변압기의 온도를 측정하는 방법? 권선 측정에 형광 광섬유를 사용하는 이점

변압기 온도 측정 방법
변압기 권선 온도에 대한 온라인 측정 방법에는 세 가지 유형이 있습니다., 즉 직접 측정 방법, 간접계산 방식, 및 열 시뮬레이션 측정 방법.

직접 측정 방법

직접 측정 방법에는 일반적으로 제조 과정에서 온도 측정 요소를 내장하는 작업이 포함됩니다., 임베딩 포인트의 수는 측정 정확도에 정비례합니다.. 예를 들어, 권선 근처 또는 권선 와이어 케이크에 광섬유 온도 센서를 배치하면 변압기 권선의 핫스팟 온도를 직접 얻을 수 있습니다.. 이는 광섬유 온도 센서가 수신한 신호가 변압기 내부 전자기장의 영향을 쉽게 받지 않기 때문입니다., 측정된 결과가 더 정확합니다.. 하지만 이 방법에도 단점이 있습니다, 한편으로는, 유지 관리가 어렵고 비용이 매우 높습니다.; 반면에, 권선 내부에 센서를 내장하려면 높은 절연 구조 설계 요구 사항이 필요합니다., 변압기의 정상적인 작동에 쉽게 영향을 미칠 수 있는 것. 게다가, 구불구불한 핫스팟 위치의 불확실성으로 인해, 센서가 묻혀 있는 위치가 반드시 가장 뜨거운 지점이 아닐 수도 있습니다., 측정 결과는 권선의 핫스팟 온도가 아닐 수도 있습니다..
건식 변압기 및 유침 변압기용, 테스트 전압은 일반적으로 500V ~ 5kV입니다. (특정 전압은 변압기의 정격 전압 레벨에 따라 선택되어야 합니다.). 테스트 방법은 동일합니다, 하지만 테스트 환경은 달라야 합니다. 건식 변압기 테스트는 건조한 환경에서 수행되어야 합니다.. 온도 상승 시험 방법에는 직접 부하 방법이 포함됩니다., 상호 부하 방식, 순환 전류 방식, 제로 시퀀스 전류 방식, 단락 방식, 등. 그 중, 단락 방식은 가장 낮은 테스트 전압과 가장 작은 전력 용량이 필요합니다.. 유침 변압기용, 국가 표준에서는 단락 방법이 온도 상승 테스트의 표준 방법이라고 규정합니다..

간접계산 방식

간접 계산 방법은 변압기의 절연 구조에 대한 열 모델 설정을 기반으로 합니다., 제조 경험 및 표준 IEC345/GB1564와 결합, 핫스팟의 온도 상승을 계산하는 공식을 도출하려면. 장점은 경제성이다, 간단, 그리고 실용성이 강하다; 단점은 계산이 복잡하다는 점, 그 중 다수는 경험에 기초하고 보편성이 약함. 일반적으로 변압기 현장에는 적용할 수 없습니다., 단열 구조가 다르면 결과에 특정 편차가 발생할 수 있습니다..
열 시뮬레이션 측정 방법
열 시뮬레이션 방법은 열 시뮬레이션 온도 측정 장비를 설치하는 것입니다. (권선 온도 표시기와 같은, 등.) 권선 온도를 변환하기 위해 변압기에서. 이 방법의 장점은 경제적이며 냉각 시스템을 직접 시작할 수 있다는 것입니다.; 단점은 정확도가 낮고 온도 측정에 일정한 시간차가 있다는 것입니다..

형광 광섬유를 이용한 권선 온도 측정 원리

형광 광섬유 온도 측정 시스템은 광섬유 내부의 형광 물질의 여기를 활용하여 온도 측정을 구현하는 기술입니다.. 형광물질이 포함된 광섬유에 여기광원을 입사시키면, 형광 물질은 여기되어 특정 파장의 형광 신호를 방출합니다., 그 잔광은 온도에 비례합니다. 이 형광 신호의 잔광 변화를 감지하여, 광섬유 위치의 온도를 계산할 수 있습니다.. 구체적으로, 광섬유 끝부분에 형광물질을 코팅하여 형광에너지의 소멸시간을 측정함으로써, 형광체의 고유 잔광시간 온도 상관관계를 활용하여 측정점의 온도값을 구할 수 있습니다.. 권선의 온도는 형광 수명 시간을 모니터링하여 계산할 수도 있습니다.. 실시간, 장거리, 적절한 광섬유 전송을 통해 고정밀 온도 모니터링이 가능합니다., 여기 광원, 및 데이터 처리.

