건식 변압기의 온도 모니터링 방법과 센서는 무엇인가요?

건식 변압기의 안전한 작동과 수명은 절연 재료의 상태와 직접적인 관련이 있으며, 온도는 절연 재료의 노화 속도에 영향을 미치는 가장 중요한 요소입니다. 따라서 정확하고 신뢰할 수 있는 온도 모니터링은 건식 변압기 보호 시스템의 핵심입니다. 절연 및 냉각을 위해 변압기 오일에 의존하는 유입식 변압기와 달리 건식 변압기는 주로 공기(자연 대류 또는 강제 공기 냉각)와 고체 절연 재료(예: 에폭시 수지, 절연 종이 등)에 의존하므로 내부 핫스팟 모니터링이 더욱 엄격하게 요구됩니다.

다음은 코어에서 보조 장치까지, 그리고 내부에서 외부까지 건식 변압기 온도를 모니터링할 수 있는 모든 주요 방법에 대한 자세한 설명입니다:

모드 1: 내장형 와인딩 온도 직접 측정

이것이 모니터링의 핵심이자 기본 방법입니다. 센서는 가장 뜨거운 부품인 권선의 실제 온도를 가장 직접적으로 반영하기 위해 변압기 제조 과정에서 권선에 직접 또는 권선 표면 가까이에 미리 내장되어 있습니다.

1. 백금 저항 온도 센서(Pt100/Pt1000)

이는 건식 변압기에서 가장 일반적이고 표준적이며 널리 사용되는 온도 측정 방법입니다.

• 배포 위치변압기 제조 시 백금 저항 온도 감지 소자(일반적으로 3상 권선 A, B, C에 해당하는 3개)가 콘센트 끝 근처의 3상 저압 권선 상부에 미리 내장되어 있습니다. 이 부분은 일반적으로 권선이 열을 가장 적게 발산하고 온도가 가장 높은 핫스팟입니다. 센서는 권선 코일 사이의 틈새에 단단히 고정되어 있으며 권선과 함께 에폭시 주조 또는 VPI 진공 압력 침지되어 변압기 본체의 영구적인 일부가 됩니다.

• 작동 원리순백금 와이어의 저항값이 온도에 따라 정밀하고 선형적으로 변하는 물리적 특성을 이용한 것으로, pt100은 0°C에서 100.00옴의 저항값을 의미합니다. 온도 컨트롤러는 특수 차폐 케이블을 통해 백금 저항 센서에 매우 작고 일정한 측정 전류를 가한 다음 센서의 전압을 정밀하게 측정합니다. 옴의 법칙(저항 = 전압/전류)에 따라 센서의 전류 저항 값을 계산할 수 있습니다. 백금 저항기의 저항값과 온도 사이에는 국제적으로 인정된 표준 대응 관계(ITS-90 온도 눈금)가 있으므로 컨트롤러는 이 표를 조회하여 저항값을 현재 온도 값으로 정확하게 변환할 수 있습니다.

• 시스템 구성 요소::

  • 온도 감지 요소권선에 미리 내장된 Pt100 백금 저항기.

  • 연결 리드센서에서 이어지는 특수 전선, 고온에 강하고 전자기 간섭을 방지하기 위해 차폐되어 있습니다.

  • 온도 컨트롤러센서 : 센서 신호를 수신하고 처리하는 핵심 장치입니다.

• 기능 및 특징::

  • 매우 정확한선형성이 우수하여 정확한 측정이 가능합니다.

  • 우수한 안정성낮은 드리프트로 장기적인 운영 성능이 안정적입니다.

  • 표준화Pt100은 호환성이 좋은 국제 표준입니다.

  • 제한 사항판독값의 정확도는 제조 과정에서 미리 임베디드된 위치에서 실제 핫스팟을 정확하게 정렬하는지에 따라 크게 달라집니다.

2. 광섬유 온도 센서

이것은 더 진보된 방법이지만 비용이 더 많이 드는 방법으로, 주로 고전압 레벨, 대용량 또는 건식 변압기의 특수 요구 사항에 사용됩니다.

