ترمومتر ترانسفورماتور چیست؟

ترانسفورماتورها از مهم ترین تجهیزات شبکه های توزیع و انتقال برق به شمار می روند و نقش اصلی آن ها تبدیل سطوح مختلف ولتاژ برای انتقال ایمن و اقتصادی انرژی الکتریکی است. تقریبا هیچ نیروگاه، پست برق، کارخانه صنعتی، مجتمع تجاری بزرگ یا مرکز داده ای را نمی توان یافت که در آن از ترانسفورماتور استفاده نشده باشد. این تجهیزات به دلیل قیمت بالا و اهمیت بسیار زیاد در تامین برق، نیازمند سیستم های حفاظتی و کنترلی مختلفی هستند تا بتوانند در شرایط مناسب و ایمن فعالیت کنند. در این مقاله از بلاگ آداک، شرکت سازنده تابلو برق فشار ضعیف و فشار متوسط، در این باره بیشتر صحبت می کنیم. با ما همراه باشید. اگر نیاز به مشاوره تلفنی در خصوص خرید تابلو برق دارید می توانید با شماره های 02634156000 و 02144491255 تماس حاصل فرمایید.

نقش افزایش دما در آسیب به ترانسفورماتور

یکی از مهم ترین عوامل آسیب رسان به ترانسفورماتورها افزایش دما است. بالا رفتن دمای سیم پیچ ها، هسته مغناطیسی و روغن ترانس می تواند موجب کاهش عمر عایق ها، افت راندمان، افزایش احتمال اتصال کوتاه و حتی سوختن کامل ترانسفورماتور شود. به همین دلیل کنترل دما همواره یکی از اصلی ترین دغدغه های مهندسان برق و بهره برداران شبکه های قدرت بوده است.

در این میان تجهیزی به نام ترمومتر ترانسفورماتور وظیفه نظارت مداوم بر دمای بخش های مختلف ترانس را بر عهده دارد. این تجهیز می تواند تغییرات دمایی را اندازه گیری کرده و در صورت عبور دما از محدوده مجاز، هشدار یا فرمان حفاظتی صادر کند. به همین دلیل امروزه استفاده از ترمومتر در اکثر ترانسفورماتورهای توزیع، فوق توزیع و قدرت به یک الزام فنی تبدیل شده است.

ترانسفورماتور چگونه کار می کند؟

ترانسفورماتور وسیله ای الکتریکی است که بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی عمل می کند. این تجهیز از سیم پیچ اولیه، سیم پیچ ثانویه و هسته مغناطیسی تشکیل شده است. زمانی که جریان متناوب از سیم پیچ اولیه عبور می کند، میدان مغناطیسی متغیری در هسته ایجاد می شود و این میدان در سیم پیچ ثانویه ولتاژ القا می کند.

همچنین بخوانید: ترانسفورماتور توزیع تک فاز چیست؟

در طول این فرآیند بخشی از انرژی الکتریکی به گرما تبدیل می شود. تلفات مسی سیم پیچ ها، تلفات آهنی هسته و تلفات ناشی از جریان های گردابی از مهم ترین عوامل تولید حرارت در ترانسفورماتورها هستند. اگر این حرارت به درستی کنترل نشود، دمای داخلی ترانس افزایش یافته و باعث آسیب دیدن تجهیزات خواهد شد.

اهمیت کنترل دما در ترانسفورماتورها

بسیاری از خرابی های ترانسفورماتورها مستقیما به افزایش دما مرتبط هستند. تحقیقات بین المللی نشان می دهد که افزایش هر ۶ تا ۸ درجه سانتی گراد در دمای کاری ترانسفورماتور می تواند عمر عایق های داخلی را تقریبا به نصف کاهش دهد.

یکی از گزارش های منتشر شده توسط متخصصان صنعت برق چنین بیان می کند:

“Transformer life expectancy is strongly dependent on operating temperature.”

ترجمه:

عمر مفید ترانسفورماتور وابستگی بسیار زیادی به دمای بهره برداری آن دارد. به همین دلیل کنترل مداوم دما نه تنها برای جلوگیری از خرابی بلکه برای افزایش طول عمر سرمایه گذاری های انجام شده در صنعت برق ضروری است.

