Glasvezeltemperatuursensoren worden doorgaans geplaatst op geselecteerde locaties in de wikkeling waar de hoogste bedrijfstemperatuur of een thermische hotspot wordt verwacht. De precieze positie hangt af van het transformatorontwerp, de wikkelingsgeometrie, koeling, stroomverdeling in de geleider, isolatieopbouw en thermische ontwerpgegevens.
Bij oliegevulde transformatoren worden glasvezelsondes tijdens de fabricage vaak in of bij geselecteerde hotspots in de wikkelingsconstructie aangebracht. Bij droge transformatoren kunnen sondes, afhankelijk van de constructie, op gekozen locaties in de wikkeling of op bereikbare delen daarvan worden geplaatst.
Bij puntmeting met fluorescentieglasvezel meet één sonde op één vastgelegde locatie. De optische vezel voert het signaal van de wikkeling naar het meetinstrument. Er is geen universele standaardpositie: de ontwerper of fabrikant bepaalt de plaatsing op basis van het thermische ontwerp en de wikkelingsconstructie.
Waar worden glasvezeltemperatuursensoren gewoonlijk in transformatorwikkelingen geplaatst?
Mogelijke meetlocaties zijn geselecteerde hotspots in de wikkeling, punten nabij geleiders die naar verwachting warmer worden, bovenste wikkelingsdelen die bij sommige ontwerpen thermisch zwaarder worden belast, en geselecteerde middelste of onderste posities voor thermische verificatie. Afhankelijk van thermische berekeningen of ontwerpervaring kunnen sensoren in hoogspannings- of laagspanningswikkelingen en specifieke wikkelingssecties worden geplaatst.
Bij veel transformatorontwerpen verdienen hogere delen van de wikkeling aandacht vanwege de wisselwerking tussen verliezen, oliestroming en koeling. De werkelijke hotspotlocatie verschilt echter per wikkeling en koelontwerp. Er is geen positie die voor elke transformator geldt; baseer de plaatsing op het specifieke thermische ontwerp.
Waarom wordt een sensor doorgaans bij een hotspot in de wikkeling geplaatst?
Een belangrijk voordeel van directe temperatuurmeting in de wikkeling is dat de fysieke temperatuur op een geselecteerde, voorspelde hotspotlocatie wordt gemeten in plaats van geschat. De locatie van de hotspot wordt beïnvloed door stroomdichtheid, geleiderverliezen, strooiverliezen, koeling, oliecirculatie, wikkelingsgeometrie en isolatieopbouw.
Kies daarom een thermisch betekenisvol meetpunt en niet alleen een plek die gemakkelijk bereikbaar is. Een meetpunt dat past bij het verwachte thermische gedrag van de transformator levert bruikbare gegevens voor hotspotbewaking.
Worden sensoren altijd boven in de wikkeling geplaatst?
Nee. In sommige ontwerpen is het bovenste deel van de wikkeling thermisch belangrijk, maar de hotspot bevindt zich niet altijd bovenaan. De locatie hangt af van het wikkelingsontwerp, oliestroming, koelkanalen, geleideropstelling, belastingverdeling en koelmethode.
Sommige fabrikanten plaatsen sondes daarom op meerdere hoogten in de wikkeling in plaats van alleen bovenaan. Zo kunnen temperatuurverschillen langs de wikkeling worden gemeten in plaats van verondersteld.
Moeten sensoren in de hoogspanningswikkeling, laagspanningswikkeling of beide worden geplaatst?
Dat hangt af van het transformatorontwerp en bewakingsdoel. Het systeem kan de hoogspanningswikkeling, laagspanningswikkeling, beide wikkelingen, geselecteerde fasen of bepaalde wikkelingssecties meten. De keuze hangt af van thermische berekeningen, wikkelingsstroom, geleidergeometrie, koeling, transformatorvermogen en meetdoel.
Er is geen algemene regel dat de hoogspannings- of laagspanningswikkeling altijd warmer is. Dat verschilt per ontwerp; laat de keuze afhangen van de thermische analyse van de betreffende transformator.
Waarom worden meerdere sensorposities gebruikt?
Eén temperatuurpunt beschrijft niet de toestand van een volledige wikkeling. Meerdere meetpunten kunnen verschillende fasen, wikkelingshoogten, hoog- en laagspanningswikkelingen, thermische zones en hotspots omvatten die in het transformatorontwerp zijn vastgesteld.
Dit vormt de basis voor temperatuurmonitoring op meerdere punten. Elke glasvezelpuntsensor wordt doorgaans aangesloten op een eigen kanaal van het meerkanaals meetinstrument voor temperatuurmonitoring, zodat meerdere plaatsen in de wikkeling gelijktijdig kunnen worden bewaakt.
