نقش مدل‌های حرارتی در پایش نقاط داغ سیم‌پیچ ترانسفورماتور چیست؟

به عنوان تامین کننده مانیتورینگ نقطه داغ سیم پیچ ترانسفورماتورمانیتورینگ نقطه داغ سیم پیچ ترانسفورماتور، من بسیار علاقه مند به نقش مدل های حرارتی در این زمینه شده ام. پس از همه، درک دمای نقطه داغ در سیم پیچ ترانسفورماتور برای اطمینان از قابلیت اطمینان و طول عمر ترانسفورماتور بسیار مهم است.

ابتدا اجازه دهید در مورد دمای نقطه داغ در سیم پیچ ترانسفورماتور صحبت کنیم. در یک ترانسفورماتور، سیم پیچ ها جریان الکتریکی دارند و این جریان به دلیل مقاومت هادی ها گرما تولید می کند. دما به طور مساوی در سراسر سیم پیچ توزیع نمی شود. یک نقطه خاص وجود دارد که در آن دما بالاترین حد است، و آن نقطه داغ است. اگر دمای نقطه داغ خیلی زیاد شود، می تواند مشکلات قابل توجهی ایجاد کند. به عنوان مثال، می تواند منجر به پیری سریع مواد عایق در سیم پیچ ها شود. با گذشت زمان، این می تواند عملکرد عایق را کاهش دهد، خطر خرابی الکتریکی را افزایش دهد و در نهایت منجر به خرابی ترانسفورماتور شود.

بنابراین، مدل های حرارتی از کجا وارد عمل می شوند؟ مدل های حرارتی مانند توپ های کریستالی ما برای پیش بینی دمای نقطه داغ هستند. آنها نمایش های ریاضی هستند که عوامل مختلفی را در نظر می گیرند که بر توزیع دما در سیم پیچ ها تأثیر می گذارد. این عوامل شامل جریان بار، دمای محیط، دمای روغن و پارامترهای طراحی خود ترانسفورماتور است.

یکی از ابتدایی ترین انواع مدل های حرارتی، مدل «بالا بر پایه روغن» است. در این مدل از دمای بالای روغن ترانسفورماتور (که اندازه گیری آن نسبتاً آسان است) به عنوان ورودی کلید استفاده می شود. ایده این است که یک رابطه بین دمای بالای روغن و دمای نقطه داغ وجود دارد. با اندازه گیری دمای بالای روغن و استفاده از چند ضرایب از پیش تعیین شده در مدل می توان دمای نقطه داغ را تخمین زد. این مدل ساده است و مدت زیادی است که از آن استفاده می شود اما محدودیت هایی دارد. این یک رابطه ثابت بین دمای بالای روغن و نقطه داغ فرض می‌کند که ممکن است در همه شرایط عملیاتی صادق نباشد. به عنوان مثال، در طول تغییرات بار ناگهانی یا در ترانسفورماتورهای با طراحی غیر استاندارد، این رابطه می تواند متفاوت باشد.

سپس مدل‌های حرارتی پیشرفته‌تر مانند مدل‌های «المان محدود» وجود دارد. اینها بسیار پیچیده تر و دقیق تر هستند. آنها ساختار فیزیکی واقعی ترانسفورماتور، از جمله شکل سیم پیچ ها، مواد عایق، و جریان روغن خنک کننده را در نظر می گیرند. این مدل ها ترانسفورماتور را به تعداد زیادی عنصر کوچک تقسیم می کنند و انتقال حرارت و توزیع دما را در هر عنصر محاسبه می کنند. این امکان پیش بینی بسیار دقیق تری از دمای نقطه داغ را فراهم می کند، به ویژه در ترانسفورماتورهایی با هندسه پیچیده یا خنک کننده غیر یکنواخت. با این حال، آنها به قدرت محاسباتی زیادی و اطلاعات دقیق در مورد طراحی ترانسفورماتور نیاز دارند که در برخی موارد به سختی می توان به دست آورد.

نقش این مدل های حرارتی در مانیتورینگ نقطه داغ سیم پیچ ترانسفورماتور چند برابر است. اولا، آنها برای نگهداری پیشگیرانه عالی هستند. با استفاده از یک مدل حرارتی برای تخمین مداوم دمای نقطه داغ، می‌توانیم مشکلات بالقوه را قبل از جدی شدن تشخیص دهیم. به عنوان مثال، اگر مدل پیش‌بینی کند که دمای نقطه داغ به طور پیوسته شروع به افزایش می‌کند، حتی اگر بار تغییر زیادی نکرده باشد، می‌تواند نشان دهنده مشکل در سیستم خنک‌کننده یا اتصال کوتاه در سیم‌پیچ‌ها باشد. این تشخیص زودهنگام به ما امکان می دهد تا اقدامات اصلاحی مانند برنامه ریزی تعمیر و نگهداری یا تنظیم بار انجام دهیم تا از خرابی بزرگ جلوگیری کنیم.