• 배포 위치광섬유 센서의 크기가 작아 변압기 내부에 보다 유연하게 배치할 수 있습니다. 고전압 권선 표면에 직접 부착하거나 고전압 권선 내부에 매립할 수도 있는데, 이는 절연 문제로 인해 기존 금속 센서(예: Pt100)에서는 불가능합니다.

• 작동 원리광섬유 온도 측정 기술에는 변압기 애플리케이션에 일반적으로 사용되는 몇 가지 구현 원리가 있습니다:

  • 형광 광섬유 온도 측정특수 희토류 형광 물질의 작은 조각이 광섬유 끝에 코팅되어 있습니다. 온도 측정 호스트가 광섬유를 통해 특정 파장의 여기광을 방출하면 형광 물질이 에너지를 흡수하여 형광을 발산합니다. 여기광이 멈추면 형광의 감쇠 시간(수명)이 온도와 정확히 일치합니다. 호스트는 이 감쇠 시간을 측정하여 온도를 계산합니다.

• 시스템 구성 요소::

  • 광섬유 센서 프로브온도에 민감한 소재 또는 격자가 있는 광섬유.

  • 광섬유 복조기(온도 측정 메인프레임)빛 신호 송수신, 계산 및 표시를 담당합니다.

  • 광학 연결프로브를 본체에 연결할 때 사용합니다.

• 기능 및 특징::

  • 내재적 안전성완벽한 전기 절연체로, 전자기 간섭(EMI/RFI)에 영향을 받지 않으며 고전압 부품과 직접 접촉해도 안전합니다.

  • 측정 정확도높은 정확도와 빠른 응답 시간.

  • 멀티포인트 측정광섬유 온도 측정 기술을 사용하면 변압기 내 여러 핫스팟의 온도를 동시에 모니터링하고 핫스팟의 분포를 보다 포괄적인 방식으로 파악할 수 있습니다.

모드 2: 비접촉식 외부 표면 온도 측정

이 접근 방식은 변압기 내부로 들어가는 것이 아니라 외부 표면 온도를 감지하여 모니터링 및 검사를 지원합니다.

3. 적외선 열화상 감지

이는 검사 및 진단에 매우 효과적인 도구이지만 실시간 보호의 주요 수단으로는 사용할 수 없습니다.

• 배포 위치작업자가 적외선 카메라를 들고 있거나 변압기실에 고정식 적외선 카메라를 설치하여 변압기의 권선, 코어, 단자, 부싱 등의 표면을 스캔합니다.

• 작동 원리절대 영도 이상의 온도를 가진 모든 물체는 적외선을 방출합니다. 물체의 온도가 높을수록 더 많은 적외 에너지를 방출합니다. 열화상 카메라는 내부 적외선 디텍터(초점면 어레이)를 통해 물체 표면에서 적외선을 수신하여 전기 신호로 변환합니다. 처리 후 시스템은 이미지의 다양한 색상이 서로 다른 온도를 나타내는 유사 색상의 '열 지도'를 생성하여 육안으로 물체 표면의 온도 분포를 시각화할 수 있도록 합니다.

• 시스템 구성 요소휴대형 또는 고정형 열화상 카메라.

• 기능 및 특징::

  • 비접촉식정전이 필요 없으며 변압기가 작동하는 동안 테스트를 수행할 수 있어 매우 안전합니다.

  • 포괄적이고 직관적인이는 '온도 지점'이 아닌 '온도 표면'의 이미지를 제공하므로 국부적인 과열 결함을 빠르게 감지할 수 있으며, 특히 단자가 느슨하거나 접촉이 불량한지 확인하는 데 효과적입니다.

  • 표면 온도 측정변압기 권선 또는 코어의 표면 온도만 측정하며 내부 권선의 최대 온도는 반영하지 않으며, 권선 내부의 실제 핫스팟 온도보다 훨씬 낮은 수치를 나타냅니다.

