Temperaturüberwachung bei Trockentransformatoren
Überwachen Sie die Wicklungstemperatur, kritische Hotspots und thermische Bedingungen in Trockentransformatoren mithilfe von PT100-Sensoren und direkter Temperaturerfassung über Glasfaser.
Wählen Sie das Messverfahren entsprechend der Wicklungsstruktur, dem Messort, den Isolationsanforderungen, der elektromagnetischen Umgebung und den Projektzielen aus.
Warum die Wicklungstemperatur eine Rolle spielt
Die Temperaturüberwachung von Trockentransformatoren konzentriert sich im Wesentlichen auf die thermische Belastung der Wicklungen, die durch Belastung, ungleichmäßige Lastverteilung, verminderte Kühlleistung, eingeschränkten Luftstrom und thermische Alterung verursacht wird.
Im Gegensatz zu Öltransformatoren nutzen Trockentransformatoren kein Isolieröl zur Wärmeübertragung, weshalb die Wicklungstemperatur zu den wichtigsten Betriebskennzahlen zählt.
Die Temperaturüberwachung liefert wichtige thermische Informationen und hilft dem Bedienpersonal, sich abzeichnende Überhitzungszustände zu erkennen.
Wo sollte die Temperatur gemessen werden?
- Wicklungen — Wicklungstemperatur, lokale Überhitzungsstellen und thermische Unterschiede zwischen den Phasen.
- Kern — Eine zusätzliche Temperaturüberwachung kann eingesetzt werden, wenn eine Erwärmung des Kerns zu befürchten ist.
- Anschlüsse und Klemmen — Die Temperaturüberwachung kann dabei helfen, ungewöhnliche lokale Erwärmungen im Bereich elektrischer Anschlüsse zu erkennen.
- Kühlung, Luft und Gehäuse — Die Luft- und Gehäusetemperatur können zusätzliche Informationen über die Luftströmung und die Kühlbedingungen liefern.
Die am besten geeigneten Messstellen hängen von der Bauweise des Transformators, der Wicklungsauslegung, den verfügbaren Sensorpositionen und den zu überwachenden thermischen Risiken ab.
PT100 zur Temperaturüberwachung bei herkömmlicher Wicklung
PT100-Widerstandsthermometer finden breite Anwendung bei der herkömmlichen Überwachung der Wicklungstemperatur, beim Dreiphasenvergleich, in Alarm- und Schutzlogiken, bei der Steuerung von Kühlventilatoren sowie als Eingangssignal für bestehende Temperaturüberwachungssysteme für Transformatoren.
- Herkömmliche Wicklungsüberwachung
- Alarm- und Kühlungssteuerung
- Bestehende PT100-basierte Anlagen
- Standardmäßige Temperaturregelung für Trockentransformatoren
Direkte Messung von Hotspots bei der Glasfaserwicklung
Glasfasersensoren ermöglichen die direkte Temperaturmessung an ausgewählten Stellen der Wicklung, ohne dass leitfähige Messelemente am Messpunkt angebracht werden müssen – nützlich bei internen Hotspots, an Hochspannungsstellen, in Umgebungen mit starker elektromagnetischer Störung sowie bei der Mehrpunktmessung im Inneren der Wicklung, insbesondere wenn diese bereits bei der Transformatorfertigung geplant wird.
- Kritische Überhitzungsstellen in der Wicklung
- Hochspannungsmessstellen
- Umgebungen mit starken elektromagnetischen Feldern
- Neue in Transformatoren integrierte Sensorik
- Mehrpunkt-Direktmessung der Wicklung
PT100 oder Glasfaser: Was sollten Sie verwenden?
