変圧器内の通常の巻線ホットスポット温度のベースラインを確立するにはどうすればよいでしょうか?

変圧器の通常の巻線ホットスポット温度のベースラインを確立することは、これらの重要な電気資産の信頼性と効率的な動作を確保するために重要な作業です。変圧器巻線ホットスポット監視ソリューションのプロバイダーとして、私はこのプロセスの重要性とそれに伴う課題を理解しています。このブログ投稿では、現場での経験に基づいて、そのようなベースラインを確立する方法についていくつかの洞察を共有します。

基準温度の重要性を理解する

巻線のホットスポット温度は、変圧器の状態を示す重要な指標です。過度の温度は絶縁材料の劣化を加速させる可能性があり、その結果、電気的故障のリスクが増大し、変圧器の寿命が短くなる可能性があります。通常のホットスポット温度のベースラインを確立することで、オペレーターは異常な温度上昇を早期に検出できるため、タイムリーなメンテナンスが可能になり、コストのかかる故障を防ぐことができます。

巻線ホットスポット温度に影響を与える要因

ベースラインを確立する前に、巻線のホットスポット温度に影響を与える要因を理解することが不可欠です。これらの要因には次のものが含まれます。

• 負荷電流: ホットスポット温度に影響を与える主な要因は、トランス巻線を流れる負荷電流です。負荷電流が高くなると、I²R 損失により多くの熱が発生します (I は電流、R は巻線の抵抗です)。
• 周囲温度: 周囲環境の温度も重要な役割を果たします。周囲温度が高くなると、変圧器の熱の放散が難しくなり、ホットスポット温度が高くなります。
• 冷却システムの効率: 変圧器の冷却システムの有効性は、油冷、空冷、またはその両方の組み合わせであっても、ホットスポット温度に影響します。冷却システムが故障していたり​​非効率的であると、温度が上昇する可能性があります。
• 変圧器の設計: 巻線構成、コア材料、絶縁タイプなどの変圧器の物理設計は、熱の生成と放散方法に影響します。

初期データ収集

ベースラインを確立するには、まず変圧器の動作条件とホットスポット温度に関するデータを収集する必要があります。これは次の手順で実現できます。

• 監視装置の設置: 変圧器巻線ホット スポット モニタリング [/transformer-monitoring-system/transformer-winding-hot-spot-monitoring.html] サプライヤーとして、当社はホット スポット温度を正確に測定できる最先端のモニタリング デバイスを提供しています。これらのデバイスは、変圧器の巻線に直接設置することも、非侵襲的な方法を使用して温度を推定することもできます。
• 動作パラメータを記録する: ホットスポット温度に加えて、負荷電流、周囲温度、冷却システムのステータスなど、他の関連する動作パラメータも記録する必要があります。このデータは、変圧器の使用状況と重要度に応じて、定期的な間隔、できれば数分または数時間ごとに収集できます。
• 代表的な期間にわたるデータの収集: 変圧器の通常の動作条件を表すデータを一定期間にわたって収集することが重要です。これには、周囲温度の変化や、ピーク時間とオフピーク時間などのさまざまな負荷プロファイルを考慮して、さまざまな季節が含まれる場合があります。

収集したデータの分析

十分な量のデータを収集したら、ベースラインを確立するために分析を開始できます。使用できるいくつかの方法を次に示します。

• 統計分析: ホットスポット温度データの平均、中央値、標準偏差を計算します。平均値から、通常の動作条件下での平均ホットスポット温度を知ることができます。標準偏差は、温度の変動を理解するのに役立ちます。
• 相関分析: ホットスポット温度と、負荷電流や周囲温度などの他の動作パラメータとの関係を調べます。回帰分析を使用して、これらの変数によってホット スポットの温度がどのように変化するかを説明する数学的モデルを開発できます。たとえば、ホットスポット温度は負荷電流と線形の関係にあり、周囲温度と二次の関係にあることがわかります。
• 傾向分析: 時間の経過に伴うデータの傾向を調べます。ホットスポット温度が長期間にわたって徐々に上昇している場合は、冷却システムの劣化や巻線抵抗の増加など、潜在的な問題が発生していることを示している可能性があります。

ベースラインの設定

データ分析に基づいて、通常の巻線ホットスポット温度のベースラインを設定できます。ベースラインはさまざまな方法で定義できます。

• 固定値: 通常の動作条件下での平均ホット スポット温度を表す、単一の固定値をベースラインとして設定できます。ただし、このアプローチでは動作パラメータの変動を考慮できない場合があります。
• 値の範囲: より柔軟なアプローチは、値の範囲をベースラインとして定義することです。この範囲は、平均値に一定数の標準偏差を加えた値またはマイナスした値に基づいて設定できます。たとえば、ベースラインを平均ホット スポット温度 ± 2 標準偏差として設定できます。この範囲は、異常な温度上昇を検出しながらも、動作条件の通常の変動に対応できます。
• 動的ベースライン: 動作条件が大きく変動する変圧器の場合、現在の動作パラメータに基づいて調整する動的なベースラインを使用できます。たとえば、相関分析を通じて開発された数学モデルを使用して、指定された一連の負荷電流と周囲温度の値に対して予想されるホット スポット温度を計算できます。

ベースラインの監視と更新

ベースラインの確立は 1 回限りの作業ではありません。変圧器のホットスポット温度を継続的に監視し、必要に応じてベースラインを更新する必要があります。その方法は次のとおりです。

• 定期的なモニタリング: 監視装置を使用して、ホットスポット温度およびその他の動作パラメータを継続的に追跡します。温度がベースライン範囲を超えたときにオペレーターに通知するようにアラームを設定します。
• 定期的な再評価: 変圧器の使用年数と使用状況に応じて、数か月または数年ごとにベースラインを再評価します。これには、新しいデータを収集し、変圧器の性能や動作条件の変化を考慮してデータ分析プロセスを繰り返すことが含まれる場合があります。
• イベント駆動型の更新: 負荷の大幅な増加、冷却システムの変更、修理など、変圧器の動作条件に重大な変化があった場合は、ベースラインを直ちに更新してください。

包括的な変圧器の状態を監視するその他の監視システム

変圧器巻線ホットスポット監視に加えて、変圧器の状態をより包括的に把握できる監視システムが他にもあります。たとえば、変圧器コア接地電流モニターコア絶縁の問題を示す可能性のある異常な接地電流を検出できます。の変圧器オンライン部分放電監視システム絶縁劣化の初期兆候である部分放電を検出できます。

調達・ご相談窓口

当社の変圧器巻線ホットスポット監視ソリューションにご興味がある場合、または変圧器のベースラインの確立に関する詳細情報が必要な場合は、当社がお手伝いいたします。当社の専門家チームは、お客様の特定の要件に基づいてカスタマイズされたソリューションを提供できます。電力会社、産業施設、電気工事業者など、当社にはお客様のニーズを満たす経験と技術があります。

参考文献

• IEEE 標準 C57.91 - 2011、「鉱物、油、浸漬変圧器の負荷に関する IEEE ガイド」、電気電子学会、2011 年。
• ANSI/ASTM D3487 - 16、「電気機器に使用される鉱物絶縁油の標準仕様」、米国試験材料協会、2016 年。
• エル - サイード、MA、サラマ、MMA (2004)。 「電源変圧器の熱モデリング」電力供給に関する IEEE トランザクション、19(4)、1707 ～ 1713。