권선 온도를 측정하기 위해 형광 광섬유를 사용하는 이점

고정밀
형광 광섬유 온도 센서는 높은 온도 측정 정확도를 가지며 변압기 권선 온도를 정밀하게 모니터링할 수 있습니다.. 형광 효과를 이용한 광섬유 온도 센서는 다음과 같은 온도 범위에 적합합니다. -50 에게 200 ℃, 정확도는 약 ± 1 ℃. 변압기 권선의 온도 변화를 실시간으로 모니터링하고 정확한 측정 결과를 제공할 수 있습니다., 권선온도의 미묘한 변화를 적시에 파악하여 변압기의 동작상태를 정확하게 판단하는데 도움을 줍니다..

강력한 간섭 방지 능력
광섬유의 우수한 전기 절연성으로 인해, 형광섬유 온도 측정 시스템은 변압기 내부 전자기장의 영향을 받지 않으며 고전압 및 강한 자기장 변압기 작동 환경에서 안정적으로 작동할 수 있습니다.. 이 기능은 측정 결과의 신뢰성을 높여줍니다., 간섭으로 인한 측정 오류를 줄입니다., 온도 모니터링 데이터의 정확성과 효율성을 보장합니다.. 변압기와 같은 장비에 특히 중요합니다., 내부 구조가 복잡하고 작동 중 다량의 전자파 및 전자파 간섭을 발생시키는 장치.

빠른 응답

광섬유 센서는 응답 속도가 빠르고 변압기 권선 온도의 이상 상태를 신속하게 감지할 수 있습니다.. 권선 온도가 비정상적으로 증가하거나 변동하는 경우, 그만큼 형광성 광섬유 온도 센서 온도 변화 신호를 신속하게 포착하고 모니터링 시스템에 적시에 피드백을 제공할 수 있습니다., 운영 및 유지 보수 담당자가 적시에 이를 처리할 수 있는 조치를 취할 수 있도록, 장비 고장 방지, 변압기의 안전하고 안정적인 작동을 보장합니다..

높은 보안
광섬유 센서는 형광 광섬유 온도 측정 시스템 자체적으로는 전기 스파크 등의 위험 요인이 발생하지 않습니다., 고유한 안전 특성을 가지고 있습니다.. 변압기 등 고전압 장비 환경에서 사용하면 센서 요인으로 인한 안전 사고를 방지하고 장비 작동의 안전성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.. 동시에, 고온 저항은 변압기 작동 중 고온 환경에도 적응됩니다., 고온 조건에서도 정상적으로 작동하고 정확하게 온도를 측정할 수 있도록 보장.

유연하고 설치가 용이함

광섬유는 유연성과 작은 크기의 특성을 가지고 있습니다., 변압기 권선에 편리하게 배열할 수 있음. 공간을 너무 많이 차지하지 않아요, 설치가 쉽습니다, 권선의 다양한 위치에서 온도를 더 잘 모니터링하기 위해 필요에 따라 센서 위치를 유연하게 조정할 수 있습니다.. 내부 광섬유는 권선 코일에 배열될 수 있습니다., 철심, 기름 표면, 설계 요구 사항에 따른 기타 부품. 플랜지의 관통자를 통해 외부 광섬유에 연결됩니다., 광신호는 광섬유를 통해 온도 측정 호스트로 전송되어 측정 지점의 온도를 분석합니다..

낮은 유지관리 비용

일부 기존 온도 측정 방법과 비교, 형광 광섬유 온도 측정 시스템의 유지 관리 비용이 저렴합니다.. 강력한 간섭 방지 능력과 높은 안정성으로 인해, 결함 수리 및 빈번한 교정으로 인한 유지 관리 작업량과 비용을 줄입니다.. 그리고 시스템의 구성 요소, 광섬유 센서와 같은, 더 긴 서비스 수명을 가지고, 장기 운전의 유지 관리 비용을 더욱 절감하고 변압기 운전의 경제적 효율성을 향상시키는 데 도움이 됩니다..

