浅析光纤测温和传统热敏电阻测温在干式变压器上的应用前景

李衡

（顺特电气设备有限公司，广东 佛山 528300）

干式变压器运行时会发出大量的热能，超过绝缘耐受度的高温会使干式变压器绝缘损坏导致事故，因此干式变压器长期安全可靠运行离不开温度控制器的实时监控及保护，温度传感器作为温控器的输入端，感知干式变压器的实际温度值至关重要，温度控制器根据温度的输入，进行逻辑判断，来确定如何保护变压器，并向外界发出相应的信号，这是智能保护干式变压器安全运行的关键环节。

1 工作原理及应用领域

光纤温度传感器的种类很多，有荧光式、分布式光纤温度传感器，干式变压器上使用的是荧光式的，光纤温度传感器测温的原理是采用一种和光纤折射率相匹配的高分子温敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纤外面，使光能由一根光纤输入该反射面从另一根光纤输出，由于这种新型温敏材料受温度影响，折射率发生变化，因此输出的光功率与温度呈函数关系。其物理本质是利用光纤中传输的光波的特征参量，如振幅、相位、偏振态、波长和模式等，对外界环境因素，如温度、压力、辐射等具有敏感特性。它属于非接触式测温。这种传感器主要用于高电压设备如高压开关柜等设备的测温。

热敏电阻测温传感器，主要有PT100线性铂电阻和PTC非线性热敏电阻等传感器，应用于干式变压器测温的主要是这两种热敏电阻，PT100线性铂电阻的原理是铂电阻在0~200℃，电阻值按线性增加，温度升高电阻值会增大，呈线性的关系；PTC非线性热敏电阻的原理是利用电阻值在不同温度下的跃升特性，判断温度值是否到达，例如：PTC150，当温度低于150℃左右时，电阻较小，但温度变化超过150℃左右时电阻值急剧变大，从而判断是否到达这个温度值；这两种传感器均安装在变压器线圈上，互为备用，PT100线性铂电阻用于测量显示温度值，并和PTC非线性热敏电阻一起参与逻辑判断，确定温度控制器高温报警、超温跳闸信号的发出。这种这种传感器主要用于低压设备的测温。

由于干式变压器结构的特性，高压线圈上设置有调压分接片，因此高压线圈放置在变压器外侧，低压线圈放置在内侧，最内侧则是铁芯，高低压线圈、铁芯在变压器运行时都会发热，这样低压线圈散热条件较差，因此通常情况下最热点温度在低压线圈上，所以干式变压器过热保护的测温点设置在低压线圈上。

图1 温度传感器放置位置

图2 温度传感器放置位置

2 技术性能及经济性对比

光纤测温传递温度信号，具有不受电磁干扰、电绝缘性能好、可在强电磁干扰下进行的特点，另外光波信号传输不产生电火花，不会引起被测介质的燃烧、爆炸，耐高压、安全可靠；但光纤在受外力影响之下容易损伤，还有成本比较高。

热敏电阻采用电缆电线传输信号，会受到电磁干扰，但通过相应设计，可以通过抗干扰试验。另外电缆电线布线灵活方便，受位置环境限制少，还有制造成本相对低廉。

表1 两类测温传感器技术性能特性表

图3 光纤温度传感器

图4 热敏电阻测温传感器

3 安装及维护过程中的差异

光纤温度传感器易破损和易折断，要求使用者必须小心对待传感器及光纤，采取一定的措施保护温度传感器及光纤，防止利器割伤光纤。光纤不能被拉得太紧，预留一定的余量。光纤弯曲时，其转弯半径要大于光纤本身直径的20倍。光纤不具有承重性能，在使用过程中注意不要在光纤上挂任何物品。避免过度扭曲光纤，否则其光学特性将会下降。避免光纤接触增塑剂或含有增塑剂的聚合物材料，否则对光纤有损伤。避免光纤接头端面与任何表面发生摩擦，以免会出现损伤。

热敏电阻测温传感器采用电缆与温度控制器连接，因此安装或使用维护过程中，没有特别的要求，适应环境能力强，相对光纤温度传感器及光纤不易损坏。

4 结语

综合以上，两种测温传感器测温原理不同，对变压器实际感温效果不同，但都可满足温度控制器测温输入的需要，但这两种传感器由于材质不同，引至温度控制器的连接线路不同，因此无论是在现场安装施工过程中还是在后期保养维护时，热敏电阻测温传感器比光纤测温传感器更能适用复杂的现场情况，后期维护也更简单、方便，因此热敏电阻测温传感器将长期被应用在相关领域，短期内光纤测温传感器不可能完全取代热敏电阻测温传感器，但展望未来由于光纤温度传感器具有在高温、化学腐蚀性强、电磁干扰严重的恶劣环境中应用等优点，如果光纤测温传感器的成本能够下降至与热敏电阻传感器相差不大的水平上，还有传输信号的导线材料能够适应现场环境的需求，即耐用性有很大的改善，光纤测温还是有比较广阔的应用前景的。