変圧器油温保護

发布时间2025年7月30日 18:49:42

変圧器の油温保護は、異常高温による変圧器の損傷を防ぐための「温度制御の番人」であり、その中心的な役割は、変圧器の上部油温を監視することにより、過熱状態に時間内に介入し、絶縁体の老化促進や巻線の焼損を回避することです。これは機器の寿命を保証する「守護者」であるだけでなく、送電網の安定した運用を維持するための重要な防衛線でもあります。以下、原理、構成、動作ロジックなどの側面から詳細に分析します：

なぜ油温は変圧器の「健康のバロメーター」なのか？

変圧器の運転中は、巻線損失（銅損）やコア損失（鉄損）が熱に変換され、絶縁油の温度が上昇します。通常であれば、ヒートシンクや環境放熱によって油温は均衡しますが、損失が異常に増加したり（巻線の短絡など）、放熱が妨げられたり（ファンの故障など）すると、油温は上昇し続けます：

油温が80°C 絶縁油が酸化すると、温度が上昇するにつれて絶縁油の寿命は指数関数的に短くなる（10℃上昇するごとに酸化速度は2倍になる）；
まさる105°C 絶縁紙（巻線絶縁の芯材）の機械的強度が著しく低下し始めると、長期運転によって絶縁破壊が起こり、短絡故障の引き金になることがある。
したがって、油温保護の本質は、上限温度を制御することによって断熱システムを「保護」することにある。

油温保護・監視装置の中核部品

油温保護システムの構成温度監視エレメントそして信号処理装置歌で応える実施機関この3つの部分が連動して、「温度測定-判断-行動」のプロセスを完成させる。

1.主なモニタリング要素：温度センサー

センサーは油温保護の "目 "であり、油の上面（油温全体を最も反映する）に直接接触する必要がある：

センサータイプ	動作原理	最先端	適用シナリオ
圧力温度計	サーモウェルは揮発性の液体（クロロメタンなど）で満たされており、温度が変化すると膨張／収縮し、キャピラリーチューブを通して圧力を伝え、指針や電気接点を作動させる。	シンプルな構造、耐振動性（電子回路なし）、ローカル表示可能。	中小変圧器（10MVAまで）、屋外配電変圧器。
プラチナ抵抗センサー(Pt100)	白金の抵抗値が温度によって変化する特性（0℃で100Ω、温度が1℃上昇するごとに0.385Ωずつ抵抗値が上昇する）を利用して、抵抗値信号をケーブルでサーモスタットに伝送する。	高い測定精度（±0.5℃）、遠隔データ転送が可能。	大容量変圧器（35kV以上）、集中監視が必要な変電所。
光ファイバーセンサー	光信号の位相／強度は、光ファイバー内を伝わる際に温度によって変化し、復調装置によって温度値に変換される。	電磁干渉防止（高電圧環境に最適）、耐腐食性。	超高圧変圧器（1000kV）、複数のオイルギャップ構造を持つ特殊変圧器。

2.信号処理と制御：サーモスタット

サーモスタットは油温保護の「頭脳」であり、センサー信号を受信し、あらかじめ設定されたしきい値と比較し、制御命令を出力する。そのコア機能は以下の通りです：

油温のリアルタイム表示（ローカルLEDまたは遠隔監視システム）；
マルチレベル温度しきい値の設定（冷却開始、アラーム、トリップなど）；
温度プロファイルと動作履歴を記録（故障のトレースが容易）。

油温保護のための3段階アクションロジック：警告からシャットダウンまで

油温保護は「ステップ応答」戦略を採用し、温度上昇の度合いに応じて段階的に動作をエスカレートさせ、機器保護と電源供給の継続性のバランスをとり、次のような特定のしきい値を設定します（油入変圧器など）：

温度範囲	トリガー条件	保護活動	目的と意義
始動時冷却（通常60～70）	油温が設定値（夏60℃、冬70℃など周囲温度により調整可能）に達する。	冷却システムの自動起動： - 小型変圧器：冷却ファンのスイッチを入れる； - 大型変圧器：1組のオイルポンプ＋ファンを始動させ、温度が上昇し続けるようなら、バックアップクーラーを入れる。	これ以上の温度上昇を避けるために、積極的な放熱によって油温を下げることは「予防的介入」である。
高温警報（普通 85~95°C）	油温が冷却開始値を超えた後、30~60分後にアラームしきい値まで上昇し続ける。	音と光のアラームが発せられ（制御室アラーム、監視システムのポップアップウィンドウなど）、アラーム時刻と油温値が記録される。	異常の原因（例：冷却システムの故障、過大な負荷）をチェックするようオペレータに促し、手動介入を必要とする。
緊急トリップ（通常95~105）	油温がアラーム値を超え、短時間（例えば5分以内に10℃）急激に上昇するか、許容最大値に達する。	すぐにトランスの両側のサーキットブレーカーを切り、電源を遮断し、同時にリンケージが「油温が高すぎるトリップ」信号を発信する。	絶縁油の気化や絶縁紙の破壊につながる油温の上昇を避けることは、「最後の防衛線」に属する。