변압기 온도 측정 기술의 비교 분석

직접측정법과 간접계산법의 비교

직접 측정 방법
장점: 온도 측정 부품의 경우 (광섬유 온도 센서와 같은) 정확하게 삽입할 수 있습니다, 권선 온도를 직접 얻을 수 있습니다, 측정 결과가 비교적 정확하고 직관적입니다.. 예를 들어, 권선 근처 또는 변압기의 권선 코일에 광섬유 온도 센서를 배치하면 변압기 권선의 핫스팟 온도를 직접 얻을 수 있습니다.. 섬유의 간섭 방지 특성으로 인해, 측정된 결과가 더 정확합니다.
단점: 제조 과정에서 온도 측정 요소를 내장해야 합니다., 임베딩 포인트의 수는 정확도에 영향을 미칩니다. 매립 공정이 복잡하고 높은 단열 구조 설계가 필요함, 변압기의 정상적인 작동에 쉽게 영향을 미칠 수 있는 것. 그리고 구불구불한 핫스팟의 위치는 불확실합니다, 실제 핫스팟 온도가 아닌 측정 결과가 나올 수 있습니다., 유지 관리가 어렵고 비용이 많이 듭니다.. 예를 들어, 변압기 권선에 센서를 매설할 때, 센서의 설치 위치, 권선과의 절연 조정 등 다양한 요소를 고려해야 합니다.. 일단 문제가 발생하면, 유지관리가 어렵고 비용이 많이 든다.

간접계산 방식
장점: 변압기 내부에 복잡한 온도 측정 부품을 내장할 필요가 없습니다., 비교적 간단하고 경제적. 열 모델을 설정하고 제조 경험과 관련 표준을 결합하여 핫스팟의 온도 상승을 계산하는 공식을 도출합니다., 이는 변압기 작동 조건의 일부 예비 추정 및 간단한 평가에 대한 특정 실용성을 가지고 있습니다.. 예를 들어, 일부 소형 변압기 또는 온도 정확도가 그다지 높지 않은 상황에서, 간접 계산 방법을 통해 권선 온도의 대략적인 범위를 빠르게 얻을 수 있습니다..
단점: 복잡한 계산, 많은 계산은 경험에 의존합니다., 약한 보편성, 단열재 구조가 다르면 결과에 편차가 발생할 수 있습니다.. 게다가, 현장에서 실제 변압기를 적용하는 경우, 다양한 요인의 영향을 받을 수 있습니다., 정확성을 보장하기 어렵고 일반적으로 권선 온도의 실시간 변화를 정확하게 반영할 수 없습니다..

직접 측정 방법과 열 시뮬레이션 측정 방법의 비교

직접 측정 방법

장점: 직접 측정 방법을 사용하면 이론적으로 실제 권선 온도에 더 가까운 근사치를 얻을 수 있습니다., 특히 광섬유와 같은 고급 온도 측정 부품을 사용할 때, 결과적으로 측정 정확도가 높아집니다.. 예를 들어, 광섬유 온도 센서는 권선 주변의 온도를 직접 감지할 수 있습니다., 간접 측정으로 인한 오류 누적 방지.

단점: 위에서 언급한 매몰의 어려움과 높은 유지관리 비용에 더해, 직접 측정 방법의 측정 지점은 제한되어 있습니다., 전체 권선의 온도 분포를 완전히 반영하기 어렵습니다.. 변압기 권선의 복잡한 구조로 인해, 가능한 모든 핫스팟에 센서를 내장하는 것은 어렵습니다..