Veelvoorkomende meetlocaties voor glasvezelsensoren in transformatoren
| Meetgebied | Waarom meten? | Aandachtspunt bij selectie |
|---|---|---|
| Bovenste deel van de wikkeling | Bij sommige ontwerpen mogelijk een gebied met hogere temperatuur | Koeling en wikkelingsontwerp |
| Middelste deel van de wikkeling | Verificatie van het temperatuurprofiel | Wikkelingsgeometrie en oliestroming |
| Onderste deel van de wikkeling | Bewaking van de thermische verdeling | Koelroute en wikkelingsconstructie |
| Hoogspanningswikkeling | Geselecteerd elektrisch of thermisch meetpunt | Thermisch ontwerp van de transformator |
| Laagspanningswikkeling | Geselecteerd thermisch meetpunt | Stroom en wikkelingsconstructie |
| Verschillende fasen | Temperatuurgedrag per fase vergelijken | Faseopstelling van de transformator |
| Meerdere wikkelingssecties | Een vollediger thermisch profiel opbouwen | Beschikbare meetkanalen |
Dit zijn mogelijke meetlocaties, geen verplichte sensorposities voor elke transformator.
Waar wordt de sondetip geplaatst?
Plaats de sondetip dicht bij de geselecteerde meetlocatie in de wikkeling. Afhankelijk van het ontwerp kan dat tussen wikkelingsgeleiders en isolatiedelen zijn, in een afstandhouder of speciaal sensorkanaal, naast een gekozen geleider of op een ontworpen meetpositie in de wikkeling.
De transformatorfabrikant bepaalt specifieke montageafstanden, aandrukmethoden en isolatieafstanden als onderdeel van het wikkelingsontwerp. De optische vezel wordt vanaf het meetpunt via een beschermde route uit de wikkeling geleid. De vezellengte wordt uitgebreider behandeld in de handleiding voor het kiezen van de juiste vezellengte voor een glasvezeltemperatuursensor.
Wanneer worden glasvezelsensoren in transformatorwikkelingen geïnstalleerd?
Bij oliegevulde transformatoren worden sondes doorgaans tijdens de fabricage of assemblage van de wikkeling geïntegreerd. Nadat de wikkeling is voltooid, de isolatie is aangebracht en de tank gesloten, is toegang tot de binnenzijde zeer beperkt.
Daarom worden sensorposities en vezelroutes meestal tijdens het ontwerp en de fabricage gepland, niet achteraf op locatie.
Kunnen glasvezelsensoren achteraf in een bestaande transformator worden geplaatst?
Dat hangt af van de meetlocatie. Voor interne temperatuurmeting in de wikkeling kunnen sensoren doorgaans niet zomaar achteraf worden toegevoegd aan een voltooide oliegevulde transformator. Plaatsing vereist fysieke toegang tot de wikkelingsconstructie tijdens assemblage.
Bij een retrofit kunnen wel bereikbare punten worden bewaakt, zoals de top-olietemperatuur of andere toegankelijke temperaturen. Dit is iets anders dan ingebedde meting in de wikkeling, die tijdens de fabricage wordt gepland.
Sensorplaatsing in oliegevulde transformatoren
Plaats de meetsonde in een oliegevulde transformator op een locatie die tijdens het thermische ontwerp is geselecteerd. Houd rekening met koelkanalen en oliestroming in de wikkeling. Leid de optische vezel naar een geschikte tankdoorvoer en vervolgens naar het externe meetinstrument.
Deze methode voor directe meting van de wikkelingstemperatuur wordt uitgebreider beschreven in hoe de temperatuur in een transformatorwikkeling rechtstreeks wordt gemeten, en de volledige toepassing komt aan bod op de transformatorbewaking pagina.
Sensorplaatsing in droge transformatoren
De sensorplaatsing in droge transformatoren verschilt van die in oliegevulde uitvoeringen. Afhankelijk van de constructie kunnen sondes worden geplaatst op een fasewikkeling, aan het spoeloppervlak, in een intern wikkelingsgebied, bij een gekozen geleider of sectie, of nabij de temperatuurregelaar.
Glasvezelsondes kunnen op geselecteerde plaatsen in de wikkeling worden gebruikt wanneer directe optische meting, elektrische isolatie of bestendigheid tegen elektromagnetische interferentie gewenst is. In veel temperatuurregelsystemen voor droge transformatoren worden PT100-sensoren gebruikt. Glasvezelsensoren kunnen worden overwogen voor directe optische meting, elektrische isolatie of bijzondere hoogspanningsomstandigheden.
Hoeveel glasvezelsensoren zijn nodig in transformatorwikkelingen?