ترمومتر ترانسفورماتور چیست؟

ترمومتر ترانسفورماتور تجهیزی است که برای اندازه گیری دمای روغن، سیم پیچ یا سایر بخش های حساس ترانسفورماتور مورد استفاده قرار می گیرد. این دستگاه اطلاعات دمایی را به صورت محلی یا از طریق سیستم های مانیتورینگ در اختیار اپراتورها قرار می دهد. در مدل های پیشرفته تر، ترمومتر قادر است هنگام رسیدن دما به مقادیر مشخص، کنتاکت های هشدار و تریپ را فعال کند. این ویژگی نقش بسیار مهمی در جلوگیری از آسیب های جدی به ترانسفورماتور ایفا می کند.

ضرورت استفاده از ترمومتر در ترانسفورماتور

استفاده از ترمومتر تنها یک ابزار اندازه گیری ساده نیست بلکه بخشی از سیستم حفاظتی ترانس محسوب می شود. مزایای استفاده از ترمومتر عبارتند از:

• جلوگیری از افزایش بیش از حد دما
• افزایش طول عمر عایق ها
• کاهش احتمال آتش سوزی
• کاهش هزینه های تعمیرات
• امکان پایش آنلاین عملکرد ترانس
• تشخیص زودهنگام اضافه بار
• افزایش قابلیت اطمینان شبکه برق
• جلوگیری از خاموشی های ناخواسته

دمای مجاز در ترانسفورماتورها

دمای مجاز به نوع ترانس و کلاس عایقی آن بستگی دارد اما معمولا محدوده های زیر در نظر گرفته می شود:

• دمای روغن: ۶۰ تا ۹۰ درجه سانتی گراد
• دمای سیم پیچ: ۸۰ تا ۱۲۰ درجه سانتی گراد
• دمای هشدار: حدود ۸۵ درجه
• دمای تریپ: حدود ۹۵ تا ۱۱۰ درجه

البته مقادیر دقیق توسط سازنده ترانس تعیین می شود.

انواع ترمومتر ترانسفورماتور

در صنعت برق انواع مختلفی از ترمومترها مورد استفاده قرار می گیرند که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند. در جدول زیر برخی از مهم ترین ترمومترها و کاربردهای آن ها را بررسی می کنیم:

ساختار ترمومتر ترانسفورماتور

ساختار ترمومتر بسته به نوع آن متفاوت است اما به طور کلی از بخش های زیر تشکیل می شود:

حسگر دما

این قسمت مسئول دریافت تغییرات حرارتی است. حسگر ممکن است از نوع بی متال، RTD، ترموکوپل یا فیبر نوری باشد.

سیستم انتقال اطلاعات

وظیفه انتقال تغییرات دما از حسگر به نمایشگر یا کنترلر را بر عهده دارد.

نمایشگر

اطلاعات دمایی را به صورت آنالوگ یا دیجیتال نمایش می دهد.

کنتاکت های هشدار و تریپ

در صورت عبور دما از حد تعیین شده، فرمان لازم را صادر می کنند.

نحوه عملکرد ترمومتر روغن

در ترانسفورماتورهای روغنی، حسگر داخل محفظه روغن قرار می گیرد. با افزایش دمای روغن، ماده حساس داخل حسگر منبسط می شود و عقربه یا سیستم اندازه گیری را به حرکت درمی آورد. در مدل های جدید این اطلاعات به برد الکترونیکی منتقل شده و روی نمایشگر دیجیتال نمایش داده می شود.

در یکی از راهنماهای فنی تجهیزات حفاظتی ترانس آمده است:

“Continuous temperature monitoring prevents premature transformer failures.”

ترجمه:

پایش مداوم دما از خرابی زودهنگام ترانسفورماتور جلوگیری می کند.

ترمومتر آنالوگ ترانسفورماتور

ترمومترهای آنالوگ قدیمی ترین و در عین حال پرکاربردترین تجهیزات اندازه گیری دما در صنعت برق هستند. این تجهیزات به دلیل ساختار ساده، مقاومت بالا در شرایط محیطی سخت و عدم نیاز به منبع تغذیه هنوز هم در بسیاری از ترانسفورماتورهای توزیع و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

در این نوع ترمومتر معمولا یک حسگر بی متال یا سیستم پر شده از مایع حرارتی در داخل غلاف حسگر قرار می گیرد. با افزایش دما، انبساط سیال یا تغییر شکل بی متال باعث حرکت مکانیکی عقربه روی صفحه مدرج می شود و اپراتور می تواند مقدار دما را مشاهده کند.

