変圧器巻線の温度調節器はどのように選べばよいか？熱シミュレーションの原理と設置のポイント

• 巻線用温度調節器の独自の価値：油温が正常であるからといって、巻線温度が安全であるとは限りません。巻線温度制御装置は、熱シミュレーション技術を用いて巻線の最高温度を推算し、変圧器の絶縁材料の中で最も危険な箇所の温度を監視します。110kV以上の主変圧器において、巻線温度制御装置は不可欠な保護装置です。
• 熱シミュレーションの原理：変圧器の負荷電流から電流変成器を介して電力を取り出し、温度センサー内の発熱体が発生させる熱量は負荷電流の二乗に比例します（銅損を模擬）。これに油面温度を加味することで、巻線のホットスポット温度を算出します。高圧巻線内部にセンサーを埋め込む必要は一切ありません。
• 油面温度調節器との関係：油面温度計は全体的な熱状態を把握し、巻線温度計は内部の過熱箇所を把握する。両者の関係は、体温計（体表温度を測定）とCTスキャン（内部の病変部位を確認）が互いに補完し合う関係に似ている。

1. 熱シミュレーション技術の詳細

巻線温度制御装置の核心は、熱シミュレーション技術にあります。つまり、高圧巻線に接触することなく、巻線内部の最高温度を間接的に算出する方法です。技術的な実現方法は、温度センサー内に発熱体を配置し、その発熱体に電流変成器（CT）を介して変圧器の低圧側ブッシングリード線から電力を供給するものです。CTの二次電流は変圧器の負荷電流に比例し、発熱体の発熱量は電流の二乗に比例するため、これは巻線の銅損（I²R）の物理法則を正確に模倣しています。発熱体によって生じる温度上昇が油面温度に重なり、指針式計器に表示されるのは、巻線の最高温度の推算値となります。

この間接測定方式の最大の利点は安全性にあります。すべての温度測定部品が変圧器のタンク外部に設置され、高圧巻線から完全に隔離されているため、施工や保守の際に変圧器内部に入る必要がありません。数十年にわたる実用実績により、熱シミュレーション技術は定常負荷条件下で高い精度を発揮することが実証されています。

2. 設置のポイントと注意事項

2.1 CTのインストール

電流変成器は、変圧器の低圧側ブッシングのリード線に取り付けます。CTの変成比は、温度調節器の加熱素子の仕様と正確に一致させる必要があります。一致していない場合、シミュレートされる温度上昇率が不正確になります。設置時には、CTの向きが正しいこと、および二次回路の配線が確実に固定されていることを確認してください。CTの二次側が開放状態になると、危険な高電圧が発生する恐れがあります。

2.2 温度センサーの取り付け

巻線温度調節器の温度センサーと油面温度調節器の温度センサーは、それぞれ変圧器タンク上部の2つの独立したセンサーホルダーに取り付けられています。両方の温度センサーは最上層の油中に浸かっていますが、巻線温度調節器の温度センサーには発熱体が内蔵されているため、取り付けの際は毛細管の経路を保護するように注意してください。

2.3 キャピラリー管の保護

毛細管はサーモスタットの中で最も脆弱な機械部品です。設置経路は、急カーブ、振動による接触、および機械的な圧迫を避けるようにしてください。必要に応じて、金属製のフレキシブルチューブまたはプラスチック製の波形チューブを取り付け、機械的な保護を行ってください。

3.よくある質問

3.1 質問：巻線用サーモスタットの精度はどうですか？

答：熱シミュレーション法は定常負荷下において精度が高く、ほとんどの設計要件を満たすことができます。しかし、負荷が激しく変動する過渡過程では熱ヒステリシスが生じます。つまり、温度センサーの熱慣性により、表示値が実際の巻線温度の変化に遅れて反応します。数十分の間に負荷が大幅に変化した場合、サーモスタットの針がそれを反映するまでにはある程度の時間がかかります。

3.2 質問：CTの変比を間違えて選んでしまうと、どのような結果になりますか？

回答：CTの変圧比が大きすぎると、加熱不足や巻線温度の表示値が低くなる原因となります。これにより、保守担当者は巻線温度が安全範囲内であると誤解し、実際には過熱している状態になります。CTの変比が小さすぎると、過熱や表示値の過大を引き起こします。これにより、保守担当者は温度が高すぎると誤解し、実際には正常な状態であるにもかかわらず、不必要な負荷低減や停止を行ってしまうことになります。選定時には、必ずメーカーに依頼し、変圧器の定格パラメータに基づいて適切なCTを計算・選定してもらう必要があります。

3.3 質問：巻線用サーモスタットと油面用サーモスタットの毛細管は共用できますか？

答：いいえ、できません。2つのサーモスタットはそれぞれ独立した温度センサーと毛細管を備えており、それぞれ独立したセンサーホルダーに取り付けられています。これらは完全に独立した2つの温度測定システムであり、それぞれ異なる温度データを測定・出力します。

免責事項：本記事の内容は、技術的な情報交換や参考のためのものであり、いかなる形の調達確約や契約提案を構成するものではありません。製品の技術パラメーター、構成プログラムおよび価格は、実際に締結された契約および技術協定に従うものとします。

変圧器巻線用温度制御装置のソリューションをお探しですか？製品選定のアドバイスや技術サポートについては、ぜひ英諾通達までお問い合わせください。お問い合わせ窓口：13959168359（WeChatも同番号）。