温度监测:为何荧光光纤是最优选择?

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一、什么是变压器绕组?

变压器绕组是变压器的核心电能转换部件,由铜或铝质绝缘导线绕制而成,分为高压绕组与低压绕组。其核心作用是通过电磁感应原理实现电压的升高或降低,是电能从发电端传输到用电端的关键 “枢纽”。

绕组的温度状态直接关联绝缘性能与使用寿命,一旦温度异常,极易引发安全故障。

二、变压器绕组故障有哪些?

变压器绕组的常见故障均与温度异常密切相关,主要包括:
  1. 绕组短路:分为匝间短路、相间短路,多因绝缘老化或过电压导致,会瞬间引发局部高温,严重时烧毁绕组;

  2. 绝缘损坏:长期高温会加速绝缘层老化、开裂,降低绝缘强度,增加短路风险;

  3. 绕组变形:短路冲击或机械振动导致绕组形变,改变电磁耦合状态,间接引发局部发热;

  4. 接触不良:绕组引线接头松动或氧化,接触电阻增大,形成局部热点,持续升温会破坏接头绝缘。

三、变压器发热点有哪些?

变压器运行时的核心发热点集中在以下部位,其中绕组是需重点监测的关键:
  1. 绕组:电流通过导线产生的 “铜损”(电阻损耗)是主要热源,负荷越高,发热越显著;

  2. 铁芯:交变磁场引发的 “铁损”(磁滞、涡流损耗)产生热量,多集中在铁芯叠片处;

  3. 引线接头:接触不良时的电阻损耗会形成局部热点,热量易堆积;

  4. 冷却系统:散热器堵塞、风扇故障会导致散热效率下降,间接加剧绕组升温。

    绕组作为电能转换的核心,其温度直接决定变压器安全,是温度监测的核心对象

四、变压器绕组温度为什么会升高?

绕组温度升高的根本原因可归结为 “产热过多” 或 “散热不足”,具体包括:
  1. 负荷过载:运行电流超过额定值,铜损急剧增加,热量快速积累;

  2. 冷却失效:冷却器(散热器、油泵)故障,或散热通道堵塞,热量无法及时排出;

  3. 内部故障:匝间短路、接头接触不良等问题,会在局部产生异常高温;

  4. 环境影响:夏季高温、密闭空间通风差,导致外部散热条件恶化;

  5. 绝缘老化:绝缘层劣化后导热性下降,绕组产生的热量无法快速传递至冷却系统。

五、变压器绕组温度的常见监测方式目前行业内主流的绕组温度监测技术,原理与核心特性如下:

  1. 无线传感器:通过 LoRa、蓝牙等无线模块传输数据,安装灵活,但易受变压器强电磁场干扰,测量精度低,且信号稳定性差;

  2. 红外热像仪:非接触式检测,通过扫描设备外部温度推算绕组温度,无法直接获取绕组内部温度,受环境遮挡、温度影响大,误差明显;

  3. PT100 铂电阻:利用金属电阻随温度变化的特性测量,需靠近绕组安装,但金属材质易受电磁干扰,且高温下易老化,使用寿命短(仅 2-3 年);

  4. 贴片式传感器:粘贴于变压器油箱表面,间接反映绕组温度,存在明显滞后性,无法捕捉内部局部过热;

  5. 荧光光纤传感器:接触式监测,单个探头对应一个热点,通过荧光材料寿命随温度变化的特性采集数据,依托光纤传输信号,耐高电压、绝缘性强,变送器体积小巧,单台测温装置最多支持 64 通道,信号传输距离最长 80 米。

六、监测方式对比表格

监测方式测量方式抗电磁干扰性耐高电压性精度单装置通道数传输距离变送器尺寸适用场景
无线传感器非接触式低(±3℃)按需搭配视模块定中等临时抽检、低精度需求场景
红外热像仪非接触式无要求低(±5℃)单镜头数米内较大设备表面过热排查,无法测内部
PT100 铂电阻接触式中(±1℃)单通道短距离中等常温、低电磁干扰环境
贴片式传感器非接触式(贴表面)低(±4℃)单通道短距离小巧粗略监测、低成本场景
荧光光纤传感器接触式(单探头单热点)高(±0.5℃)最多 64 通道最长 80 米小巧高精度、强电磁、高电压场景

七、为什么选择荧光光纤监测变压器绕组温度?

荧光光纤传感器在变压器绕组温度监测中具备不可替代的优势,核心亮点包括:
  1. 接触式精准测温:单个探头对应一个绕组热点,直接接触监测,能实时捕捉核心发热点温度,避免间接测量的误差;

  2. 耐高电压 + 强绝缘:光纤与探头均为全绝缘材质,可耐受高压环境,完全符合变压器高压设备的安全要求,无短路风险;

  3. 抗干扰能力极强:光纤传输信号不受变压器强电磁场影响,数据稳定无漂移,适用于复杂电磁环境;

  4. 高兼容性与灵活性:变送器体积小巧,易集成到现有系统,单装置最多支持 64 通道,可同时监测多个热点,还能根据变压器型号定制安装方案;

  5. 高性价比与长寿命:无需频繁维护,使用寿命远超传统传感器,长期使用成本更低;

  6. 多场景适配性:除变压器外,还可应用于开关设备、大型水轮机、大电机定子等电力设备,以及射频热疗仪、核磁共振仪等医疗设备,ICP 等离子体刻蚀系统等半导体设备,适用范围极广。

八、FAQ(常见问题)

  1. 荧光光纤传感器需要和绕组直接接触吗?需要。采用接触式设计,单个探头对应一个绕组热点,能精准捕捉该位置的实时温度,确保数据准确。
  2. 安装荧光光纤会影响变压器正常运行吗?不会。变送器小巧,安装可在变压器制造或检修时完成,不改变绕组结构与绝缘性能,无需停机即可完成后期维护(若有需求)。
  3. 荧光光纤传感器需要定期校准吗?无需校准。出厂前已完成精准调试,长期使用中数据稳定性强,无需额外校准操作,减少维护成本。
  4. 你们的荧光光纤传感器有全球应用案例吗?有。产品已服务于全球多个国家的电力、医疗、半导体行业客户,涵盖变电站变压器、大型工业设备等场景,可提供案例参考。
  5. 荧光光纤除了变压器,还能应用在哪些设备上?应用场景广泛,包括电力设备(开关设备、大电机定子、电缆头、GIS 开关)、医疗设备(射频热疗仪、微波热疗仪、核磁共振仪)、半导体设备(ICP 等离子体刻蚀系统、反应离子刻蚀系统),以及电火工品 EED、微波消解仪、高能粒子环境等特种场景。

九、咨询我们

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