مزیت مهم ترمومترهای آنالوگ سادگی عملکرد و قابلیت اطمینان بالا است. حتی در صورت قطع برق یا خرابی سیستم کنترل، نمایش دما همچنان ادامه پیدا می کند. البته این تجهیزات در مقایسه با مدل های دیجیتال امکانات کمتری دارند و معمولا قابلیت ذخیره اطلاعات یا ارتباط با سیستم های مانیتورینگ را ارائه نمی دهند.

مزایای ترمومتر آنالوگ

این دستگاه در عین سادگی، مزایای فراوانی دارد، از جمله:

• قیمت مناسب
• نصب آسان
• مقاومت بالا در شرایط محیطی سخت
• عدم نیاز به منبع تغذیه
• عمر کاری طولانی
• هزینه نگهداری پایین

محدودیت های ترمومتر آنالوگ

• دقت کمتر نسبت به مدل های دیجیتال
• عدم ذخیره سازی داده ها
• نبود امکان ارتباط با سیستم های اسکادا
• محدودیت در مانیتورینگ از راه دور

ترمومتر دیجیتال ترانسفورماتور

با توسعه فناوری های اندازه گیری و اتوماسیون صنعتی، ترمومترهای دیجیتال جایگاه ویژه ای در صنعت برق پیدا کرده اند. این تجهیزات با استفاده از سنسورهای دقیق الکترونیکی، دمای ترانسفورماتور را اندازه گیری کرده و اطلاعات را روی نمایشگرهای دیجیتال نمایش می دهند.

بسیاری از مدل های جدید امکان اتصال به سیستم های PLC، اسکادا و اتاق کنترل را نیز فراهم می کنند. به همین دلیل اپراتورها می توانند بدون حضور در محل، وضعیت دمای ترانسفورماتور را به صورت لحظه ای مشاهده کنند.

قابلیت های مهم ترمومتر دیجیتال

• نمایش دقیق دما
• ثبت اطلاعات دمایی
• ارسال هشدار
• فعال سازی آلارم
• صدور فرمان تریپ
• اتصال به سیستم مانیتورینگ
• ذخیره سوابق عملکرد
• امکان کالیبراسیون دقیق

مزایای ترمومتر دیجیتال

• دقت بسیار بالا
• قابلیت برنامه ریزی
• امکان مانیتورینگ آنلاین
• قابلیت اتصال به شبکه های صنعتی
• تشخیص سریع شرایط بحرانی

محدودیت های ترمومتر دیجیتال

• قیمت بالاتر
• نیاز به منبع تغذیه
• حساسیت بیشتر نسبت به نویزهای الکترومغناطیسی
• هزینه تعمیرات بیشتر

درجه حساسیت ترمومتر ترانسفورماتور

یکی از مهم ترین پارامترهای انتخاب ترمومتر، میزان حساسیت و دقت اندازه گیری آن است. هرچه دقت اندازه گیری بیشتر باشد، امکان تشخیص سریع تر شرایط غیرعادی فراهم خواهد شد. ترمومترهای صنعتی معمولا در کلاس های مختلف دقت تولید می شوند.

کلاس 1

خطای اندازه گیری حدود یک درصد از کل بازه اندازه گیری است. این مدل ها در بسیاری از ترانسفورماتورهای توزیع مورد استفاده قرار می گیرند.

کلاس 0.5

دارای دقت بالاتری هستند و در تجهیزات حساس تر کاربرد دارند.

کلاس 0.25

در نیروگاه ها، پست های فوق توزیع و سیستم های حساس استفاده می شوند.

بازه اندازه گیری متداول

بیشتر ترمومترهای ترانسفورماتور دارای محدوده های زیر هستند:

• 0 تا 120 درجه سانتی گراد
• 0 تا 150 درجه سانتی گراد
• 20- تا 120 درجه سانتی گراد
• 0 تا 200 درجه سانتی گراد

انتخاب محدوده اندازه گیری باید متناسب با مشخصات فنی ترانسفورماتور انجام شود.

