Температурная защита обмоток и масла трансформатора
2 месяца назад
2 мин.
0
Температурная защита обмоток и масла трансформатора: датчики, уставки и логика отключения
Температурная защита обмоток и масла силового трансформатора предотвращает термическое повреждение изоляции, ускоренное старение и аварийные отключения из-за перегрева. Она контролирует температуру верхних слоёв масла и/или расчётную (или измеренную) температуру “горячей точки” обмоток, формирует сигналы предупреждения, включения охлаждения и отключения при превышении уставок.
Что такое температурная защита трансформатора и зачем она нужна
Температурная защита — это совокупность устройств контроля температуры и алгоритмов, которые:
- ограничивают длительную перегрузку трансформатора по тепловому критерию;
- защищают обмотки от перегрева, который вызывает термическое старение изоляции;
- обеспечивают корректную работу системы охлаждения (вентиляторы, насосы);
- снижают риск повреждения масла и образования газов при локальном перегреве.
Основной принцип: ресурс трансформатора определяется ресурсом изоляции, а ресурс изоляции в первую очередь определяется температурой.
Что контролирует температурная защита: масло и обмотки
Контроль температуры масла
Контролируется температура верхнего слоя масла в баке (как наиболее нагретой зоны масла). Этот параметр отражает тепловую нагрузку трансформатора и эффективность охлаждения.
Температура масла используется для:
- автоматического управления охлаждением;
- сигнализации перегрева;
- отключения при опасных режимах.
Контроль температуры обмоток
Перегрев обмоток критичнее перегрева масла, потому что именно обмотки и их изоляция являются наиболее чувствительным элементом. Контроль выполняется двумя способами:
- Прямое измерение температуры обмоток
Применяются встроенные датчики в обмотках или рядом с ними (для сухих трансформаторов — типовая практика; для масляных — встречается на ответственных объектах).
- Расчётная оценка “горячей точки” обмотки
Используется тепловая модель: температура обмотки оценивается по температуре масла и току нагрузки, с учётом тепловой инерции. Такая оценка применяется, когда прямые датчики в обмотках не предусмотрены.
Какие датчики и устройства применяют в температурной защите
Датчики температуры масла
- термометрические датчики, установленные в кармане или гильзе в верхней части бака;
- сигнализирующие контакты для уставок “сигнал” и “отключение”;
- отдельные уставки на включение ступеней охлаждения.
Датчики температуры обмоток
- термопреобразователи сопротивления (используются в сухих трансформаторах и в части конструкций масляных);
- термодатчики, встроенные в обмотки;
- устройства расчётной температуры обмоток на основе тока и температуры масла.
Уставки температурной защиты: сигнал, охлаждение, отключение
Температурная защита почти всегда строится как многоступенчатая логика:
- предупреждение (сигнал);
- фиксирует приближение к предельному режиму. Используется для диспетчеризации и оперативных действий;
- включение охлаждения;
- при достижении уставки автоматически включаются вентиляторы или насосы, если они предусмотрены;
- отключение (аварийная уставка);
- формирует команду отключения трансформатора при достижении опасной температуры масла или обмоток.
Технический смысл уставок: не доводить до режима, в котором изоляция деградирует ускоренно или появляются условия для повреждения активной части.
Как температурная защита связана с перегрузочной способностью трансформатора
Перегрузка допустима только в пределах, определяемых тепловым режимом. Температурная защита фактически ограничивает:
- длительность перегрузки;
- величину перегрузки при неблагоприятной температуре окружающей среды;
- режимы при ухудшении охлаждения (отказ вентиляторов, загрязнение радиаторов, ухудшение теплоотвода).
Если охлаждение не обеспечивает отвод потерь, температура обмоток растёт быстрее температуры масла, что делает контроль “горячей точки” ключевым для предотвращения повреждений.
Типовые неисправности и ошибки эксплуатации
Ошибки в системе охлаждения
- отказ вентиляторов или насосов;
- неправильная автоматика включения охлаждения;
- загрязнение радиаторов и ухудшение теплоотдачи.
Ошибки измерения температуры
- неверная установка датчика (ошибка зоны измерения);
- повреждение или дрейф датчика;
- плохой контакт датчика в гильзе или кармане.
Ошибки уставок
- слишком высокие уставки — риск перегрева и ускоренного старения;
- слишком низкие уставки — ложные отключения и снижение надёжности электроснабжения.
Как проверяют температурную защиту трансформатора
В регламентных работах обычно выполняют:
- проверку корректности показаний датчиков;
- проверку срабатывания сигналов и отключения по уставкам (имитацией/калибровкой);
- проверку включения ступеней охлаждения по заданным уставкам;
- анализ трендов температуры при нагрузке для выявления ухудшения охлаждения.
Итог: роль температурной защиты в системе защит трансформатора
Температурная защита обмоток и масла является базовой функцией для предотвращения перегрева и потери ресурса изоляции. Она:
- управляет охлаждением,
- фиксирует опасные тепловые режимы,
- отключает трансформатор при критическом перегреве,
- повышает надёжность и срок службы оборудования.