李衡

（順特電氣設(shè)備有限公司，廣東 佛山 528300）

干式變壓器運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)出大量的熱能，超過(guò)絕緣耐受度的高溫會(huì)使干式變壓器絕緣損壞導(dǎo)致事故，因此干式變壓器長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行離不開(kāi)溫度控制器的實(shí)時(shí)監(jiān)控及保護(hù)，溫度傳感器作為溫控器的輸入端，感知干式變壓器的實(shí)際溫度值至關(guān)重要，溫度控制器根據(jù)溫度的輸入，進(jìn)行邏輯判斷，來(lái)確定如何保護(hù)變壓器，并向外界發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，這是智能保護(hù)干式變壓器安全運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域

光纖溫度傳感器的種類(lèi)很多，有熒光式、分布式光纖溫度傳感器，干式變壓器上使用的是熒光式的，光纖溫度傳感器測(cè)溫的原理是采用一種和光纖折射率相匹配的高分子溫敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纖外面，使光能由一根光纖輸入該反射面從另一根光纖輸出，由于這種新型溫敏材料受溫度影響，折射率發(fā)生變化，因此輸出的光功率與溫度呈函數(shù)關(guān)系。其物理本質(zhì)是利用光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ奶卣鲄⒘?，如振幅、相位、偏振態(tài)、波長(zhǎng)和模式等，對(duì)外界環(huán)境因素，如溫度、壓力、輻射等具有敏感特性。它屬于非接觸式測(cè)溫。這種傳感器主要用于高電壓設(shè)備如高壓開(kāi)關(guān)柜等設(shè)備的測(cè)溫。

熱敏電阻測(cè)溫傳感器，主要有PT100線性鉑電阻和PTC非線性熱敏電阻等傳感器，應(yīng)用于干式變壓器測(cè)溫的主要是這兩種熱敏電阻，PT100線性鉑電阻的原理是鉑電阻在0~200℃，電阻值按線性增加，溫度升高電阻值會(huì)增大，呈線性的關(guān)系；PTC非線性熱敏電阻的原理是利用電阻值在不同溫度下的躍升特性，判斷溫度值是否到達(dá)，例如：PTC150，當(dāng)溫度低于150℃左右時(shí)，電阻較小，但溫度變化超過(guò)150℃左右時(shí)電阻值急劇變大，從而判斷是否到達(dá)這個(gè)溫度值；這兩種傳感器均安裝在變壓器線圈上，互為備用，PT100線性鉑電阻用于測(cè)量顯示溫度值，并和PTC非線性熱敏電阻一起參與邏輯判斷，確定溫度控制器高溫報(bào)警、超溫跳閘信號(hào)的發(fā)出。這種這種傳感器主要用于低壓設(shè)備的測(cè)溫。

由于干式變壓器結(jié)構(gòu)的特性，高壓線圈上設(shè)置有調(diào)壓分接片，因此高壓線圈放置在變壓器外側(cè)，低壓線圈放置在內(nèi)側(cè)，最內(nèi)側(cè)則是鐵芯，高低壓線圈、鐵芯在變壓器運(yùn)行時(shí)都會(huì)發(fā)熱，這樣低壓線圈散熱條件較差，因此通常情況下最熱點(diǎn)溫度在低壓線圈上，所以干式變壓器過(guò)熱保護(hù)的測(cè)溫點(diǎn)設(shè)置在低壓線圈上。

圖1 溫度傳感器放置位置

圖2 溫度傳感器放置位置

2 技術(shù)性能及經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

光纖測(cè)溫傳遞溫度信號(hào)，具有不受電磁干擾、電絕緣性能好、可在強(qiáng)電磁干擾下進(jìn)行的特點(diǎn)，另外光波信號(hào)傳輸不產(chǎn)生電火花，不會(huì)引起被測(cè)介質(zhì)的燃燒、爆炸，耐高壓、安全可靠；但光纖在受外力影響之下容易損傷，還有成本比較高。

熱敏電阻采用電纜電線傳輸信號(hào)，會(huì)受到電磁干擾，但通過(guò)相應(yīng)設(shè)計(jì)，可以通過(guò)抗干擾試驗(yàn)。另外電纜電線布線靈活方便，受位置環(huán)境限制少，還有制造成本相對(duì)低廉。

表1 兩類(lèi)測(cè)溫傳感器技術(shù)性能特性表

圖3 光纖溫度傳感器

圖4 熱敏電阻測(cè)溫傳感器

3 安裝及維護(hù)過(guò)程中的差異

光纖溫度傳感器易破損和易折斷，要求使用者必須小心對(duì)待傳感器及光纖，采取一定的措施保護(hù)溫度傳感器及光纖，防止利器割傷光纖。光纖不能被拉得太緊，預(yù)留一定的余量。光纖彎曲時(shí)，其轉(zhuǎn)彎半徑要大于光纖本身直徑的20倍。光纖不具有承重性能，在使用過(guò)程中注意不要在光纖上掛任何物品。避免過(guò)度扭曲光纖，否則其光學(xué)特性將會(huì)下降。避免光纖接觸增塑劑或含有增塑劑的聚合物材料，否則對(duì)光纖有損傷。避免光纖接頭端面與任何表面發(fā)生摩擦，以免會(huì)出現(xiàn)損傷。

熱敏電阻測(cè)溫傳感器采用電纜與溫度控制器連接，因此安裝或使用維護(hù)過(guò)程中，沒(méi)有特別的要求，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，相對(duì)光纖溫度傳感器及光纖不易損壞。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合以上，兩種測(cè)溫傳感器測(cè)溫原理不同，對(duì)變壓器實(shí)際感溫效果不同，但都可滿(mǎn)足溫度控制器測(cè)溫輸入的需要，但這兩種傳感器由于材質(zhì)不同，引至溫度控制器的連接線路不同，因此無(wú)論是在現(xiàn)場(chǎng)安裝施工過(guò)程中還是在后期保養(yǎng)維護(hù)時(shí)，熱敏電阻測(cè)溫傳感器比光纖測(cè)溫傳感器更能適用復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)情況，后期維護(hù)也更簡(jiǎn)單、方便，因此熱敏電阻測(cè)溫傳感器將長(zhǎng)期被應(yīng)用在相關(guān)領(lǐng)域，短期內(nèi)光纖測(cè)溫傳感器不可能完全取代熱敏電阻測(cè)溫傳感器，但展望未來(lái)由于光纖溫度傳感器具有在高溫、化學(xué)腐蝕性強(qiáng)、電磁干擾嚴(yán)重的惡劣環(huán)境中應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，如果光纖測(cè)溫傳感器的成本能夠下降至與熱敏電阻傳感器相差不大的水平上，還有傳輸信號(hào)的導(dǎo)線材料能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的需求，即耐用性有很大的改善，光纖測(cè)溫還是有比較廣闊的應(yīng)用前景的。