تفاوت ترمومتر روغن و ترمومتر سیم پیچ

بسیاری از افراد تصور می کنند این دو تجهیز عملکرد یکسانی دارند اما در عمل تفاوت های مهمی میان آن ها وجود دارد. ترمومتر روغن دمای روغن عایقی را اندازه گیری می کند و نمایانگر وضعیت کلی حرارتی ترانسفورماتور است. در مقابل ترمومتر سیم پیچ دمای واقعی سیم پیچ ها را شبیه سازی یا اندازه گیری می کند. از آنجایی که دمای سیم پیچ معمولا از دمای روغن بیشتر است، ترمومتر سیم پیچ نقش حفاظتی مهم تری دارد و می تواند شرایط اضافه بار را سریع تر تشخیص دهد.

نکات مهم قبل از خرید ترمومتر ترانسفورماتور

انتخاب ترمومتر مناسب تاثیر مستقیمی بر عملکرد سیستم حفاظتی ترانسفورماتور دارد. خرید تجهیز نامناسب ممکن است منجر به اندازه گیری اشتباه دما و در نتیجه آسیب دیدن تجهیزات شود. پیش از خرید باید موارد زیر به دقت بررسی شوند.

نوع ترانسفورماتور

ترانسفورماتورهای روغنی و خشک شرایط متفاوتی دارند. بنابراین نوع ترمومتر باید متناسب با ساختار ترانس انتخاب شود.

محدوده دمایی

ترمومتر باید قادر باشد بیشترین دمای قابل انتظار را اندازه گیری کند.

دقت اندازه گیری

برای کاربردهای حساس بهتر است از مدل های با دقت بالاتر استفاده شود.

تعداد کنتاکت ها

برخی ترمومترها دارای یک کنتاکت و برخی دارای چندین کنتاکت هشدار و تریپ هستند.

استانداردهای ساخت

وجود استانداردهای معتبر بین المللی نشان دهنده کیفیت ساخت و قابلیت اطمینان تجهیز است.

شرایط محیطی

رطوبت، گرد و غبار، دمای محیط و میزان ارتعاشات باید در انتخاب تجهیزات لحاظ شوند.

قابلیت اتصال به سیستم مانیتورینگ

در پروژه های مدرن بهتر است از تجهیزاتی استفاده شود که امکان ارتباط با PLC و سیستم های هوشمند را داشته باشند.

برند سازنده

استفاده از برندهای معتبر باعث افزایش طول عمر و کاهش هزینه های تعمیرات خواهد شد.

مهم ترین خرابی های مرتبط با ترمومتر

هرچند ترمومترها تجهیزات نسبتا قابل اعتمادی هستند اما ممکن است در اثر شرایط مختلف دچار خرابی شوند.

برخی از رایج ترین مشکلات عبارتند از:

• خرابی حسگر
• نشتی مایع داخل کپیلاری
• شکستگی لوله انتقال
• خرابی کنتاکت های هشدار
• اختلال در برد الکترونیکی
• کالیبراسیون نادرست
• خوردگی قطعات مکانیکی
• آسیب ناشی از ارتعاشات شدید

بازرسی دوره ای و کالیبراسیون منظم می تواند از بروز بسیاری از این مشکلات جلوگیری کند.

نقش ترمومتر در افزایش عمر ترانسفورماتور

یکی از مهم ترین مزایای استفاده از ترمومتر، افزایش عمر مفید ترانسفورماتور است. کنترل دمای مناسب باعث می شود عایق های الکتریکی در شرایط استاندارد کار کنند و فرآیند فرسودگی آن ها با سرعت کمتری انجام شود.

همچنین ثبت اطلاعات دمایی امکان اجرای برنامه های تعمیرات پیشگیرانه را فراهم می کند. به این ترتیب مشکلات پیش از تبدیل شدن به خرابی های بزرگ شناسایی و برطرف می شوند.

