Überwachung von Hotspots in Transformatorwicklungen
Überwachen Sie kritische Wicklungstemperaturen im Inneren von Transformatoren direkt, um die thermische Transparenz, die Belastungsbeurteilung, die Bewertung der Kühlung und das Management der Isolationslebensdauer zu verbessern.
Die Temperaturmessung mittels Glasfaser ermöglicht eine direkte Messung an ausgewählten Stellen im Inneren der Wicklung, an denen herkömmliche externe oder geschätzte Temperaturwerte den tatsächlichen Hotspot möglicherweise nicht vollständig widerspiegeln.
Warum Hotspots in Transformatorwicklungen von Bedeutung sind
Transformatorwicklungen erwärmen sich nicht gleichmäßig. Laststrom, Kühlstrom und lokale Verluste wirken in den verschiedenen Wicklungsabschnitten unterschiedlich zusammen, sodass die Temperatur an einer Stelle erheblich von der an einer anderen Stelle abweichen kann – und sich auch zwischen den Phasen unterscheiden kann.
- ●Der Laststrom beeinflusst den Temperaturanstieg der Wicklung
- ●Der Kühlstrom beeinflusst die lokale Temperaturverteilung
- ●Lokale Verluste können innerhalb einer Windung Bereiche mit höherer Temperatur erzeugen
- ●Die Temperatur kann je nach Phase und Wicklungsabschnitt variieren
- ●Anhaltende Überhitzung beschleunigt die Alterung der Isolierung
Der heißeste Punkt innerhalb einer Wicklung kann unter thermischen Bedingungen betrieben werden, die sich erheblich von der Öloberflächentemperatur, der Umgebungstemperatur oder externen Messwerten unterscheiden — siehe Temperaturüberwachung von Transformatoren um sich einen umfassenden Überblick über ein Anlageobjekt zu verschaffen.
Temperaturmessungen an Hotspots im Vergleich zu herkömmlichen Transformatoren
Diese Messungen ergänzen sich eher, als dass sie austauschbar wären – jede spielt eine andere Rolle beim Verständnis des thermischen Zustands eines Transformators.
| Messung | Was es bedeutet | Typische Rolle |
|---|---|---|
| Umgebungstemperatur | Umgebungslufttemperatur am Aufstellungsort | Referenzbasis für thermische Berechnungen |
| Maximale Öltemperatur | Temperatur des Öls in der Masse im oberen Bereich des Tanks | Allgemeiner thermischer Zustand des Ölsystems |
| Wicklungstemperaturanzeige / Geschätzte Wicklungstemperatur | Berechnete Wicklungstemperatur auf Basis des Oberöls zuzüglich eines modellierten Temperaturgradienten | Funktionen zur Kühlungssteuerung, Alarmierung und Abschaltung – siehe BWR2-Anzeige für die Wicklungstemperatur des Transformators |
| PT100-Messung | Temperaturmessung mittels Kontaktwiderstand an einer gut zugänglichen Stelle | Lokale Temperaturüberwachung an einem festen Punkt |
| Direkte Messung von Hotspots mittels Glasfasertechnik | Tatsächliche Temperatur an einer ausgewählten Stelle der Innenwicklung | Direkte Belege für das tatsächliche thermische Verhalten der Wicklung |
Jede der obigen Zeilen beantwortet eine andere Frage – die direkte Hot-Spot-Messung ersetzt die anderen nicht, sondern füllt die Lücke, die diese nicht abdecken können.
Wo können sich Wind-Hotspots bilden?
Die Lage der Hotspots hängt von der Wicklungsbauweise, der Stromverteilung, der Kühlung, dem Streufluss und der Gesamtkonstruktion des Transformators ab – und nicht von einer einzigen allgemeinen Regel.
- ●Hochstrom-Wicklungsbereiche
- ●Bereiche mit eingeschränktem Kühlstrom
- ●Wickelenden und strukturelle Übergangsbereiche
- ●Ausgewählte Standorte von phasenspezifischen Hotspots
- ●Bei der thermischen Auslegung von Transformatoren identifizierte Bereiche
Die Platzierung der Sensoren sollte sich nach den Konstruktionsangaben des Transformators richten und nicht nach einem generischen, festgelegten Standort.