  • 보완 진단실시간 제어 및 보호보다는 잠재적인 문제를 파악하기 위한 정기 점검 및 예방적 유지 관리에 주로 사용됩니다.

모달리티 III: 기타 중요 구성 요소 및 주변 온도 모니터링

코어 와인딩 온도를 모니터링하는 것 외에도 코어 및 주변 온도를 모니터링하는 것도 중요합니다.

4. 코어 온도 모니터링

• 배포 위치온도 센서(Pt100 또는 열전대)는 일반적으로 코어의 요크(상단 요크) 또는 클램프에 장착됩니다.

• 작동 원리철심의 온도를 측정하는 데 사용되는 와인딩 온도 측정과 동일한 원리입니다.

• 기능 및 특징비정상적으로 높은 코어 온도는 코어의 여러 접지 지점, 실리콘 스틸 웨이퍼 사이의 절연 손상으로 인한 과도한 와전류 등과 같은 결함을 나타낼 수 있습니다. 코어 온도를 모니터링하면 이러한 특정 결함에 대한 경보 및 진단 기반을 제공할 수 있습니다.

5. 주변 온도 모니터링

• 배포 위치변압기가 위치한 실내 또는 캐비닛에서 주변 냉각 공기의 온도를 대표하고 변압기의 직접적인 열 복사의 영향을 받지 않는 온도 센서의 위치를 선택합니다.

• 작동 원리: 냉각 매체(공기)의 온도를 측정합니다.

• 기능 및 특징주변 온도는 변압기의 온도 상승을 계산하는 기준입니다. 주변 온도가 과도하게 높으면 변압기의 열 방출 능력이 크게 저하되어 부하 용량이 제한될 수 있습니다. 주변 온도를 모니터링하면 변압기실의 환기 시스템을 제어하거나 주변 온도가 너무 높을 경우 조기 경고를 제공하는 데 사용할 수 있습니다.

요약 및 시스템 통합: 온도 제어 시스템

위의 모든 센서는 단지 "눈"일 뿐이며, 데이터를 처리하기 위해 궁극적으로 "두뇌"에 모아야하며이 "두뇌"는 다음과 같습니다. 건식 변압기 온도 컨트롤러.

완전한건식 변압기 온도 조절기다음 핵심 기능은 일반적으로 위에서 설명한 대로 여러 가지 방식으로 결합되어 스마트 온도조절기로 구현됩니다:

1. 3단계 온도 순찰 및 표시A, B, C 상 권선의 실시간 온도를 차례로 자동으로 표시하며, 수동으로 전환하여 가장 높은 상 온도를 볼 수 있습니다.

2. 자동 팬 제어권선의 어느 위상의 온도가 사전 설정된 "팬 시작" 값에 도달하면 컨트롤러가 자동으로 릴레이 접점을 닫아 팬을 시작합니다.냉각 팬강제 공기 냉각; 온도가 '팬 정지' 값으로 떨어지면 팬이 자동으로 꺼져 에너지를 절약하고 소음을 줄입니다.

3. 과온 경보권선의 어느 위상의 온도가 사전 설정된 "알람" 값에 도달하면 컨트롤러는 소리와 빛으로 알람 신호를 보내 작업자에게 주의를 환기시킵니다.

4. 과열 트립권선의 어느 위상의 온도가 사전 설정된 "트립" 값(절연을 보호하는 마지막 방어선)에 도달하면 컨트롤러는 일련의 수동 트립 접점 신호를 변압기의 고전압 측 스위치에 출력하여 트립하고 변압기 전원 공급을 차단하여 최종 보호를 달성합니다.

5. 센서 오류 감지컨트롤러는 센서의 고장 또는 단락 오류를 자동으로 감지하여 오류 경보를 발령할 수 있습니다.

6. 원격 데이터 전송최신 온도 컨트롤러에는 일반적으로 RS485와 같은 통신 인터페이스가 있으며 모든 온도 데이터와 장비 상태를 백엔드 모니터링 시스템(SCADA)에 원격으로 전송할 수 있는 Modbus와 같은 표준 프로토콜을 지원합니다.