در بسیاری از صنایع بزرگ، اطلاعات ترمومترها به سیستم های مدیریت دارایی متصل می شوند تا وضعیت سلامت تجهیزات به صورت دائمی پایش شود. این رویکرد موجب کاهش هزینه های بهره برداری و افزایش قابلیت اطمینان شبکه خواهد شد.

آینده ترمومترهای ترانسفورماتور

فناوری های نوین در حال تغییر شیوه پایش تجهیزات قدرت هستند. امروزه بسیاری از تولیدکنندگان از حسگرهای هوشمند، اینترنت اشیا و سامانه های تحلیل داده برای نظارت بر وضعیت ترانسفورماتورها استفاده می کنند.

ترمومترهای نسل جدید علاوه بر اندازه گیری دما، اطلاعات را به صورت آنلاین به مراکز کنترل ارسال می کنند. این اطلاعات توسط نرم افزارهای هوشمند تحلیل شده و احتمال خرابی های آینده را پیش بینی می کنند.

به همین دلیل انتظار می رود در سال های آینده استفاده از ترمومترهای دیجیتال هوشمند و سیستم های پایش آنلاین به یک استاندارد رایج در صنعت برق تبدیل شود.

آداک؛ انتخابی مطمئن برای طراحی و ساخت تابلو برق صنعتی

در کنار استفاده از تجهیزات حفاظتی باکیفیت مانند ترمومتر ترانسفورماتور، طراحی صحیح تابلو برق نیز نقش بسیار مهمی در افزایش ایمنی و پایداری شبکه های الکتریکی دارد. انتخاب یک شرکت متخصص و باتجربه برای طراحی و ساخت تابلو برق می تواند تاثیر مستقیمی بر عملکرد کل سیستم داشته باشد.

شرکت آداک بهین نیرو به عنوان یکی از مجموعه های تخصصی و شناخته شده صنعت برق کشور، در زمینه طراحی و تولید انواع تابلو برق فشار ضعیف، فشار متوسط، تابلوهای سنکرون، تابلوهای ATS، تابلوهای کنترل موتور، تابلوهای توزیع و سیستم های اتوماسیون صنعتی فعالیت می کند.

بهره گیری از مهندسان مجرب، استفاده از تجهیزات استاندارد، رعایت الزامات بین المللی، طراحی مهندسی دقیق و ارائه خدمات فنی حرفه ای باعث شده است آداک به عنوان یکی از بهترین شرکت های سازنده تابلو برق ایران شناخته شود.

اگر به دنبال اجرای پروژه های صنعتی با بالاترین سطح کیفیت، ایمنی و قابلیت اطمینان هستید، همکاری با آداک می تواند تضمین کننده عملکرد پایدار تجهیزات الکتریکی و افزایش بهره وری مجموعه شما باشد.

سوالات متداول

ترمومتر ترانسفورماتور چه وظیفه ای دارد؟

ترمومتر وظیفه اندازه گیری و پایش دمای روغن یا سیم پیچ ترانسفورماتور را بر عهده دارد و در صورت افزایش بیش از حد دما هشدار یا فرمان حفاظتی صادر می کند.

آیا همه ترانسفورماتورها به ترمومتر نیاز دارند؟

بله، به ویژه در ترانسفورماتورهای صنعتی و قدرت استفاده از ترمومتر یکی از مهم ترین الزامات حفاظتی محسوب می شود.

تفاوت ترمومتر آنالوگ و دیجیتال چیست؟

مدل های آنالوگ نمایش عقربه ای دارند و ساده تر هستند، در حالی که مدل های دیجیتال دقت بالاتر، امکانات مانیتورینگ و قابلیت ارتباط با سیستم های کنترل را ارائه می دهند.

بهترین محدوده دمایی برای ترمومتر ترانسفورماتور چیست؟

بسته به نوع ترانسفورماتور متفاوت است اما محدوده 0 تا 120 درجه سانتی گراد از رایج ترین بازه های اندازه گیری محسوب می شود.

هنگام خرید ترمومتر باید به چه نکاتی توجه کرد؟

نوع ترانسفورماتور، دقت اندازه گیری، محدوده دمایی، تعداد کنتاکت های هشدار، استانداردهای ساخت، شرایط محیطی و اعتبار برند سازنده از مهم ترین عوامل انتخاب ترمومتر مناسب هستند.