乾式変圧器温度監視センサー

发布时间2025年8月7日 08:48:29

乾式変圧器は、無給油冷却、コンパクトな構造、容易なメンテナンスなどの特徴から、配電システムや産業プラントなどで広く使用されています。しかし、運転中の巻線、鉄心、その他の部品は熱の損失により、温度が高すぎると絶縁の老化（あるいは絶縁破壊）が加速され、深刻な場合は火災の原因となります。温度監視センサー乾式変圧器の状態監視の中核をなすものとして、温度変化をリアルタイムでとらえ、早期に警告を発する能力は、機器の安全な運転を確保する鍵である。

I. 乾式変圧器の温度監視の必要性

乾式変圧器用の絶縁材料（エポキシ樹脂、ノーメックス紙など）には、許容温度限界が定められている（例：クラスF絶縁の最大許容温度155 °C、クラスHの最大許容温度180 °C）。温度が限界値を超えた場合

 

  • 絶縁材料の機械的強度と電気的強度が著しく低下し、寿命が大幅に短くなる（温度が10℃上昇するごとに寿命が半減する可能性がある）；
  • 巻線抵抗は増加し、損失はさらに上昇し、「過熱→損失の増加→さらなる過熱」という悪循環を生む；
  • 極端な場合、巻線の短絡や火災などの事故を引き起こす可能性がある。

 

そのため、センサーを通じて主要部品の温度をリアルタイムで監視し、放熱制御（ファンの起動など）や故障警告のためのデータサポートを提供する必要がある。

第二に、一般的な温度監視センサーの種類と特性

乾式変圧器の温度監視センサーは、その用途に適合させる必要がある。高い電磁干渉、埃っぽい、コンパクトなスペース一般的な動作環境の種類を以下に示す：

1.白金測温抵抗体（Pt100/Pt1000）

理論白金金属の抵抗値が温度によって変化する性質（0℃で100Ω/Pt100または1000Ω/Pt1000の抵抗値、温度が高くなると抵抗値の直線性が高くなる）を利用し、抵抗値を測定することで温度を換算する。
特性::

  • 高精度（誤差は通常≤±0.1℃〜±0.5℃）、良好な直線性、高精度モニタリングに適しています；
  • より速い応答時間（ミリ秒）、高い安定性、長寿命（最長10年以上）；
  • 測定回路に直接接続する必要があり（有線伝送）、電磁干渉の影響を受けやすい（シールドが必要）。
    適用シナリオ乾式変圧器の巻線とコアの重要部品の直接接触温度測定は、最も広く使用されているタイプです。

2.熱電対センサー

理論閉回路を形成する2つの異なる金属（例えばNiCr-NiSiタイプK、Fe-CuタイプJ）間の温度差は、熱電ポテンシャル（ゼーベック効果）を発生させ、そのポテンシャル値によって温度に変換される。
特性::

 

  • 広い温度測定範囲（-200℃~1300℃）、乾式変圧器の短時間過負荷の高温シナリオに適応することができます；
  • シンプルな構造、低コスト、耐振動性、耐衝撃性；
  • 精度が低い（誤差±1℃～±3℃）、コールドエンド補正が必要（周囲温度が測定に影響する）、直線性が白金抵抗より悪い。
    適用シナリオ鉄心、ハウジングなど、高精度を必要としない用途の温度監視や、白金抵抗器のバックアップ・センサとして。

3.赤外線センサー（非接触式）

理論物体の表面から放射される赤外線のエネルギーを検出することで表面温度を換算する（プランクの法則に従う）。
特性::

 

  • 機器に直接接続することなく、絶縁性を損なうことなく非接触で測定できます；
  • 柔軟な設置が可能で、巻線表面、ハウジング、その他アクセスしにくい場所のモニタリングが可能です；
  • 内部温度は環境の影響を受けるため測定できない（例えば、ほこりや水蒸気が赤外線を吸収し、誤差が±2℃～±5℃に達する可能性がある）。
    適用シナリオ変圧器の全体的な表面温度を監視するため、または接触センサーを設置するのが不便な場所での接触センサーの補足。

