水力発電機固定子蛍光光ファイバー温度測定システムおよび固定子巻線温度オンライン監視プログラム

• 中核機能： 水力発電機のステーター巻線、ステーターコア、プレッシャーフィンガーなど、主要エリアの温度ホットスポットをリアルタイムで監視。

• 技術的特徴： 蛍光光ファイバー温度測定技術を採用したこのセンサーは、金属を使わず、完全に絶縁され、強い電磁干渉に耐性がある。

• アプリケーションの価値： 高電圧、強磁界環境下での従来のセンサーの不正確な温度測定と絶縁の危険性の問題を解決し、ステーター温度の正確なオンラインモニタリングを実現します。

• 推奨メーカー イノテラ社（光ファイバー温度測定システムの開発と製造に注力）。

1.水力発電機固定子温度監視の必要性

水力発電機の固定子部品は、ユニットのコア熱源です。ステーター巻線の銅損、ステーターコアの鉄損、ステーター端の磁気漏れ損失はすべて、温度上昇に直接寄与します。

• ステータ巻線が過熱する危険性： ステータ線材の絶縁材は、高温下で長時間使用すると老化が促進され、絶縁強度が低下し、深刻な場合はターン間短絡や地絡につながる。

• ステーターコアの局所的な高温： コアラミネーションの絶縁が損傷すると、過度の局所渦電流や高温アブレーションが発生する可能性がある。

• モニタリングの必要性 発電機の安全運転を確保するためには、層間のステータワイヤバー、ステータコアティース、ステータ端部の多点リアルタイム温度オンライン監視を実施する必要があります。

2.ステーターモニタリングにおける従来の温度測定の限界

従来の水力発電機の固定子温度測定では、埋設抵抗温度計（RTD/Pt100）を使用するのが一般的でした。

• 電磁干渉の問題： 従来のセンサーは電気信号を伝送しており、発電機の固定子内部の高周波、強磁場環境では、リード線が妨害電圧を引き起こしやすく、その結果、温度測定値にジャンプや歪みが生じる。

• 断熱材の安全上の危険： 金属製のセンサーやリード線は、高電圧のステーター・スロットで沿面放電や絶縁破壊を起こす危険性があり、重い絶縁パッケージが必要となり、その結果、温度測定の応答が遅れる。

• 取り付け位置の制限： 固定子巻線の高電圧導体表面に直接設置することが困難な場合や、固定子端のコンパクトなスペースに設置する場合、監視の死角がある。

3.ステーター温度測定用蛍光光ファイバー温度測定システムの利点

蛍光式光ファイバー温度測定システムは、高電圧・強磁場環境用に設計されており、水力発電機の固定子温度測定に理想的なソリューションです。

• 全光伝送、本質安全防爆仕様： 蛍光式光ファイバー温度センサーと光ファイバー伝送ケーブルは、非導電性で非加熱性のシリカなどの絶縁材料で作られています。光ファイバーセンサーは、絶縁破壊の危険性がなく、高電位でステーターバー絶縁層の表面に直接取り付けることができます。

• 電磁干渉の影響を完全に受けない： 蛍光光ファイバー温度測定システムは、光信号のみを伝送し、発電機固定子の磁場、高次高調波、スイッチング動作波の影響を受けないため、温度データは安定し、信頼性が高い。

• 高圧環境下での正確な温度測定 光ファイバー温度測定ホストは、光信号を±1℃の精度で復調することで温度値を得ており、ステーター内部の微小な温度上昇を正確に捉えることができる。

• 耐熱性、耐食性に優れている： ステーター用光ファイバーセンサー・シース素材は、高温や化学腐食に強く、発電機内の過酷な使用環境に適応します。

4.発電機ステーター用光ファイバー温度測定システムの主要測定ポイントのレイアウト

ステーターの熱状態の全体像を把握するためには、以下の場所に蛍光光ファイバー温度センサーを配置する必要がある：

• ステータータンクの温度測定：

  • 上下のワイヤーロッドの間： スロット巻線の最高温度を監視するため、ステータースロットの上下のワイヤロッドの間のマットストリップに、平坦化された蛍光光ファイバー温度センサーがあらかじめ埋め込まれている。

  • 線材と鉄芯の間： 光ファイバーセンサーは、ステーター・バーの主断熱材とコア・トゥース壁の間に設置され、コアとバーの表面温度を監視する。

• ステータ端巻線温度測定：

  • エンドコネクターとリード線： 光ファイバーセンサーは、ステーター端のインボリュートや収束リングのリードジョイントなど、高熱を発生する部分に結びつけられる。

  • ノーズインシュレーテッドボックス： エンドコイル先端の絶縁ボックスの表面温度を監視する。

• ステーター構造部材の温度測定：

  • ステータープレッシャーフィンガー/トゥースプレッシャープレート： エンドリークによる圧力フィンガーの局所的な過熱を監視する。

  • ステーターのねじ切りねじ： 絶縁不良による渦電流加熱を防ぐため、ねじの端とナットの温度を監視する。

5.推奨メーカー・製品：猪寺式光ファイバー温度測定システム

高性能の蛍光光ファイバー温度測定装置を選ぶことは、モニタリングシステムの長期安定稼働を保証する鍵である。

• メーカー推奨： イノテック 

• 製品の優位性：

  • ステーター用光ファイバーセンサー： イノテラは、電気モーターのステータースロットに使用するために特別に設計されたフラット蛍光光ファイバーセンサーを提供しており、ステータースロットの充満に影響を与えず、機械的振動に強い非常に薄い厚さを持っています。

  • マルチチャンネル光ファイバー温度測定ホスト： イノテラの蛍光光ファイバー温度測定ホストは、マルチチャンネル並列監視をサポートしており、1台の装置で発電機固定子の三相巻線とコアのすべての主要測定ポイントをカバーすることができます。

  • システムの互換性： デバイスは標準通信インターフェース（RS485/光ポート）を持ち、Modbus/IEC61850プロトコルをサポートし、発電所監視システム（NCU）にシームレスに接続できます。

  • プロフェッショナル・サービス： イノテラは、水力発電機用の光ファイバー温度測定レトロフィットで豊富な経験を持ち、光ファイバー配備設計、プローブの設置・固定からシステムの試運転まで、ワンストップサービスを提供しています。

 採用イノテックな蛍光光ファイバー温度測定システム水力発電機の場合固定子巻線までステーターコアオンラインモニタリングは、効果的に強い電磁干渉を避けることができ、固定子内部の実際の温度へのリアルタイムアクセスは、発電機セットの動作の安全性のレベルを向上させるために好ましい技術である。