2025年電気設備のオンライン温度監視完全ガイド：メンテナンス効率と安全性の向上

1.既存の温度オンライン監視製品の欠点
1.1 干式変圧器巻線の温度監視用温度コントローラ
温度コントローラーではプラチナ抵抗センサーを使用しています。絶縁性がないため、耐電圧試験中にセンサーをコントローラーから切り離す必要があります。しかし、実際の動作中に発生する過電圧はしばしばコントローラーを損傷させます。さらに、センサーのリード線は、干式変圧器の二次側ショート回路時の熱的および動的な安定性に必要な350°Cの高温に耐えられず、頻繁にセンサーが焼損します。

1.2 電力変圧器油温監視用圧力型抵抗温度計
この温度計はプラチナ抵抗センサーを使用しています。その本質的に低い抵抗値により、リード線の抵抗に大きく影響されます。特に、リード線の複数の端子接続部の接触抵抗は、酸化、緩み、メンテナンスにより時間とともに変化し、このような変化は温度読み取りで補正できません。これにより、表示される油温と実際の油温との間に大きな偏差が生じ、温度読み取りの信頼性が損なわれます。また、多点での油温監視が不足しており、代替製品の必要性が高まっています。

2.電力設備および特定の場所における緊急の温度オンライン監視の必要性
2.1 中圧スイッチギア
古い設備を除いて、ほとんどの中圧スイッチギアは閉鎖構造と誤操作防止機構を特徴としています。動作中に赤外線検査のためにドアやカバーを開けることはできません。内部の導体接続部や接続部は、電気摩耗、機械的操作、短絡時の電磁力による機械振動により接触抵抗が増大し、温度上昇と接触面の酸化が加速され、重大な設備故障につながる可能性があります。スイッチギアで最も一般的な故障部位は、引き出し式スイッチの接触部と入出力ケーブルの接続部です。

2.2 干式変圧器の中圧巻線
電力設備の発展により、110kV高圧干式電力変圧器や鉄道システム用の専用干式変圧器が登場しました。それらの二次側は6〜10kVで、一部の特殊な干式変圧器は二次電圧が660Vを超えることもあります。これらの変圧器の二次巻線温度を確実にオンライン監視できる製品はまだ不足しています。

2.3 柱上変圧器（配電変圧器）の低圧出力端子
配電変圧器は屋外環境の影響を受けやすく、二次側は保護が不十分なことが多く、頻繁に焼損事故が発生します。統計によると、出力端子の過熱が主な原因です。「電力変圧器運転規程」第5.1.4条では、定期点検において導体接続部、ケーブル、母線の過熱兆候の確認が規定されています。従来は目視、水滴観察、ブッシングからの油漏れ観察などの方法で判断していましたが、点検作業量が大きいことからこれらが見落とされ、突然の変圧器故障につながることがあります。変圧器が深刻な三相負荷アンバランスを経験すると、小さな中性出力端子を通過する中性電流が過大になり、接続が不良な場合、簡単に過熱して焼損し、多くの家庭電化製品を損傷させる可能性があります。そのため、これらの点でのオンライン温度監視が必要です。

2.4 プレハブ変電所（コンテナ型変電所）

国内製のプレハブ変電所は関連設備を完全に閉鎖されたエンクロージャ内に統合していますが、大部分は統合設計とテストが不足しています。エンクロージャー—時には複数層—により設備の熱放出が影響を受けます。また、設備の降格率を適切に決定するのが難しく、内部設備が過熱する可能性があります。国営電力会社はプレハブ変電所の入札文書で、変圧器や高低圧装置を含むすべての設備の動作温度が最大許容温度を超えないことを要求しています。これにはオンライン温度監視が必要です。現在、プレハブ変電所では一般的に変圧器油温を監視し、温度変化に応じて換気ファンのオン/オフを自動制御しています。しかし、マッチング製品の不足により、変圧器出力端子、低圧スイッチ、高圧スイッチの入出力端子での温度監視が求められる要件を満たしていません。

3.オンライン温度監視の2つの方法

現在、オンライン温度監視には非接触型赤外放射と接触型測定の2つの主要な方法があります。非接触型赤外センサーは湿度、気圧、障害物などの環境要因に大きく影響され、赤外放射が遮蔽されると正確な測定ができなくなり、その適用範囲が大幅に制限されます。一方、接触型センサーは直接測定点に取り付けられ、環境要因からの干渉が少なく、正確かつ迅速な温度検出が可能です。

既存の接触型ソリューションの欠点：
サーミスタをセンサーとして使用する場合、基準（冷）接合点が0°Cを維持できないため、特に室温での測定時に冷接合補償が必要です。測定（熱）接合点と基準接合点が遠く離れている場合は、特別な補償ケーブルも必要となります。

光ファイバーセンサーを使用する場合（送信機、受信機、コネクタ、光ファイバーを含む）、光ファイバーの設置と配線には大きな課題があります。光ファイバーによる信号伝送は、高電位側と低電位側の完全な電気的絶縁を達成するのが難しいです。送信機が高電圧側に設置された場合でも、接地への絶縁問題は解決されていません。

抵抗センサーを使用して直接接触測定を行い、高電位側で有線信号伝送を行い、空気ギャップ絶縁と赤外光学変換を利用して温度信号を伝送する方法は可能なソリューションです。しかし、長期運用により赤外線発射器と受信器に塵や汚染が蓄積し、徐々に信号の信頼性と測定精度が低下するという別の難問があります。また、専門的な現場設置と調整が必要であり、ユーザーにとって使い勝手が最適とは言えません。

4.オンライン温度監視装置の主要な技術的課題

(1) 低電圧システムでは、温度センサーの熱伝導を解決しながら電気的絶縁を維持することが主な技術的課題です。高電圧システムでは、高電圧が低電圧側に入らないようにすることが重要です。センシング要素が高電圧側にあり、モニタリング/処理ユニットが低電圧側にあるため、高電圧システムと低電圧システム間の信頼性のある電気的絶縁を達成することが核心的な技術的課題です。

(2) 温度センサー（リード線を含む）は、高温条件下での安定性と耐熱性を満たす必要があります。異常な過熱だけでなく、短絡電流による動的および熱的ストレスによって生じる短期間の高温にも損傷せずに耐えられる必要があります。

(3) 正確な温度測定には、補正なしで測定精度を確保する方法が必要です。