유입식 변압기 온도 모니터링 센서

I. 유입 변압기 온도 모니터링의 특이성

• 절연 오일은 작동 중에 순환하며 온도 분포는 오일 순환의 영향을 받습니다(일반적으로 상단 층의 온도가 하단 층의 온도보다 높음);
• 권선 온도는 핵심 모니터링 지표이지만 권선은 오일에 잠겨 있어 직접 측정이 어렵습니다(절연체를 관통하거나 간접 추정에 의존해야 함);
• 센서는 절연유(예: 광유, 합성유)의 화학적 부식에 강해야 하며 -30°C~150°C의 온도 범위에 적응할 수 있어야 합니다;
• 일부 시나리오에서는 방폭 설계가 필요합니다(예: 스파크에 의한 유증기 폭발을 방지하기 위해 오일 베개 및 탱크와 같은 밀폐된 공간).

둘째, 일반적인 온도 센서 유형 및 특성

1. 플래티넘 저항 센서(Pt100)

• 오일 온도, 권선 표면 및 기타 직접 접촉 온도 측정에 적합한 고정밀(오차 ≤ ± 0.1℃ ~ ± 0.5℃), 우수한 선형성;
• 안정적이고 긴 수명(최대 10년 이상), 절연유에 장기간 침수해도 견딜 수 있습니다(부식 방지 하우징을 캡슐화해야 함);
• 유선 전송이 필요하고 전자기 간섭에 취약하며(금속 차폐선 필요) 크기가 작아(직경 5~10mm) 연료 탱크나 오일 베개에 매립하기에 적합합니다.
  적용 가능한 시나리오::
• 탱크 상단의 오일 온도 모니터링(오일에 직접 잠기면서 전반적인 방열 상태를 반영);
• 와인딩의 표면 온도(절연 브래킷을 사용하여 와인딩 외부에 고정, 절연 처리 필요).

2. 열전대 센서(유형 K, 유형 E)

• 넓은 온도 범위(-200℃~1300℃)로 변압기 단시간 과부하 시나리오의 고온(예: 200℃까지 단시간 과열되는 권선 등)에 적응할 수 있습니다;
• 구조가 간단하고 비용이 저렴하며 진동과 충격에 강하고 금속 하우징에 캡슐화되어 있어 오일 부식에 강합니다;
• 정확도가 낮고(오차 ±1℃~±3℃), 콜드 엔드 보정이 필요하며(주변 온도가 측정에 영향을 미침), 백금 저항보다 선형성이 떨어집니다.
  적용 가능한 시나리오::
• 탱크 바닥 오일 온도 및 코어 온도와 같은 고정밀도가 아닌 요구 사항을 모니터링합니다;
• 극한의 온도에서 이중화 모니터링을 위한 백금 저항기의 백업 센서로 사용됩니다.

3. 센서가 내장된 오일 온도 컨트롤러(압력 온도계)

• 전원 공급 장치가 필요하지 않고 본질적으로 안전하며(전기 스파크의 위험이 없음) 방폭 시나리오(예: 연료 탱크 위)에 적합합니다;
• 견고한 구조, 내유성 및 내진동성, 간편한 유지보수(기대 수명 15년 이상);
• 낮은 정확도(오차 ±2℃~±5℃), 느린 응답 시간(분 단위), 전기 신호를 직접 출력할 수 없음(간단한 제어를 위해 접점과 페어링해야 함).
  적용 가능한 시나리오::
• 오일 침지형 변압기(특히 중소형 변압기의 경우)의 일상적인 오일 온도 모니터링은 온도 측정의 기본 수단 또는 백업 수단으로 사용됩니다;
• 냉각 시스템(예: 오일 펌프, 팬)을 연결해야 하는 기본 제어 시나리오.

4. 형광 광섬유 센서

• 전자기 간섭(광 신호의 광섬유 전송, 전도성 부품 없음)에 대한 내성이 매우 강하며 강한 전자기 환경의 변압기 고전압 측에 완벽하게 적용되었습니다;
• 높은 측정 정확도(오차 ≤±0.5°C), 빠른 응답 시간(밀리초), 와인딩 온도 변동의 실시간 캡처;
• 오일 부식, 고온(장기 작동 온도 - 50 ℃ ~ 200 ℃)에 강하고, 프로브가 작고(직경 ≤ 2mm), 절연을 손상시키지 않고 권선 내부에 삽입할 수 있습니다;
• 광섬유는 본질적으로 유연하여 변압기의 복잡한 구조를 쉽게 통과할 수 있으며 방폭 시나리오에서 본질적으로 안전(전기 스파크의 위험 없음)합니다.
  적용 가능한 시나리오::
• 대형 유입식 변압기의 권선 핫스팟을 직접 모니터링(권선의 최고 온도 지점을 정확하게 반영하며 절연 노화 평가를 위한 핵심 데이터)합니다;
• 높은 측정 정확도와 간섭 방지 기능이 필요한 시나리오(예: 220kV 이상의 변압기);
• 낮은 유지보수 비용으로 장기간 안정적인 운영이 필요한 경우(형광 물질은 10년 이상 지속될 수 있음).

5. 적외선 센서(비접촉식)

• 탱크 씰을 깨지 않고 비접촉식으로 측정(오래된 변압기를 개조하는 데 적합);
• 유연한 설치, 탱크 외벽의 원격 모니터링, 오일 베개 오일 레벨 표면 온도;
• 오차가 높고(±3℃~±10℃), 환경(예: 오일 레벨 게이지 얼룩, 직사광선)의 영향을 많이 받으며, 내부 온도 측정이 불가능합니다.
  적용 가능한 시나리오::
• 접촉 센서를 보완하여 탱크의 전반적인 열 상태를 모니터링합니다;
• 접촉식 센서를 설치하기 어려운 구형 변압기 또는 임시 모니터링 시나리오.

III. 주요 모니터링 포인트 및 설치 요구 사항

IV. 선택의 주요 요소

1. 온도 범위정상 작동 온도(40°C~100°C) 및 단기 과부하 온도(예: 120°C~150°C)를 커버합니다;
2. 정확도 요구 사항와인딩 핫스팟은 ±1°C 이내로 모니터링해야 하며(형광 광섬유 권장), 최고 오일 온도는 ±2°C까지 완화할 수 있습니다(Pt100이면 충분);
3. 환경 적응절연 오일(스테인리스 스틸 패키지 옵션)을 통한 부식 방지, 방폭(예: Ex dⅡCT4 승인), 방수(IP68 보호) 기능이 필요합니다;
4. 설치 가능성내장형 권선(직경 ≤ 5mm)에는 소형화된 센서가 필요하고 탱크 장착에는 일치하는 인터페이스(예: M27 x 2 나사산)가 필요합니다;
5. 신호 호환성원격 모니터링 및 제어에 편리한 온도조절기 및 SCADA 시스템(예: 4~20mA, RS485 출력)과 연동해야 합니다.

V. 온도 모니터링 시스템의 일반적인 구성

• 트랜스듀서최고 오일 온도, 와인딩 온도(직접 또는 간접) 수집;
• 온도 조절기센서 신호를 수신하고 온도를 표시하며 임계값을 설정합니다(예: 80°C로 팬 시작, 100°C 알람, 130°C 트립);
• 액추에이터연결 냉각 장비(오일 펌프, 팬), 과열 시 자동 냉각 시작, 극한 조건에서 보호 트립 트리거.

요약