در مرحله دوم، مدل های حرارتی برای مدیریت بار مفید هستند. ترانسفورماتورها اغلب نزدیک به حداکثر ظرفیت خود برای به حداکثر رساندن راندمان کار می کنند. اما اگر آنها را بدون اطلاع از دمای واقعی نقطه داغ کار کنیم، در معرض خطر بارگذاری بیش از حد سیم پیچ ها و ایجاد آسیب هستیم. با یک مدل حرارتی قابل اعتماد، می‌توانیم با دقت پیش‌بینی کنیم که ترانسفورماتور چقدر بار می‌تواند تحمل کند، بدون اینکه از حد دمای ایمن نقطه داغ تجاوز کند. این ما را قادر می سازد تا تصمیمات آگاهانه ای در مورد توزیع بار بگیریم و اطمینان حاصل کنیم که ترانسفورماتور به شیوه ای ایمن و کارآمد عمل می کند.

علاوه بر این، مدل‌های حرارتی را می‌توان با سایر تکنیک‌های مانیتورینگ برای دید جامع‌تری از سلامت ترانسفورماتور ترکیب کرد. به عنوان مثال، می توانیم آنها را با a جفت کنیممانیتور جریان زمینی هسته ترانسفورماتور. یک تغییر ناگهانی در جریان اتصال به زمین می تواند با تغییر دمای سیم پیچ مرتبط باشد. با تجزیه و تحلیل داده های مدل حرارتی و مانیتور جریان زمین هسته، می توانیم درک بهتری از آنچه در داخل ترانسفورماتور می گذرد به دست آوریم و مشکلات را با دقت بیشتری تشخیص دهیم.

ما همچنین می توانیم مدل های حرارتی را با یک ادغام کنیمسیستم مانیتورینگ تخلیه جزئی آنلاین برای ترانسفورماتور. تخلیه جزئی، تخلیه الکتریکی کوچکی است که در عایق به دلیل میدان های الکتریکی زیاد رخ می دهد. آنها می توانند تحت تأثیر دمای عایق قرار گیرند. با مقایسه پیش‌بینی‌های مدل حرارتی با داده‌های تخلیه جزئی، می‌توانیم تعیین کنیم که آیا تخلیه جزئی ناشی از دماهای بالا یا عوامل دیگری مانند تخریب عایق است یا خیر.

یکی دیگر از جنبه های مهم ترکیب با a استآنالایزر گاز محلول ترانسفورماتور. گازهای حل شده در روغن ترانسفورماتور می تواند نشان دهنده وجود انواع عیب ها از جمله گرم شدن بیش از حد باشد. اگر مدل حرارتی دمای نقطه داغ بالا را پیش‌بینی کند و آنالایزر گاز افزایش گازهای خاص مرتبط با گرمای بیش از حد، مانند متان یا اتان را تشخیص دهد، شواهد قوی از وجود مشکل در سیم‌پیچ‌ها ارائه می‌کند.

به عنوان تامین کننده مانیتورینگ نقطه داغ ترانسفورماتور، می دانم که داشتن مدل های حرارتی دقیق یک تغییر دهنده بازی است. آنها به ما و مشتریان ما توانایی تصمیم گیری هوشمندانه در مورد عملیات و نگهداری ترانسفورماتور را می دهند. با در نظر گرفتن مدل حرارتی مناسب، می‌توانیم ترانسفورماتورها را برای مدت طولانی‌تری به حالت روان نگه داریم، خطر خرابی‌های پرهزینه را کاهش دهیم و در نهایت در هزینه صرفه‌جویی کنیم.

اگر به دنبال راه حل های قابل اعتماد نظارت بر ترانسفورماتور هستید، از جمله مانیتورینگ نقطه داغ ترانسفورماتور سیم پیچی، من دوست دارم با هم چت کنیم. تیم ما تجربه زیادی در این زمینه دارد و می تواند بهترین محصولات و خدمات را برای رفع نیازهای خاص شما به شما ارائه دهد.

مراجع

• [1] راهنمای IEEE برای بارگیری مواد معدنی - روغن - ترانسفورماتورهای غوطه ور - 1995.
• [2] بروشور فنی CIGRE 669: راهنمای مدل‌سازی حرارتی ترانسفورماتورهای قدرت.