金額分類器例えば、強制油循環冷却の変圧器の場合、トリップ温度は 110°C に緩和されることがあります（より効率的な放熱のため）。

油温保護と他の温度保護との相乗関係

変圧器温度保護システム、油温保護システム、変圧器温度保護システム巻線温度保護分業と協業の両方があり、両者の区別と連携の論理を明確にする必要がある：

比較次元	油温保護	巻線温度保護	コラボレーション・ロジック
監視対象	上部絶縁油の平均温度	巻線内部のホットスポット温度（油温より10～20℃高い）	通常の運転では、油温保護が優勢です（全体的な状態を反映しています）；短絡故障の場合、巻線の温度は急激に上昇し、優先的に巻線保護のトリップを誘発する。
測定方法	オイルレベルと直接接触（タンク上部のセンサー）	間接計算（変流器により負荷電流を測定し、油温と組み合わせてホットスポット温度を導き出す）	油温保護が作動していなくても巻線温度が上限を超えると、システムは「局部過熱」と判断し、強制的に冷却を開始するか、トリップを発生させる。
保護の優先順位	セカンダリー（反射が遅く、慢性的なオーバーヒートに適している）	プライマリー（突然のオーバーヒートに素早く対応）	この2つのうちどちらかが、トリップ条件に達するとシャットダウンのトリガーとなり、「二重の保険」となる。

油温保護の一般的な不具合とトラブルシューティング

油温保護の誤動作や故障は、機器の安全性を直接脅かすことになるため、以下の点に注意する必要がある：

誤アラーム／誤トリップ
- 原因：センサー配線の緩み（抵抗値信号異常）、サーモスタット設定値の間違い、ラジエーター内のダスト堆積による放熱不良（誤高温）；
- トラブルシューティング：センサーの再較正、サーモスタットパラメータのチェック、ラジエーターフィンの清掃。
動作しない（温度は超えたが反応しない）
- 原因：センサーの損傷（白金抵抗器の破損など）、アクチュエーターの故障（ファンモーターの焼損、コンタクターの詰まりなど）、制御回路のヒューズ切れ；
- トラブルシューティング：マルチメータを使用してセンサーの抵抗値をチェックし（Pt100は0℃で100Ωでなければならない）、冷却システムが作動しているか手動でテストし、制御回路のオンとオフをチェックする。
温度表示偏差
- 原因：センサーの老朽化（精度の低下）、周囲温度の干渉（例えば、燃料タンクに直射日光が当たり、局所的な高温測定につながる）；
- 廃棄：定期的（1~2年ごと）に測定機関にセンサーの校正を依頼し、屋外変圧器には日除けを取り付ける。

定期メンテナンスと最適化の提案

定期校正
- サーモスタットのシミュレーションテストを毎年実施する：サーモスタットバスでセンサーを加熱し、冷却開始、アラーム、トリップの温度しきい値が正確であることを確認する；
- センサーケーブルの絶縁を2年ごとに点検する（油の腐食によるショートを防ぐため）。
オペレーションの最適化
- 季節に応じた冷房開始温度の調整（例：冬場は70℃に上げることで、不要なファンの稼働を抑え、省エネを図る）；
- 油温-負荷曲線を記録する（同じ負荷で油温が年々上昇する場合は、コアとなるケイ素鋼板が老朽化している可能性があり、事前の点検が必要）。
環境適応
- 屋外の変圧器は、ラジエーターが十分に換気されていることを確認する必要がある（雑草やごみが周囲をふさいでいないこと）；
- 高温区域（南夏のような）はスプレー冷却装置およびオイルの温度の保護連結（75 ℃の自動スプレー上のオイルの温度）を取付けることができる。

概要

油温保護は変圧器温度制御の "基本防衛ライン "であり、トップ油温のトレンドを監視することにより、"冷却調整-異常警告-緊急停止 "の段階的な保護を実現します。その核心的価値は、機器の安全性と電源の信頼性のバランスをとることにあり、頻繁なシャットダウンにつながる過保護を避けるだけでなく、危険な閾値に達する前に「断固とした行動」をとることである。実際には、巻線温度保護との相乗効果、センサーやアクチュエーターの定期的なメンテナンスに注意を払うことで、慢性的な過熱（過負荷など）と突発的な故障（冷却不良など）の両方に効果的に対応し、最終的には変圧器の寿命を延ばすことができます。

标签::変圧器油温保護装置