Direkte Messung von Hotspots bei der Glasfaserwicklung
Glasfaser-Temperatursensoren ermöglichen eine direkte Messung an ausgewählten Stellen der Wicklung und verfügen über einen elektrisch passiven Messpunkt, der sich gut für die elektromagnetische und hochspannungsbehaftete Umgebung im Inneren eines Transformators eignet.
- ●Direkte Messung an ausgewählten Stellen der Wicklung
- ●Elektrisch passiver Messpunkt
- ●Hohe Störfestigkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen
- ●Geeignet für Hochspannungsumgebungen
- ●Mehrpunkt-Überwachung der Wicklungstemperatur
- ●Überwachung des langfristigen Temperaturtrends
- ●Geeignet für die integrierte Sensorik bei der Transformatorfertigung
Direkte Messung vs. berechnete Hot-Spot-Temperatur
Berechneter / geschätzter Hotspot
- ●Basierend auf dem Laststrom
- ●Öl- oder Referenztemperatur
- ●Thermisches Modell
- ●Annahmen bei der Auslegung von Transformatoren
Nützlich für die thermische Abschätzung von Transformatoren, jedoch hängen die Ergebnisse von den Modell-Eingabewerten und den Betriebsannahmen ab.
Direkte Hot-Spot-Messung
- ●Eingebettete Sensorik
- ●Tatsächlich ausgewählte Wicklungspositionen
- ●Tatsächliches Lastverhalten
- ●Kühlverhalten
- ●Phasenvergleich
- ●Tatsächlicher Temperaturverlauf
Direkte Messungen und thermische Berechnungen können sich gegenseitig ergänzen, anstatt sich gegenseitig zu ersetzen.
Warum die Mehrpunkt-Wicklungsüberwachung wichtig ist
Der Zweck der Mehrpunktüberwachung besteht nicht einfach darin, mehr Temperaturwerte zu erfassen, sondern zu verstehen, wie sich die Wärme an kritischen Stellen der Wicklung verteilt.
- ●Wicklungsabschnitte vergleichen
- ●Phasen vergleichen
- ●Anhaltende Temperaturunterschiede ermitteln
- ●Beobachten Sie das Lastverhalten über verschiedene Punkte hinweg
- ●Bewertung der Kühlleistung
- ●Lokale Temperaturtrends im Zeitverlauf verfolgen
Erfassung der Hot-Spot-Temperatur unter realer Betriebslast
Durch direkte Messung können Sie den Zusammenhang zwischen Last, Kühlung und Wicklungstemperatur in Echtzeit verfolgen.
- ●Der Zusammenhang zwischen Lastanstieg und Temperaturanstieg kann Aufschluss darüber geben, wie empfindlich ein Standort gegenüber Belastungen ist
- ●Ein Vergleich zwischen Kühlungsaktivierung und Temperaturverhalten kann dabei helfen, die Kühlleistung zu ermitteln
- ●Der Phasen-zu-Phasen-Vergleich unterstützt die Beurteilung des Lastgleichgewichts
- ●Ein über mehrere Lastzyklen hinweg anhaltender Hotspot könnte weitere Untersuchungen rechtfertigen
- ●Die Temperaturerholung nach einer Lastreduzierung ist Teil eines normalen thermischen Verhaltens.
- ●Wiederkehrende ungewöhnliche Temperaturverläufe können dabei helfen, Stellen zu identifizieren, die besonderer Aufmerksamkeit bedürfen
Überwachung von Heißstellen in Wicklungen verschiedener Transformatorentypen
Ölgefüllte Leistungstransformatoren
Direkte Überwachung der Wicklungstemperatur in ölgefüllten Transformatoren.
Überwachung von Öltransformatoren →
Trockentransformatoren
Die direkte Messung von Hotspots an der Wicklung kann die herkömmliche PT100-Temperaturüberwachung ergänzen.
Temperaturüberwachung bei Trockentransformatoren →
Leistungstransformatoren
Hot-Spot-Temperatur als Teil einer umfassenderen Zustandsüberwachung von Leistungstransformatoren.
