10 油入変圧器の内部温度測定方法: 蛍光光ファイバー温度監視システムの比較

方法 1: 蛍光光ファイバー温度センサー (最適なソリューション)

1.1 動作原理 蛍光光ファイバー温度モニタリング

蛍光光ファイバー温度センサー 蛍光減衰時間が正確な温度依存性を示す希土類蛍光体材料を利用. 光ファイバーを介して伝送されたLED光パルスによって励起された場合, プローブの蛍光体コーティングは、温度に正比例する減衰特性を持つ蛍光を発します。. この純粋に光学的な測定メカニズムにより、蛍光センサーは次の用途に最適です。 変圧器巻線のホットスポット監視.

1.2 変圧器アプリケーションの主な利点

完全な電気絶縁: 100kVを超える絶縁耐力により、安全な設置が可能になります。 高圧変圧器の温度監視 絶縁の弱点や地絡のリスクを招くことなく.

総合EMI耐性: 非金属構造により電磁干渉の影響を受けにくい, 高ノイズの電気環境で動作する整流用変圧器と主用変圧器にとって重要.

優れた精度: -40°C ～ +260°C の範囲全体で ±1°C の精度により、信頼性の高い機能を実現 巻線温度 熱モデリングと負荷最適化のためのデータ.

迅速な対応: 1 秒未満の測定更新により真の効果が得られます 変圧器のリアルタイム温度監視 動的負荷管理と 熱過負荷保護.

優れた長寿命: パッシブセンシング素子 25+ 年間の動作寿命により、変圧器の耐用年数にわたる定期的な校正と交換のコストが不要になります.

小型プローブ設計: 2-3直径 mm のセンサーにより、製造時に巻線構造内に直接埋め込んだり、改修時に戦略的に配置したりできます。.

マルチチャネルの拡張性: 単一監視ユニットのサポート 1-64 総合的なチャネル 変圧器温度監視システム すべての重要な温度ゾーンをカバー.

1.3 変圧器タイプ間のアプリケーション

光ファイバー温度監視 最適なソリューションを提供します:

• 配電変圧器の監視: 費用対効果の高い保護 100-2500 kVA単位
• 乾式変圧器温度監視: 空冷設計の直接巻線接点
• 鋳造樹脂変圧器の温度監視: 真空成型エポキシに埋め込まれたセンサー
• 電力変圧器の温度監視: 大型商用変圧器の多点アレイ
• 高電圧変圧器の温度監視: 110kV以上の電圧レベルでも安全に動作

1.4 システム構成と技術仕様

光ファイバー温度センサーの仕様:

• 温度範囲: -40°Cから+260°C
• 精度: ±1°C (0-200°C)
• 応答時間: <1 秒
• 絶縁耐力: >100kV
• プローブ直径: 2-3ミリメートル
• 繊維長: 0-80 メートル標準
• 動作寿命: >25 月日

温度監視コントローラーの特長:

• 1-64 柔軟なチャネル構成
• RS485/Modbus RTU通信
• IECの 61850 変電所統合のためのプロトコルのサポート
• 4-20レガシーシステム用のmAアナログ出力
• リレー接点 変圧器警報 およびトリップ機能
• トレンドグラフを備えたローカル LCD ディスプレイ
• ウェブベース 変圧器監視ダッシュボード アクセス

1.5 戦略的なセンサー配置設計

最適 巻線ホットスポット監視 構成には以下が含まれます:

1. 高電圧巻線のホットスポット: 2-4 計算された最高温度の位置にあるセンサー
2. 低電圧巻線の監視: 2-4 熱バランス検証用センサー
3. 中心温度の測定: 1-2 コアステップまたはクランプ構造上のセンサー
4. リード接続点: 1 ブッシング端子の各相のセンサー
5. 油温の層別化: 3-5 上部にセンサー, 真ん中, 最下位
6. 巻線温度インジケーターの統合: 従来のリファレンスセンサー 変圧器ゲージ 相関

1.6 インストールに関する考慮事項

新しい変圧器の製造: 専用のブッシングポートを介して配線されたファイバーを使用した巻線アセンブリ中にセンサーが埋​​め込まれています.

後付け設置: 完全な電源遮断が必要, 油の排出, センサーの挿入と確実な取り付けのためのタンク開口部 - 通常、大規模なメンテナンス停止中に予定されています.

ファイバールーティング: 光ファイバーは油密性と電気的絶縁を維持する特殊な光ファイバーブッシングを通ってタンクから出ます。.

プローブの取り付け: 高温エポキシを使用して巻線構造に取り付けられたセンサー, メカニカルクリップ, または鋳造プロセス中に組み込まれます 鋳造樹脂変圧器.

方法 2: 白金測温抵抗体 (PT100/PT1000)

PT100測温抵抗体 (RTDの) 従来のを表す 油温監視 白金線の抵抗変化に基づく技術 (0.385Ω/℃). ±0.5℃の精度でオイル測定を実現, これらの金属センサーは、導電率の制限により巻線の内部にアクセスできません.

重大な制限: PT100 センサーはバルク油温のみを測定します, 推定時に 10 ～ 20°C の誤差が生じる 巻線温度, 直接の使用には適さなくなります ホットスポット監視. 変圧器フィールドからの電磁干渉により信号品質が劣化します, requiring shielded cables. Installation requires outage for proper sensor positioning in oil chambers.

Appropriate Applications: Top oil temperature reference, cooling system inlet/outlet monitoring, との統合 transformer oil temperature gauges, complementary to direct 巻線温度センサー.

方法 3: 熱電対温度センサー

熱電対 generate temperature-dependent voltage through Seebeck effect in dissimilar metal junctions. K型, T-type, and J-type variants offer wide measurement ranges (-200℃ ～ +1200℃) with faster thermal response than RTDs.