열 시뮬레이션 측정 방법

장점: 열 시뮬레이션 방법을 이용한 온도 측정 장비의 설치가 비교적 간단합니다., 경제적 비용이 상대적으로 낮습니다.. 그리고 이는 냉각 시스템과 직접적으로 연관될 수 있습니다.. 온도가 특정 값에 도달하면, 변압기에 대한 특정 보호를 제공하기 위해 냉각 시스템을 직접 시작할 수 있습니다.. 예를 들어, 일부 기존의 오일 침지 변압기에서, 열 시뮬레이션 온도 측정 장비는 오일 온도 및 기타 조건에 따라 권선 온도를 변환할 수 있습니다., 그런 다음 냉각 시스템의 시동을 제어합니다..
단점: 정확도가 낮음, 측정된 온도에는 일정한 시간차가 있습니다., 권선의 실제 온도 변화를 실시간으로 정확하게 반영할 수 없습니다.. 시뮬레이션 변환을 통해 온도를 구하기 때문에, 실제 권선 온도와 상당한 편차가 있을 수 있습니다., 특히 변압기 부하가 자주 변경되거나 작동 조건이 복잡한 상황에서는 더욱 그렇습니다..
형광 광섬유 온도 측정과 기타 직접 측정 방법의 비교

형광 광섬유 온도 측정

장점: 온도를 직접적으로 얻을 수 있는 직접 측정 방식 외에, 형광 광섬유 온도 측정은 또한 높은 정확도와 감도의 특성을 가지고 있습니다., 정확한 온도 모니터링이 가능한 제품. 동시에, 강력한 간섭 방지 능력과 낮은 유지 관리 비용이라는 장점이 있습니다.. 예를 들어, 측정 정확도는 약 ±입니다. 1 ℃, 복잡한 전자기 환경에서도 정확하게 측정할 수 있습니다.. 광섬유의 특성으로 인해, 유지 관리가 상대적으로 간단하고 장기 운영 비용이 낮습니다..
단점: 광섬유는 작고 유연하지만, 변압기 권선에 삽입하려면 여전히 특정 기술과 프로세스가 필요합니다.. 부적절한 삽입으로 인해 측정 결과에 영향을 미칠 수 있음. 그리고 형광섬유 온도 측정 시스템의 장비 비용은 상대적으로 높을 수 있습니다., 형광섬유, 복조 호스트 등 부품 조달 및 설치 비용 포함.
기타 직접 측정 방법 (전통적인 열전대와 같은, 등.)
장점: 열전대와 같은 전통적인 직접 측정 방법은 상대적으로 성숙되었으며 특히 높은 정확도가 필요하지 않은 일부 간단한 변압기 온도 측정에 특정 응용 프로그램이 있습니다.. 예를 들어, 일부 소형 산업용 변압기에서, 온도 측정을 위해 권선 표면에 열전대를 간단히 설치할 수 있습니다..
단점: 열전대 및 기타 센서는 전자기 간섭에 취약합니다., 변압기와 같은 높은 전자기 환경에서 심각한 측정 오류가 발생함. 게다가, 정확도가 상대적으로 낮습니다, 그리고 응답속도가 느릴 수 있습니다, 이는 변압기 권선 온도의 고정밀 및 빠른 응답에 대한 측정 요구 사항을 충족할 수 없습니다..

변압기의 다양한 온도 측정 방법 적용 예

직접 측정 방식의 적용 사례

일부 대형 전력 변압기에서는, 권선 온도를 정확하게 모니터링하기 위해, 직접 측정 방법 배치 광섬유 온도 센서 권선에 케이크를 채용. 예를 들어, 110kV 이상의 유침형 전력 변압기, 변압기의 중요성과 작동 신뢰성에 대한 높은 요구 사항으로 인해, 권선의 온도 상황을 정확하게 파악하는 것이 필요합니다. 제조 과정에서 권선 코일에 광섬유 온도 센서를 정확하게 내장함으로써, 권선의 실시간 온도 정보를 얻을 수 있습니다.. 운영 담당자는 권선 과열로 인한 절연 노화와 같은 문제를 방지하기 위해 이러한 온도 데이터를 기반으로 적시에 변압기의 부하를 조정할 수 있습니다.. 그 동안에, 이러한 온도 데이터는 원격 모니터링 및 제어를 위해 모니터링 시스템에 연결할 수도 있습니다.. 온도가 설정된 임계값을 초과하면 (일반적으로 권선 온도에 대한 경보 한계와 같은 90 ℃ 및 95 ℃), 적절한 조치를 취하도록 운영 및 유지 보수 담당자에게 알리기 위해 경보 신호가 적시에 발행될 수 있습니다., 냉각 장비의 작동 전력을 높이거나 변압기의 부하를 줄이는 등.