Überwachung von Leistungstransformatoren →
Umspannwerk-Transformatoren
Kontinuierliche Überwachung der Wicklungstemperatur bei kritischen Transformatoranlagen in Umspannwerken.
Überwachung von Transformatoren in Umspannwerken →Planung der Überwachung von Hotspots bei neuen und bestehenden Transformatoren
Neue Transformatorprojekte
- ●Anordnung der Wicklungen überprüfen
- ●Kritische thermische Stellen identifizieren
- ●Ermitteln Sie die Messpunkte
- ●Verlegung der Glasfaserkabel planen
- ●Überwachungskanäle definieren
- ●Systemintegration planen
Die Herstellung neuer Transformatoren bietet die beste Gelegenheit, Sensoren direkt an ausgewählten Stellen innerhalb der Wicklungen anzubringen.
Nachrüstung bestehender Transformatoren
- ●Integration bestehender eingebetteter Sensoren
- ●Aktualisierung der Überwachungseinheit
- ●Weitere verfügbare Temperaturpunkte
- ●Integration bestehender Glasfasersensoren
- ●Integration der Fernüberwachung
Ob Sensoren direkt in eine bestehende Wicklung eingebaut werden können, hängt von der Bauweise des Transformators und der physischen Zugänglichkeit ab – nicht jeder bestehende Transformator lässt dies auf dieselbe Weise zu.
Wie sollten Wicklungs-Hot-Spot-Sensoren positioniert werden?
Es gibt keine allgemeingültige, festgelegte Sensorposition für jede Transformatorwicklung.
Die Platzierung hängt ab von
- ●Transformatortyp
- ●Nennleistung
- ●Spannungspegel
- ●Wicklungsstruktur
- ●Kühlvorrichtung
Hängt auch davon ab,
- ●Zu erwartende thermische Belastung
- ●Konstruktionsdaten für Transformatoren
- ●Anzahl der Phasen
- ●Erforderliche Messpunkte
Die Anordnung der Sensoren sollte unter Berücksichtigung der Konstruktions- und Fertigungsdaten des Transformators festgelegt werden.
Von eingebetteten Sensoren bis hin zu Überwachungsdaten
Siehe ähnliche Lösungen: Temperaturüberwachung mittels Glasfaser, Temperaturüberwachung von Transformatoren und Transformatorüberwachung.
Empfohlene Produkte für die Überwachung von Heizstellen in Wicklungen
Produkte, die direkt für die Erkennung von Wicklungs-Hotspots und die Mehrpunkt-Temperaturüberwachung von Wicklungen relevant sind.
Glasfaser-Temperatursensor zur Überwachung von Hotspots in Wicklungen
Direkter Glasfaser-Messpunkt zur Echtzeit-Überwachung der Temperatur von Hotspots in Transformatorwicklungen.
Temperatursensor aus Polyimid-Lichtleitfaser
Flexible, mit Polyimid beschichtete Glasfasersonde zur Messung von Heißstellen in Wicklungen mittels fluoreszierender optischer Sensorik.
Gepanzerter Glasfaser-Temperatursensor
Gepanzerter Glasfasersensor zur Messung von Hotspots in den Wicklungen von ölgefüllten Transformatoren, mit verstärktem Schutz und Ölverträglichkeit.
Mehrkanal-Glasfaserüberwachungssystem
Mehrkanaliges Glasfaser-Temperaturmess- und -überwachungssystem zum Echtzeitvergleich von Wicklungsabschnitten und Phasen.
Verwandte Lösungen zur Transformatorüberwachung
Temperaturüberwachung von Transformatoren
Umfassende Temperaturüberwachung, die Öl-, Wicklungs- und Hot-Spot-Messungen miteinander kombiniert.
Temperaturüberwachung mittels Glasfaser
Die Direktmesstechnik, die der Temperaturüberwachung von Wicklungs-Hotspots und Trockentransformatoren zugrunde liegt.
Transformatorüberwachung
Umfassendere Zustandsüberwachung unter Einbeziehung von Temperatur, DGA, Teilentladungen und weiteren Parametern.