Major Drawbacks: ±2-3°C accuracy insufficient for precision 変圧器温度監視. Metallic construction prevents use in high-voltage windings due to insulation risks. Severe EMI susceptibility in transformer electromagnetic environments corrupts millivolt-level signals. Cold junction compensation adds complexity and error sources. All installations demand transformer shutdown and oil removal.

限られた使用例: 低電圧補助測定, 外部アクセサリのモニタリング - 徐々に置き換えられます 光ファイバー温度監視ソリューション.

方法 4: ファイバーブラッググレーティング (FBGの) 温度センサ

FBGセンサー ブラッググレーティング反射の波長シフトとして温度データをエンコード, 単一ファイバー上での波長分割多重化により、準分散測定が可能.

パフォーマンスの制限: 機械的ひずみに対する交差感度により、振動や熱膨張が発生する変圧器アプリケーションでは±2～3℃の誤差が生じます。. 複雑な光スペクトル アナライザは、蛍光灯の代替品を超えてシステム コストを増加させます. 温度範囲は通常最大 150°C に制限されます. 蛍光ファイバー光センサーに比べて精度が劣る クリティカル用 巻線ホットスポット監視. 後付けの設置には変圧器の電源を完全に遮断する必要があります.

より適した用途: ケーブル温度監視, パイプラインアプリケーション, より低い精度を許容するシナリオ - プライマリには推奨されません 変圧器巻線温度監視.

方法 5: 分布温度センシング (DTSの) システム

DTSテクノロジー ラマン散乱に基づいて、OTDR/OFDR インタロゲーションを使用してファイバ長に沿った連続的な温度プロファイルを提供します, キロメートルスケールの線形監視に適しています.

変圧器には不向き: 0.5-1 メートルの空間分解能により、ホットスポットの正確な位置特定が妨げられる. ±2 ～ 5°C の精度は、次の用途には不十分です。 変圧器の温度監視 要件. >30 2 番目の応答時間は互換性がありません リアルタイムの温度監視 ニーズ. 点測定には不当な非常に高額な装置コスト. 巻線レベルの温度測定精度を達成できない.

推奨アプリケーション: 長距離ケーブル監視, パイプライン監視 - 内部監視を避ける 変圧器状態監視システム.

方法 6: 赤外線サーマルイメージング

赤外線サーモグラフィー 定期検査中の非接触温度評価のために表面放射パターンを検出します, ブッシングの外部ホットスポットを特定するのに役立ちます, ラジエーター, そしてつながり.

基本的な制約: タンクの壁や断熱材を貫通して内部を測定することはできません 巻線温度. 瞬間的なスナップショットのみを提供します, 連続的ではない オンライン状態監視. 環境要因 (風, 日射, 湿度) 精度に影響を与える. 材料間の放射率の違いが測定誤差の原因となる. 巻線ホットスポット監視機能なし - 厳密には外部診断ツール.

適切な役割: 追加検査方法, 外部障害検出 - 交換不可 オンライン変圧器監視システム 内部熱管理用.

方法 7: ワイヤレス温度センサー

ワイヤレス温度センサー 433MHz/2.4GHz 無線を介してデータを送信し、高電圧接点の設置を簡素化して監視します, バスバージョイント, および切断スイッチ.

変圧器アプリケーションの障壁: 金属タンク構造により無線信号が遮断される, 内部コミュニケーションを妨げる. バッテリー駆動のユニットは密閉された油環境には適していません. 変電所内の RF 干渉により信頼性が低下する. ホットスポット測定のために油浸巻線にアクセスできない. 外部取り付けでは、通電されたブッシングに安全に取り付けるために停止する必要があります。.

有効領域: 開閉装置の接点監視, オーバーヘッド接続 - 内部接続には無効 変圧器温度監視システム.

方法 8: 巻線温度インジケーター (WTI)

巻線温度インジケーター 上部油温センサーと変流器入力を組み合わせた熱モデルを通じて巻線温度を推定, 直接測定ではなくアルゴリズム的にホットスポット値を計算する.

本質的な不正確さ: 間接計算法では実際の巻線条件と比較して±5～10℃の誤差が生じます。. 熱モデルには正確な変圧器固有のパラメータが必要であり、入手できない場合が多い. 経年劣化と負荷履歴により熱特性が変化する, 時間の経過とともにモデルの精度が低下する. 見積もりを提供します, 真の巻線ホットスポット監視ではありません—ますます直接的なものに置き換わる 光ファイバー温度センサー.

方法 9: 油温計

変圧器油温計 ダイヤル温度計または PT100 感知素子を備えたデジタルディスプレイを使用して、バルクトップオイルの温度を測定します, 小規模な配電ユニットに基本的な温度監視を提供する.

測定ギャップ: オイルの最高測定値は、実際の巻線ホットスポット温度より 10 ～ 30°C 遅れます。, 過渡荷重中の熱応力の危険な過小評価を引き起こす. いいえ リアルタイム監視 の機能またはデータロギング 変圧器の予知保全. 最新の変圧器健全性監視システムには不十分 正確な熱管理が必要.

方法 10: ポータブル熱画像カメラ

手持ち型サーマルイメージャー メンテナンス時の検査ツールとして機能します, 変圧器付属品の外部温度異常の特定, 冷却装置, および電気接続.

固定赤外線と同じ制限事項: 外面のみの測定, 内部アクセスなし, 継続的ではなく定期的なモニタリング. 曲がりくねったホットスポットを検出できない、またはオンライン状態監視をサポートできない—計画的な停止および検査中の純粋な診断の役割.