Memahami Termometer Tekanan, Rintangan dan Gentian Optik

Operasi yang boleh dipercayai bagi Transformer Terendam Minyak sebahagian besarnya bergantung pada kestabilan minyak penebat dalamannya dan suhu penggulungan. Pemanasan lampau merupakan punca utama penuaan penebat yang dipercepatkan, penurunan prestasi, dan akhirnya, kegagalan. Oleh itu, pemantauan suhu merupakan salah satu aspek yang paling asas dan kritikal dalam operasi dan penyelenggaraan transformer. Daripada dail mekanikal tradisional kepada sistem gentian optik pintar moden, sejarah pembangunan termometer merupakan evolusi teknologi pemantauan transformer daripada pemerhatian pasif kepada amaran awal aktif.

 

Artikel ini akan menggariskan secara sistematik jenis-jenis termometer biasa yang digunakan pada transformer terendam minyak dan memberikan analisis mendalam tentang prinsip kerja dan senario aplikasinya.

 

Bab 1: "Salasilah Keluarga" Termometer – Tinjauan Terperinci tentang Tiga Jenis Utama

Berdasarkan prinsip pengukuran dan lokasi pemasangan, termometer untuk transformer terendam minyak dibahagikan terutamanya kepada tiga kategori berikut. Secara keseluruhannya, ia membentuk rangkaian pemantauan tiga dimensi daripada suhu minyak tertinggi hingga titik panas penggulungan.

 

1. Termometer Jenis Tekanan (Termometer Bacaan Jauh)

Prinsip Kerja: Ini adalah instrumen mekanikal klasik berdasarkan pengembangan/pengecutan haba dan penghantaran tekanan cecair/gas. Sistem ini terdiri daripada tiga bahagian:

 

Mentol Suhu (Sensor): Dimasukkan ke dalam minyak di bahagian atas tangki transformer, diisi dengan medium sensitif suhu (contohnya, cecair, gas atau cecair takat didih rendah).

 

Tiub Kapilari: Tiub logam panjang dan nipis yang menghubungkan mentol ke kepala tolok, diisi dengan medium pemancar tekanan.

 

Kepala Tolok (Penunjuk): Dipasang pada dinding tangki transformer atau kabinet kawalan, berpotensi beberapa meter dari mentol. Terasnya ialah tiub Bourdon – tiub logam elastik yang melengkung. Apabila mentol dipanaskan, perubahan tekanan dalaman dihantar melalui kapilari ke tiub Bourdon, menyebabkannya berubah bentuk. Ubah bentuk ini menggerakkan penunjuk melalui mekanisme penghubung, memaparkan suhu.

 

Ciri-ciri Utama:

 

Mekanikal semata-mata, tidak memerlukan kuasa luaran, imuniti yang sangat baik terhadap gangguan elektromagnet, kebolehpercayaan yang sangat tinggi.

 

Kepala tolok boleh dipasang dari jauh untuk bacaan setempat yang mudah.

 

Biasanya dilengkapi dengan 1-2 kenalan boleh laras untuk penggera suhu berlebihan dan fungsi pelantikan.

 

Ketepatan dan kelajuan tindak balas agak perlahan berbanding jenis elektronik, dan tiub kapilari mudah terdedah kepada kerosakan mekanikal.

 

Aplikasi Lazim: Peranti pemantauan dan penggera utama untuk suhu minyak atas, ciri hampir standard pada semua transformer terendam minyak.

 

2. Pengesan Suhu Rintangan (RTD, contohnya, PT100)

Prinsip Kerja: Berdasarkan sifat rintangan konduktor berubah mengikut suhu. Elemen penderiaan yang paling biasa ialah termometer rintangan platinum, dengan PT100 menandakan rintangan 100 ohm pada 0°C. Rintangannya berubah secara tepat dan linear mengikut suhu.

 

Komponen Sistem:

 

Prob RTD Platinum: Dipasang di dalam perigi termometer di bahagian atas transformer, direndam dalam minyak.

 

Pengukur Jambatan & Pemancar: Selalunya disepadukan ke dalam unit kawalan pintar. Litar yang tepat mengukur rintangan PT100 dan menukarkannya kepada isyarat arus standard 4-20mA atau isyarat digital.