| Anforderung | PT100 | Glasfaser |
|---|---|---|
| Herkömmliche Wicklungsüberwachung | Geeignet | Geeignet |
| Bestehende Transformatorauslegung | Gängige Wahl | Hängt von der Bauweise und dem Zugang zum Sensor ab |
| Überwachung kritischer Hotspots | Hängt von der Position des Sensors ab | Gut geeignet für ausgewählte Standorte im Innenbereich |
| Hochspannungsmessung | Installationsabhängig | Geeignet für elektrisch passive Erfassung |
| EMI-Umgebung | Erfordert eine geeignete Installation | Hohe Störfestigkeit |
| Kühlungssteuerung | Häufig verwendet | Kann die Steuerungslogik über das Überwachungssystem unterstützen |
| Alarm / Schutz | Geeignet | Geeignet in Verbindung mit dem entsprechenden Überwachungssystem |
| Interne Mehrpunktmessung | Hängt von der Bauart des Transformators ab | Gut geeignet |
| Nachrüstung | Oft praktisch, sofern verfügbar | Hängt vom Zugang zur Wicklung und von der Bauweise ab |
| Neubau von Transformatoren | Geeignet | Besonders geeignet, wenn im Voraus geplant |
Man muss sich nicht immer für eine entscheiden
PT100
- Herkömmliche Wicklungstemperatur
- Alarm
- Kühlungssteuerung
- Bestehende Anlagen
Glasfaser
- Ausgewählte interne Hotspots
- Direkte Wicklungsmessung
- Hochspannungsstandorte
- Umgebungen mit hoher elektromagnetischer Störbelastung
PT100- und Glasfasersensoren können gemeinsam eingesetzt werden, wenn sowohl eine herkömmliche Temperaturregelung als auch die direkte Sichtbarkeit von Hotspots erforderlich sind.
Trends verfolgen, nicht nur Alarmschwellenwerte
Jenseits der Alarmschwelle
- Temperaturanstieg im Zeitverlauf
- Wiederkehrende auffällige Muster
- Zusammenhang zwischen Belastung und Temperatur
- Anhaltende thermische Abweichungen
Phasen und Kühlverhalten vergleichen
- Phasen-zu-Phasen-Temperaturunterschied
- Reaktion bei der Lüfteraktivierung
- Kühlleistung
- Stellen mit anhaltend erhöhter Erwärmung der Wicklung
Ein Temperaturtrend kann aussagekräftigere thermische Informationen liefern als ein einzelner, isolierter Messwert – eine anhaltende Abweichung kann auf einen Zustand hinweisen, der Aufschluss darüber gibt, ob weitere Untersuchungen erforderlich sind.
Von der Temperaturmessung bis hin zur Kühlung und zum Schutz
Die Temperaturmessung kann über die lokale Anzeige hinaus verschiedenen Zwecken dienen – lokale Anzeige, Alarmierung, Steuerung von Lüftern, Schutzlogik und Fernüberwachung.
Neuer Transformator oder Nachrüstung?
Neue Transformatorprojekte
Die Planung der Sensorpositionen bereits während der Konstruktion und Fertigung des Transformators bietet mehr Flexibilität für die direkte Überwachung der Temperatur der inneren Wicklungen.
- Planung der PT100-Standorte bei der Transformatorauslegung
- Bringen Sie Glasfasersensoren an ausgewählten Hotspots der Wicklung an
- Definition von Phasen- und Mehrpunktabdeckung
- Kühlungs- und Alarmanforderungen planen
- Vor der Inbetriebnahme die Integration der Überwachungssysteme vorbereiten
Nachrüstung bestehender Transformatoren
Der Einbau von Glasfasersensoren an Stellen innerhalb der Wicklungen hängt von der Bauart des Transformators, der Zugänglichkeit der Wicklungen und den verfügbaren Messstellen ab.
- Vorhandene PT100-Sensoren nach Möglichkeit wiederverwenden
- Temperaturüberwachungsgeräte aufrüsten
- Barrierefreie Temperaturmesspunkte hinzufügen
- Kühlung und Fernüberwachung integrieren
- Prüfen Sie, ob eine interne Glasfasersensorik physikalisch realisierbar ist
Typische Anwendungsbereiche
Verteilungstransformatoren
Gewerbegebäude und Lagerräume – Wicklungstemperatur, Alarm und Kühlung.