Het benodigde aantal hangt af van het aantal fasen, de bewaakte wikkelingen, relevante wikkelingshoogten, het meetdoel, transformatorformaat en thermisch ontwerp, en het aantal beschikbare meetkanalen.
Glasvezelsystemen voor oliegevulde transformatoren gebruiken vaak meerkanaalsconfiguraties, bijvoorbeeld met 6, 8, 9, 12 of 16 kanalen. Bij droge transformatoren komen configuraties met 3, 4, 6 of 7 kanalen voor. Dit zijn systeemvoorbeelden, geen verplichte aantallen sondes: stem het werkelijke aantal sensoren af op de meetpunten van de specifieke transformator.
Heeft elke sensor een eigen meetkanaal nodig?
Ja. In een glasvezel-puntmeetsysteem gebruikt elke actieve sonde doorgaans één meetkanaal. Voor zes geselecteerde meetpunten in de wikkeling zijn bijvoorbeeld zes actieve sensorkanalen nodig.
Als uitbreiding wordt verwacht, kan vooraf een meetinstrument met meer kanalen worden gekozen. De kanaalkeuze wordt uitgebreider behandeld in hoeveel kanalen nodig zijn voor glasvezeltemperatuurmonitoring.
Welke invloed heeft het transformatorontwerp op de sensorplaatsing?
De sensorplaatsing wordt onder meer bepaald door de volgende aspecten van het transformatorontwerp:
- Wikkelingsgeometrie
- Schijf-, laag- of foliewikkeling
- Koelkanalen en richting van de oliestroming
- Isolatieontwerp
- Opstelling van de geleiders
- Positie van de hoog- en laagspanningswikkeling
- Faseopstelling
- Verwachte thermische verdeling
Laat de sensorplaatsing aansluiten op het thermische ontwerp van de transformator; gebruik geen algemeen plaatsingsdiagram voor elk exemplaar.
Directe meting van de wikkelingstemperatuur versus een geschatte waarde
| Meetmethode | Wat wordt weergegeven? | Typische toepassing |
|---|---|---|
| Ingebouwde glasvezelsensor | Werkelijke temperatuur op een geselecteerd fysiek punt in de wikkeling | Directe bewaking van de wikkelingstemperatuur |
| Wikkelingstemperatuurindicator | Afhankelijk van het systeemontwerp berekende of gesimuleerde wikkelingstemperatuur op basis van olietemperatuur en belasting | Traditionele transformatorbewaking |
| Weerstandsmethode | Gemiddelde wikkelingstemperatuur | Transformatorproeven |
| Olietemperatuursensor | Temperatuur van de transformatorolie | Thermische bewaking van de olie |
Een glasvezelsonde meet op het exacte gekozen meetpunt. De waarde vertegenwoordigt niet de gemiddelde temperatuur van de hele wikkeling en geeft niet automatisch de hoogste temperatuur op elke plaats aan.
Wat maakt een meetpunt in de wikkeling geschikt?
Een geschikt meetpunt vertegenwoordigt een thermisch belangrijke locatie, sluit aan op thermische berekeningen of ontwerpervaring, is mechanisch geschikt voor sensorintegratie, laat een beschermde vezelroute toe en levert bruikbare gegevens voor langdurige bewaking.
Beperkingen van plaatsing en dekking
1. Aannemen dat elke transformator dezelfde hotspotlocatie heeft. De positie verschilt per wikkeling en koelontwerp en mag niet zonder beoordeling van een ander project worden overgenomen.
2. De sensor alleen plaatsen waar installatie het eenvoudigst is. Een handige locatie is niet altijd thermisch representatief.
3. Eén meetpunt gebruiken als vertegenwoordiging van alle wikkelingen en fasen. Eén sensor beschrijft niet de toestand van de volledige transformator.
4. Sondeposities kiezen zonder rekening te houden met de vezelroute. Voor het meetpunt moet ook een praktische, beschermde route naar de doorvoer mogelijk zijn.
5. Het aantal sensoren bepalen voordat de gewenste meetpunten in de wikkeling zijn vastgelegd. Laat het benodigde aantal kanalen volgen uit het meetplan.
Welke informatie is nodig voordat de sensorposities worden gekozen?
- Transformatortype
- Oliegevuld of droog
- Vermogen van de transformator
- Aantal fasen
- Opbouw van de hoog- en laagspanningswikkeling
- Wikkelingsconstructie
- Verwacht hotspotgebied
- Aantal meetpunten
- Meethoogten
- Aantal sondes
- Vezelroute
- Glasvezellengte
- Locatie van de doorvoer
- Locatie van het meetinstrument
- Benodigd aantal kanalen
- Vereiste communicatie-uitgang