Welche Informationen helfen uns dabei, eine Konfiguration für die Hot-Spot-Überwachung zu empfehlen?
Informationen zum Transformator
- ●Transformatortyp
- ●Nennleistung
- ●Spannungspegel
- ●Anzahl der Phasen
Informationen zur Wicklung
- ●Wickelkonstruktion
- ●Wicklungszeichnungen
- ●Kühlvorrichtung
- ●Voraussichtliche Standorte von Hotspots
Anforderungen an die Überwachung
- ●Anzahl der Messpunkte
- ●Neuer Transformator oder Nachrüstung
- ●Lokale Anzeige
- ●Alarmanforderung
- ●Anforderung an die Fernüberwachung
Wicklungszeichnungen oder thermische Auslegungsdaten sind besonders hilfreich bei der Bewertung der Sensorplatzierung.
Wann sollte eine direkte Hot-Spot-Überwachung in Betracht gezogen werden?
Häufig gestellte Fragen
Was versteht man unter der Temperatur eines Hotspots in einer Transformatorwicklung?
Es handelt sich um die höchste Temperatur, die an einer bestimmten Stelle innerhalb einer Transformatorwicklung auftritt und die von der durchschnittlichen oder der höchsten Öltemperatur abweichen kann.
Warum weicht die Temperatur am Heißpunkt der Wicklung von der Temperatur des oberen Öls ab?
Die maximale Öltemperatur gibt den Gesamtzustand des Öls wieder, während einzelne Wicklungsbereiche aufgrund von Laststrom, Kühlstrom und konstruktiven Unterschieden höhere Temperaturen erreichen können.
Wie wird die Temperatur an den Hotspots der Transformatorwicklungen normalerweise geschätzt?
Sie wird üblicherweise aus der Öltemperatur an der Oberseite zuzüglich eines modellierten Temperaturgradienten berechnet, der auf Last- und Konstruktionsannahmen basiert.
Kann die Temperatur an den heißen Stellen der Wicklung direkt gemessen werden?
Ja – Glasfaser-Temperatursensoren können an ausgewählten Stellen im Inneren der Wicklung angebracht werden, um die Temperatur direkt zu messen.
Warum werden Glasfasersensoren in Transformatorwicklungen eingesetzt?
Sie sind elektrisch passiv und unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen, was den Hochspannungsbedingungen im Inneren einer Wicklung entgegenkommt.
Wie viele Wicklungs-Hot-Spot-Sensoren werden benötigt?
Dies hängt vom Transformatorentyp, der Nennleistung, der Phasenanzahl und den jeweiligen thermischen Messstellen ab, die überwacht werden müssen.
Wo sollten Glasfaser-Temperatursensoren in einer Transformatorwicklung angebracht werden?
Die Anordnung sollte sich nach den Konstruktionsangaben des Transformators und der thermischen Analyse richten und nicht nach einer festen, allgemeinen Position.
Können Glasfaser-Hotspot-Sensoren in einen bestehenden Transformator eingebaut werden?
Das hängt von der Bauweise des Transformators und der physischen Zugänglichkeit ab – bei der Herstellung neuer Transformatoren besteht mehr Flexibilität bei der Platzierung als bei der Nachrüstung.
Kann die direkte Hot-Spot-Messung zusammen mit WTI- oder Transformator-Wärmemodellen verwendet werden?
Ja – direkte Messungen und berechnete oder angezeigte Temperaturen können gemeinsam genutzt werden, um ein umfassenderes thermisches Bild zu erhalten.
Planen Sie die Überwachung der Heißstellen in der Wicklung, bevor der Transformator gebaut wird
Bei neuen Transformatorprojekten können die Sensorpositionen und die Verlegung der Glasfaserkabel gemeinsam mit der Auslegung der Wicklungen geplant werden. Senden Sie uns Ihren Transformatorentyp, Angaben zu den Wicklungen und Ihre Überwachungsanforderungen, damit wir geeignete Messpunkte und eine geeignete Überwachungsarchitektur ermitteln können.