 

Ciri-ciri Utama:

 

Ketepatan pengukuran yang tinggi, isyarat boleh dihantar dalam jarak jauh, imuniti hingar yang baik.

 

Output ialah isyarat elektrik standard, mudah disepadukan dengan platform automasi seperti SCADA (Kawalan Penyeliaan dan Pemerolehan Data) dan DCS (Sistem Kawalan Teragih) untuk pemantauan berpusat jarak jauh.

 

Selalunya dipasang di sebelah termometer jenis tekanan, berfungsi sebagai alat berlebihan atau berketepatan tinggi untuk pemantauan jarak jauh dan perekodan suhu minyak.

 

Aplikasi Lazim: Digunakan untuk penghantaran jarak jauh dan pemantauan digital suhu minyak atas, asas pencawang automatik moden yang tidak dijaga.

 

3. Sistem Pengukuran Suhu Penggulungan Gentian Optik (Pengukuran "Titik Panas" Langsung Paling Termaju)

Prinsip Kerja: Ini merupakan teknologi paling langsung dan canggih untuk pemantauan suhu penggulungan pada masa ini. Ia berdasarkan fizik Fiber Bragg Gratings.

 

Sensor Kekisi Fiber Bragg (FBG): Variasi berkala dalam indeks biasan (kerisi) ditulis ke dalam segmen gentian optik khas menggunakan laser. Sifat utamanya: Cahaya dengan panjang gelombang tertentu (panjang gelombang Bragg) dipantulkan, dan panjang gelombang yang dipantulkan ini beralih secara linear dengan perubahan suhu (atau regangan) di lokasi kekisi.

 

Proses Pengukuran: Kabel gentian optik fleksibel yang dibenamkan dengan berbilang sensor FBG telah dibenamkan secara langsung di antara lapisan penebat belitan voltan tinggi di tempat paling panas yang diramalkan semasa pembuatan transformer. Sistem ini memancarkan cahaya jalur lebar, dan dengan menganalisis panjang gelombang tertentu yang dipantulkan dari setiap parutan, ia boleh mendapatkan suhu mutlak dengan tepat dan dalam masa nyata pada titik yang berbeza dalam belitan.

 

Ciri-ciri Utama:

 

Pengukuran langsung suhu titik panas penggulungan, bukan anggaran tidak langsung. Data adalah paling sahih dan boleh dipercayai.

 

Selamat secara intrinsik: Serat optik diperbuat daripada silika, penebat, tahan voltan tinggi dan kebal terhadap gangguan elektromagnet, beroperasi secara stabil dalam medan EM yang kuat.

 

Pengukuran teragih: Satu gentian boleh menempatkan berpuluh-puluh titik penderiaan, membolehkan peta terma lengkap bagi penggulungan.

 

Pemboleh utama untuk "Penarafan Dinamik" transformer dan penilaian hayat.

 

Aplikasi Lazim: Transformer besar dan kritikal (cth., EHV, transformer penukar), pencawang pintar yang memerlukan pengurusan keupayaan beban.

 

Bab 2: Penjelasan Konsep Utama – Suhu Minyak Atas vs. Suhu Penggulungan

Ini merupakan konsep penting dan titik permulaan untuk memilih jenis termometer.

 

Suhu Minyak Atas: Mengukur suhu minyak di bahagian atas tangki. Ia mencerminkan beban haba keseluruhan transformer tetapi mempunyai lag haba. Apabila beban berubah, suhu penggulungan berubah paling cepat, diikuti oleh suhu minyak. Termometer jenis tekanan dan RTD mengukurnya.

 

Suhu Titik Panas Penggulungan: Merujuk kepada titik terpanas dalam keseluruhan transformer, biasanya terletak di bahagian atas penggulungan voltan rendah. Ia merupakan parameter paling kritikal yang menentukan kadar penuaan penebat dan keupayaan beban. Kaedah tradisional tidak boleh mengukurnya secara langsung, sebaliknya bergantung pada Penunjuk Suhu Penggulungan (WTI) yang mensimulasikan/menganggarkannya menggunakan "pembetulan suhu minyak atas + arus." Pengukuran gentian optik adalah satu-satunya teknologi yang boleh mengukurnya secara langsung dan tepat.