4.光ファイバーセンサー

理論光ファイバーを使って光信号を伝送する場合、ファイバー素材（蛍光ファイバーなど）の屈折率が温度によって変化する性質を利用して温度信号を光の波長変化に変換し、復調装置で温度を復元する。
特性::

 

  • 電磁干渉に極めて強く（光ファイバーは導電性ではない）、乾式変圧器の高電圧側や強力な電磁環境に適している；
  • 耐腐食性、耐高圧性（巻線内部に埋め込み可能）、高測定精度（誤差≤±0.5 ℃）；
  • コストが高い、光ファイバーが切れやすい（保護措置が必要）、復調装置が複雑。
    適用シナリオ高電圧乾式変圧器、電磁干渉に敏感なアプリケーション、または巻線内部に高精度のモニタリングを組み込む必要があるアプリケーション。

第三に、センサーの設置位置である。

乾式変圧器の不均一な温度分布。巻線（特にホットスポット）、コア、環境核となるモニタリング・ポイントであり、モニタリングの目的に合わせて設置場所を選ぶ必要がある：

 

監視ポイント モニタリングの目的 推奨センサータイプ インストール
ワインディング・ホットスポット 最も危険な過熱位置（最高温度）を反映 Pt100（内蔵）、光ファイバー 巻線の内側に埋め込むように製造（絶縁を損なわない）
巻取り面 全体的な暖房傾向を判断するのに役立つ Pt100（粘着式）、赤外線 巻線表面への接着（固定には絶縁接着剤が必要）
鉄心 鉄心の渦電流損失による過熱の監視 熱電対、Pt100 コアクランプまたは表面に固定
環境温度 温熱条件（室温が高いなど）の判断に役立つ Pt100、熱電対 変圧器の周囲1～2mの空気環境に設置する。

IV.選考の主な要因

センサーの選択は、乾式変圧器のタイプ、使用環境、精度の必要性などを総合的に判断して組み合わせる必要がある：

 

  1. 温度範囲機器の通常使用温度（30℃～120℃）と短期過負荷温度（150℃以上）をカバーする必要がある；
  2. 正確巻線ホットスポットのモニタリングは±0.5℃以内が必要（例：Pt100、光ファイバー）、環境モニタリングは±2℃まで緩和可能；
  3. 干渉防止機能強い電磁環境の高圧側には光ファイバーセンサーが、低圧側にはPt100（シールド）が好まれる；
  4. インストール互換性内蔵巻線は、絶縁を損傷しないように、小型化され、絶縁性の高いセンサー（直径3mm以下のPt100など）から選択すべきである；
  5. 安定性振動、粉塵、湿度（IP65など）に耐え、5年以上の寿命を持つこと。

V. 温度監視システムの構成部品

センサーはフロントエンドの "センシング "コンポーネントであり、完全なモニタリング機能を実現するためにはバックエンドシステムと連携する必要がある：

 

  • データ収集モジュールセンサー信号（抵抗、電位、光信号）をデジタル信号に変換；
  • ディスプレイとアラームユニット温度値をリアルタイムで表示し、制限値を超えると音と光、SMSなどで警告；
  • 制御モジュール冷却装置（例：ファン）の連動により、温度が高すぎると自動的に冷却を開始する。

概要

乾式変圧器温度監視センサーの中核的役割は「早期発見、早期警告」であり、さまざまなタイプのセンサーにはそれぞれ長所と短所がある：Pt100コストパフォーマンスが最も高く、ほとんどのシナリオに適している；光ファイバーセンサー強力な電磁環境での第一候補である；赤外線センサー補助的な監視に適しています。実際には、精度と安全性を考慮し、乾式変圧器の安定稼働を確実に保証する「接触＋非接触」の組み合わせが多く用いられている。