光ファイバー温度センサは変圧器巻線のどこに配置しますか。

光ファイバー温度センサは通常、運転時の最高温度や熱的ホットスポットが予想される、選定した巻線位置に設置します。正確な位置は、変圧器設計、巻線形状、冷却構成、導体の電流分布、絶縁構造、変圧器の熱設計によって決まります。

油入変圧器では通常、製造時に、選定した導体位置や巻線ホットスポット付近の巻線構造内に光ファイバープローブを埋め込むか配置します。乾式変圧器では、その構造に応じて、選定した巻線位置やアクセス可能な巻線構造内に配置できます。

蛍光式の光ファイバー点式測温では、1本のプローブが定められた1点の温度を測り、光ファイバーが巻線から監視計測器へ信号を伝送します。設置位置は固定的・普遍的なものではなく、熱設計と巻線構造に基づいて変圧器の設計者やメーカーが定めます。

光ファイバー温度センサは通常、変圧器巻線のどこに配置しますか。

変圧器巻線の温度センサは、選定した巻線ホットスポット領域、高温で動作すると予想される導体の近傍、一部の設計で熱条件が厳しくなる巻線上部、熱的検証が必要な巻線中央部や下部などに配置できます。また、高圧巻線、低圧巻線、熱計算や設計経験で特定した巻線部分に設置する場合もあります。

多くの変圧器設計では、損失、油流、冷却の相互作用により巻線上部が重要になる場合があります。ただし、実際のホットスポット位置は巻線と冷却の設計によって変わります。すべての変圧器に共通する位置はないため、一般則ではなく、その機器の熱設計に基づいて配置を決めてください。

巻線ホットスポット付近に置く理由

巻線温度の直接測定の主な価値の1つは、選定した予測ホットスポット領域において、推定値ではなく実際の物理的な温度を取得できることです。巻線ホットスポットの位置は、電流密度、導体損失、漂遊損失、冷却効率、油循環、巻線形状、絶縁構造の影響を受けます。

そのため、センサ位置は単に手が届きやすい場所ではなく、熱測定として意味のある点である必要があります。変圧器の予想される熱的挙動に対応する感温点を選ぶことで、巻線ホットスポット監視に役立つ測定になります。

センサは必ず巻線上部に設置するか

いいえ。変圧器設計によっては巻線上部が重要な温度領域になることがありますが、ホットスポットが常に巻線上部にあるわけではありません。実際の位置は、巻線形式、油流、冷却ダクト、導体配置、負荷分布、変圧器の冷却方式によって決まります。

そのため、一部の変圧器メーカーは巻線上部の1点だけに頼らず、複数の高さにプローブを配置します。これにより巻線に沿った温度分布を、想定ではなく観測できます。

高圧巻線、低圧巻線、両方のどこにセンサを設置すべきですか。

変圧器設計と監視目的によります。計算した熱的挙動、巻線電流、導体形状、冷却条件、変圧器定格、監視目的に応じて、高圧巻線、低圧巻線、両方の巻線、選定した相、選定した巻線部分を監視対象にできます。

高圧巻線や低圧巻線のどちらかが常に高温になるという一般則はありません。変圧器設計によって異なり、その機器の具体的な熱解析に従って判断してください。

複数のセンサ位置を使う理由

1つの温度点だけでは巻線全体の状態を表せません。異なる相、巻線高さ、高圧・低圧巻線位置、熱領域、設計時に特定したホットスポット位置をカバーするため、複数の測定点を使います。

これが多点温度監視の基本で、通常、各点式光ファイバープローブは次の機器の1チャンネルに対応します： 多チャンネル温度監視計測器により、複数巻線位置を同時観測できます。

変圧器の代表的な光ファイバーセンサ位置

これらは測定候補位置であり、全変圧器に必須のセンサ位置ではありません。

プローブ先端をどこに配置しますか。

感温先端は一般に、選定した巻線測定位置の近くに配置する必要があります。変圧器設計に応じて、巻線導体と絶縁構造の間、スペーサや専用センサ経路内、選定した導体に隣接する位置、設計上の巻線測定位置などに配置します。

具体的な取付距離、押さえ方、絶縁距離は、巻線設計の一部として変圧器メーカーが決めます。光ファイバー自体は、巻線構造に合わせて設計した保護経路で測定点から引き出します。詳しくは、次で説明しています。 光ファイバー温度センサの適切な長さの選び方.