간접계산방식 적용예

일부 소형 배전 변압기에서는, 작은 크기 때문에, 비교적 간단한 작동 조건, 온도 측정에 대한 낮은 정밀도 요구 사항, 간접 계산 방법은 때때로 권선 온도를 추정하는 데 사용됩니다.. 예를 들어, 농촌 지역의 일부 10kV 배전 변압기에서, 권선의 핫스팟 온도 상승은 정격 용량과 같은 매개변수를 기반으로 한 경험식을 사용하여 계산됩니다., 부하 전류, 주변 온도, 변압기의 절연구조 및. 이 방법을 사용하면 복잡한 온도 측정 장비 없이도 변압기의 작동 온도를 대략적으로 평가할 수 있습니다.. 하지만, 이 방법에는 특정 제한이 있습니다.. 예를 들어, 여름의 고온 및 변압기 부하의 급격한 증가와 같은 특수한 작업 조건에서, 계산된 결과는 실제 온도와 큰 차이가 있을 수 있습니다.. 그러므로, 운영 및 유지보수 담당자는 경험과 기타 모니터링 방법을 결합해야 합니다. (오일 표면 온도 모니터링과 같은) 변압기의 운전상태를 종합적으로 판단하기 위해.

열 시뮬레이션 측정 방법의 적용 예

일부 일반 오일 침지 변압기의 경우, 열 시뮬레이션 온도 측정 장비 (권선 온도 표시기와 같은) 권선 온도를 변환하는 데 사용됩니다.. 예를 들어, 일부 중소 규모 공장에서는’ 전력 변압기, 열 시뮬레이션 온도 측정 장비는 특정 변환 관계에 따라 오일 표면 온도 및 변압기 부하 전류와 같은 매개변수를 기반으로 권선 온도를 계산합니다.. 이 방법은 경제적이고 실용적입니다., 냉각 시스템과 연동 가능. 계산된 권선 온도가 특정 값에 도달하면 (주변과 같은 70 ℃, 변압기마다 다를 수 있음), 냉각 팬이나 오일 펌프와 같은 냉각 장비를 가동하여 변압기를 냉각할 수 있습니다.. 하지만, 상대적으로 정확도가 낮기 때문에, 높은 온도 정확도가 요구되는 일부 상황에서는 적합하지 않을 수 있습니다.. 변압기의 안전한 작동을 보장하기 위해 유지보수 담당자가 정기적으로 점검하고 유지보수하는 것이 필요합니다..

형광 광섬유 온도 측정의 응용 사례

변압기 작동의 신뢰성이 매우 높은 일부 장소, 대규모 데이터 센터의 전력 변압기 또는 중요한 변전소 변압기 등, 형광성의 광섬유 온도 측정 시스템 널리 사용되어 왔습니다. 대규모 데이터 센터의 10000kVA 유침 변압기를 예로 들면, 내부 광섬유는 권선에 배열되어 있습니다., 철심, 형광 광섬유의 잔광 원리를 이용하여 온도를 측정하는 오일 표면 및 기타 부품. 내부 광섬유는 플랜지에 있는 커넥터를 통해 외부 광섬유와 연결됩니다., 광신호는 온도 측정 호스트로 전송되어 측정 지점의 온도를 분석합니다.. 형광 광섬유 온도 측정 시스템은 변압기의 다양한 부분의 온도를 실시간으로 높은 정확도로 모니터링할 수 있습니다., ±의 정확도로 1 ℃. 권선온도가 비정상적으로 상승하는 경우 (예를 들어 정상 작동 온도에서 급격히 상승하는 경우 80 ℃), 모니터링 시스템은 경보 신호를 신속하게 감지하고 발행할 수 있습니다.. 그 동안에, 형광 광섬유 온도 측정 시스템의 강력한 간섭 방지 능력으로 인해, 변압기의 복잡한 전자기 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있습니다., 전자기 간섭으로 인한 허위 경보 감소. 게다가, 유지 관리 비용이 낮아 운영 및 유지 관리 비용도 절감할 수 있습니다., 장기간 작동 중 변압기 작동의 경제성과 안전성을 향상시킵니다..

광섬유 온도 센서, 지능형 모니터링 시스템, 중국의 분산광섬유 제조업체