Industrietransformatoren
Fabriken und Schwerindustrie – Belastung, thermische Bedingungen und Dauerbetrieb.
Erneuerbare Energien und Speicherung
PV, Windkraft und Energiespeicher – schwankende Lastbedingungen und thermische Überwachung.
Kritische Einrichtungen
Rechenzentren, Krankenhäuser und Schienenverkehr – Zuverlässigkeit und frühzeitige thermische Warnung.
Sie sind sich nicht sicher, wo Sie die Temperatursensoren anbringen sollen?
Teilen Sie uns bitte den Transformatorentyp, den Wicklungsaufbau, die vorhandenen Temperatursensoren, die erforderlichen Überwachungspunkte sowie an, ob es sich um einen Neubau oder eine Nachrüstung handelt.
- Nennleistung des Transformators
- Spannungspegel
- Wicklungsstruktur
- Vorhandene PT100-Sensoren
- Erforderliche Messstellen
- Neubau oder Nachrüstung
Empfohlene Optionen zur Temperaturüberwachung
IB-Q201 Eingebettetes PT100-Überwachungs- und Regelgerät
Eingebauter, bündig montierter PT100-Regler zur Temperaturüberwachung der Dreiphasenwicklung, zur Alarmierung, Abschaltung und automatischen Steuerung des Kühlventilators, versenkt im Transformatorgehäuse.
IB-L201 Wandmontierter PT100-Monitor und -Regler
Wandmontierter PT100-Temperaturwächter und -regler zur herkömmlichen Wicklungstemperaturmessung, zur Steuerung von Kühlventilatoren sowie zur Alarm- und Abschaltsicherung.
IB-S201 PT100-Monitor und -Regler für den Schalttafeleinbau
Kompakter PT100-Monitor und -Regler zur Schalttafelmontage für Transformator-Schaltschränke, Gießharztransformatoren und Verteilungssysteme.
Fluoreszierendes Glasfaser-Temperaturüberwachungs- und -regelsystem
Volloptische Fluoreszenzmessung zur direkten Erfassung von Heißstellen in Wicklungen, geeignet für Hochspannungsbereiche und Umgebungen mit starker elektromagnetischer Störung (EMI), mit integrierter Lüftersteuerung sowie Alarm- und Abschaltfunktionen.
So wählen Sie die richtige Sensor-Konfiguration aus
Wählen Sie PT100, wenn
- Eine herkömmliche Überwachung der Wicklungstemperatur ist erforderlich
- Eine PT100-Messung ist bereits verfügbar
- Alarm- und Kühlungssteuerung sind wesentliche Anforderungen
- Bei der nachträglichen Barrierefreiheitsanpassung werden herkömmliche Sensoren bevorzugt
Ziehen Sie Glasfaser in Betracht, wenn
- Eine direkte Messung am Hotspot ist erforderlich
- Kritische Stellen der internen Wicklung müssen überwacht werden
- Eine Hochspannungsmessung ist erforderlich
- Es liegen starke elektromagnetische Störungen vor
- Die interne Sensorik kann bereits während der Fertigung eingeplant werden
Berücksichtigen Sie beides, wenn
- Die bestehende PT100-Überwachung sollte beibehalten werden
- Es ist eine zusätzliche Sichtbarkeit der Hotspots erforderlich
- Je nach Messort eignen sich unterschiedliche Sensortechnologien.
Die beste Messmethode hängt davon ab, wo die Temperatur gemessen werden muss, und nicht einfach davon, welche Sensortechnologie fortschrittlicher ist.