変圧器巻線に光ファイバーセンサをいつ設置しますか。

油入変圧器の巻線用途では通常、製造時または巻線組み立て時にプローブを組み込みます。巻線が完成し、絶縁物を組み付けてタンクを閉じると、巻線内部へのアクセスは極めて限られます。

そのため、センサ位置と光ファイバー経路は通常、後から現場で決めず、変圧器の設計・製造段階で計画します。

既設変圧器へ光ファイバーセンサを追加できますか。

測定対象によります。巻線内部の測温では、センサ配置のため組み立て中に巻線構造へ物理的にアクセスする必要があるので、完成済みの油入変圧器の巻線へ単純に後付けすることは通常できません。

一方、変圧器への後付け監視では、上部油温やその他アクセス可能な機器温度などが対象になります。アクセス可能な点への後付け監視と、製造段階で計画する巻線内部への埋込み測温を混同しないでください。

油入変圧器内のセンサ配置

油入変圧器では、巻線の冷却ダクトと油流を考慮し、熱設計時に選定した位置へ感温プローブを配置します。光ファイバーは適切な変圧器フィードスルーへ配線し、そこから外部監視計測器へ引き出します。

この巻線直接測定方法の詳細はこちらです： 変圧器巻線温度の測り方で、用途全体は次で説明します。 変圧器温度監視 ページ。

乾式変圧器のセンサ配置

乾式変圧器と油入変圧器では、センサ配置は同じではありません。構造に応じて、各相巻線、コイル表面、巻線内部の領域、選定した導体・巻線部分、温度調節器の近くなどにプローブを配置できます。

光ファイバープローブは、直接光学測定、電気的絶縁、耐電磁干渉性が有用な、選定された巻線位置に配置できます。多くの乾式変圧器の温度制御システムではPT100センサが一般的に使用されます。一方、直接光学測定、電気的絶縁、特殊な高電圧測定条件が必要な場合には、光ファイバーセンサを検討できます。

変圧器巻線に光ファイバーセンサは何本必要ですか。

必要なセンサ数は、相数、監視する巻線数、対象となる巻線高さの数、監視目的、変圧器サイズ、熱設計、利用可能な監視チャネルによって決まります。

油入変圧器の光ファイバーシステムでは、6、8、9、12、16チャンネルなどの多チャンネル構成がよく使われます。乾式変圧器の光ファイバー監視では、3、4、6、7チャンネルなどが一般的です。これらはよく使われる構成であり、必須のプローブ本数ではありません。実際のセンサ数は、対象の変圧器で定めた測定点に合わせてください。

各センサに専用監視チャンネルが必要か

はい。光ファイバー点温度監視システムでは、各有効プローブに通常1測定チャンネルを使用します。例えば、巻線の選定6点の測定には、監視計器の有効センサチャンネルが6つ必要です。

将来の拡張を見込む場合、あらかじめチャネル容量の大きい監視計測器を選べます。チャネル計画の詳細は、次で説明します。 光ファイバー温度監視に必要なチャンネル数.

変圧器設計はセンサ配置にどう影響しますか。

センサ配置は、次の変圧器設計要素から直接影響を受けます：

• 巻線形状
• 円板・層・箔巻線構造
• 冷却ダクトと油流方向。
• 絶縁設計
• 導体配置
• 高圧・低圧巻線位置
• 相配置
• 想定熱分布。

共通配置図を一律適用せず、変圧器の熱設計に従って配置します。

巻線温度の直接測定と推定巻線温度の比較

光ファイバープローブは、選定した正確な感温位置の温度を測ります。巻線全体の平均温度を表すものではなく、巻線全域の最高温度を自動報告するものでもありません。

適切な巻線温度測定点の条件

適切な巻線温度測定点は、熱的に重要な巻線位置を代表し、変圧器の熱解析や設計経験に対応し、センサの組み込みに機械的に適し、保護された光ファイバー経路を確保でき、継続監視に有用な温度情報を提供する必要があります。

配置・測定範囲の限界

1. すべての変圧器のホットスポット位置が同じだと思い込むこと。位置は巻線・冷却設計で変わるため、別案件からそのまま転用しないでください。

2. 最も設置しやすい場所にだけセンサを置くこと。便利な位置が熱的に意味のある点を表すとは限りません。

3. 1測定点で全巻線・全相を代表させること。単一センサでは変圧器全体の状態を表せません。

4. ファイバー経路を考慮せずプローブ位置を選ぶこと。感温点から貫通部まで、実用的で保護された経路も確保する必要があります。

5. 必要な巻線測定点を定める前にセンサ数を決めること。チャンネル数は測定計画に合わせてください。

センサ位置選定前に必要な情報

• 変圧器種類
• 油入・乾式。
• 変圧器定格
• 相数
• 高圧・低圧巻線構造。
• 巻線構造
• 想定ホットスポット領域
• 測定点数。
• 測定高さ
• プローブ数
• ファイバー経路
• 光ファイバー長
• フィードスルー位置
• 監視計器の位置
• 必要チャンネル数
• 必要通信出力。