Was Sie uns schicken sollten
Informationen zum Transformator
- Nennleistung
- Spannungspegel
- Wicklungsstruktur
Bestehende Überwachung
- PT100-Sensoren
- Temperaturregler
- Kühlungssteuerung
Projektanforderungen
- Erforderliche Messstellen
- Anzahl der Temperaturmesspunkte
- Neubau oder Nachrüstung
- Anforderung an die Fernüberwachung
Zeichnungen, Wicklungspläne oder Fotos der bestehenden Überwachungsanlage sind hilfreich, sofern vorhanden.
Häufig gestellte Fragen
Wo sollten Temperatursensoren in einem Trockentransformator angebracht werden?
Die Wicklungen sind in der Regel der wichtigste Messpunkt. Je nach Transformatorbauweise und den zu überwachenden Risiken können auch der Kern, die Anschlüsse/Klemmen sowie die Kühlluft- oder Gehäusetemperatur überwacht werden.
Was ist der Unterschied zwischen PT100- und Glasfaser-Temperaturmessung?
PT100 nutzt ein Widerstandselement zur herkömmlichen Temperaturüberwachung von Wicklungen, während die Glasfasersensorik eine direkte Temperaturmessung an ausgewählten Stellen der Wicklung ermöglicht, ohne dass am Messpunkt leitende Elemente eingebracht werden müssen, was insbesondere an Orten mit hoher Spannung oder starker elektromagnetischer Störung von Vorteil ist.
Können PT100- und Glasfasersensoren gemeinsam verwendet werden?
Ja. Bei einem hybriden Ansatz kann der PT100 für die herkömmliche Temperaturregelung beibehalten werden, während an ausgewählten kritischen Wärmepunkten der Wicklung Glasfasersensoren hinzugefügt werden.
Wie lassen sich Heißstellen in Wicklungen direkt überwachen?
An ausgewählten Stellen innerhalb der Wicklung können Glasfasersensoren installiert werden, um direkte Temperaturdaten von kritischen Punkten zu liefern, die durch herkömmliche Sensorpositionen möglicherweise nicht vollständig erfasst werden.
Eignet sich die Glasfasersensorik für Hochspannungswicklungen?
Die Glasfasersensorik ist an der Messstelle elektrisch passiv und weist eine hohe Störfestigkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen auf, wodurch sie sich für Hochspannungsmessstellen und Umgebungen mit starken elektromagnetischen Störungen eignet.
Können vorhandene PT100-Sensoren wiederverwendet werden?
In vielen Fällen lassen sich vorhandene PT100-Sensoren in ein modernisiertes Überwachungs- oder Steuerungssystem integrieren, je nach Zustand und Kompatibilität der Sensoren.
Kann ein bereits vorhandener Trockentransformator mit Glasfasersensoren nachgerüstet werden?
Dies hängt von der Bauweise des Transformators, der Zugänglichkeit der Wicklungen und davon ab, ob die erforderlichen internen Messpunkte physisch erreichbar sind – dies ist nicht bei jedem vorhandenen Transformator gewährleistet.
Wie viele Temperaturmesspunkte sind erforderlich?
Die Anzahl und die Position der Messpunkte hängen von der Ausführung der Transformatorwicklungen, der Phasenkonfiguration, den kritischen Überhitzungsstellen, den Überwachungszielen sowie davon ab, ob die Sensoren bereits bei der Herstellung oder erst nachträglich eingebaut werden.
Kann die Temperaturüberwachung mit der Kühlungssteuerung oder dem SCADA-System verbunden werden?
Ja, je nach gewähltem Regler können die Temperaturdaten für die automatische Lüftersteuerung, den Alarm-/Abschaltschutz und – sofern unterstützt – für die Fernsteuerung oder die SCADA-Integration genutzt werden.
Die richtige Konfiguration für die Temperaturüberwachung erstellen
Unabhängig davon, ob im Projekt PT100-Fühler, faseroptische Sensoren oder eine Kombination aus beiden zum Einsatz kommen, sollte die Messkonfiguration entsprechend der Wicklungsstruktur, den Messstellen, den Isolationsanforderungen und den Zielen der thermischen Überwachung ausgewählt werden.
