2025 전기 장비 온라인 온도 모니터링 완전 가이드: 유지보수 효율성과 안전성 향상

1.기존 온도 온라인 모니터링 제품의 단점
1.1 건식 변압기 권선 모니터링을 위한 온도 컨트롤러
온도 컨트롤러에서는 백금 저항 센서가 사용됩니다. 이 센서는 절연성이 없으므로 내전압 테스트 중에는 컨트롤러에서 분리해야 합니다. 그러나 실제 작동 중 과전압은 종종 컨트롤러를 손상시키곤 합니다. 또한, 건식 변압기의 2차측 단락 시 열적 및 동적 안정성을 위해 필요한 350°C 고온을 센서의 리드 와이어가 견딜 수 없어 센서가 자주 타버립니다.

1.2 전력 변압기 오일 온도 모니터링을 위한 압력형 저항 온도계
이 온도계는 백금 저항 센서를 사용합니다. 저항 값이 본래 낮기 때문에 리드 와이어의 저항에 크게 영향을 받습니다. 특히, 리드의 여러 단자 연결부의 접촉 저항은 산화, 느슨해짐 또는 유지보수로 인해 시간이 지남에 따라 변화하며, 이러한 변화는 온도 측정값에서 보상할 수 없습니다. 이로 인해 표시된 온도와 실제 오일 온도 사이에 큰 차이가 발생하여 온도 측정의 신뢰성을 저하시킵니다. 또한, 다점 오일 온도 모니터링이 부족하여 대체 제품이 시급히 필요합니다.

2.전력 장비 및 특정 위치에서 급히 필요한 온도 온라인 모니터링
2.1 중압 스위치 기어
오래된 장비를 제외하고 대부분의 중압 스위치 기어는 오퍼레이션 실수 방지 잠금장치가 있는 폐쇄 구조입니다. 작동 중에는 적외선 검사를 위해 문이나 덮개를 열 수 없습니다. 내부 도체 접속부와 연결부는 전기 마모, 기계 작동, 단락 전류의 전자기력으로 인한 기계적 진동으로 인해 접촉 저항이 증가하여 온도 상승과 접촉면 산화가 가속화되어 주요 장비 고장으로 이어질 수 있습니다. 스위치 기어에서 가장 흔한 고장 위치는 인출식 스위치 접점과 입출력 케이블 연결점입니다.

2.2 건식 변압기의 중압 권선
전력 장비의 발전에 따라 110kV 고압 건식 전력 변압기와 철도 시스템용 특수 건식 변압기가 등장했습니다. 그들의 2차측은 6-10kV로 정격되며, 일부 특수 건식 변압기는 2차 전압이 660V를 초과하기도 합니다. 이러한 변압기의 2차 권선 온도를 위한 신뢰성 있는 온라인 모니터링 제품은 아직 부족합니다.

2.3 기둥형 변압기(배전 변압기)의 저압 출구 단자
배전 변압기는 야외 환경의 영향을 받으며, 2차측은 종종 보호가 부족하여 자주 타버리는 사고가 발생합니다. 통계에 따르면 출구 단자의 과열이 주요 원인입니다. "전력 변압기 운전 규정" 5.1.4항에 따르면, 루틴 점검에는 리드 연결부, 케이블, 버스바의 발열 징후 확인이 포함되어야 합니다. 전통적으로 시각적 점검, 물 떨어뜨리기, 또는 부싱의 유출 관찰 등을 통해 판단합니다. 그러나 점검 작업량이 많아 이러한 점검이 종종 무시되며, 이로 인해 갑작스런 변압기 고장이 발생합니다. 변압기가 심각한 3상 부하 불균형을 겪으면, 작은 중성 출구 단자를 통해 과다한 중성 전류가 흐릅니다. 만약 연결이 좋지 않다면 쉽게 과열되어 타버리고, 많은 가전제품을 손상시킬 수 있습니다. 따라서 이러한 부분에서 온라인 온도 모니터링이 급히 필요합니다.

2.4 조립식 변전소(컨테이너형 변전소)

국내 제조된 조립식 변전소는 관련 장비를 완전히 폐쇄된 케이스 내에 통합하지만, 대부분 통합 설계 및 테스트가 부족합니다. 케이스—때로는 여러 층—로 인해 장비의 열 방산이 영향을 받습니다. 또한, 장비의 감소율을 합리적으로 결정하기 어렵고, 내부 장비가 과열될 위험이 있습니다. 국가 전력 회사는 조립식 변전소 입찰 문서에서 모든 장비, 변압기 및 고/저압 장비의 운전 온도가 최대 허용 온도를 초과하지 않아야 한다고 요구합니다. 이를 위해 온라인 온도 모니터링이 필요합니다. 현재 조립식 변전소는 일반적으로 변압기 오일 온도만 모니터링하고, 온도 변화에 따라 환기 팬을 자동으로 켜고 끕니다. 그러나 일치하는 제품이 부족하여 변압기 출구 단자, 저압 스위치, 고압 스위치 입출력 단자에 대한 온도 모니터링이 요구사항대로 이루어지지 않고 있습니다.

3.온라인 온도 모니터링의 두 가지 방법

현재 온라인 온도 모니터링의 두 가지 주요 방법은 비접촉 적외선 복사와 열센서를 사용한 접촉형 측정입니다. 비접촉 적외선 센서는 습도, 기압, 장애물 등의 환경 요인에 크게 영향을 받으며, 적외선 복사가 차단되면 정확한 측정이 불가능해져 응용 범위가 크게 제한됩니다. 반면, 접촉형 센서는 측정 지점에 직접 부착되어 환경 요인의 간섭이 적고, 정확하고 신속한 온도 검출이 가능합니다.

기존 접촉형 솔루션의 단점:
열커플을 센서로 사용할 때, 참조(냉) 접점이 0°C를 유지할 수 없으므로, 특히 실온에서 측정할 때는 냉 접점 보상이 필요합니다. 측정(열) 접점과 참조 접점이 멀리 떨어져 있으면 특수 보상 케이블이 필요합니다.

광섬유 센서를 사용할 때—송신기, 수신기, 커넥터, 광섬유를 포함—광섬유의 설치와 라우팅이 큰 도전입니다. 광섬유 기반 신호 전송은 고전위와 저전위 사이의 완전한 전기 절연을 쉽게 달성하기 어렵습니다. 송신기가 고전압 측에 설치되면, 대지 절연 문제는 여전히 해결되지 않습니다.

고전위 측에서 유선 신호 전송을 사용하여 저항 센서로 직접 접촉 측정을 수행하고, 공기 간극 절연과 적외선-광학 변환을 통해 온도 신호를 전송하는 것은 가능한 솔루션입니다. 그러나 장시간 작동 중 먼지와 오염이 적외선 발광체와 수신기에 축적되어 점차 신호 신뢰성과 측정 정확성이 저하되는 문제가 있습니다. 또한, 전문적인 현장 설치와 조정이 필요하여 사용자 편의성이 떨어집니다.

4.온라인 온도 모니터링 장치의 주요 기술적 도전

(1) 저전압 시스템에서 주요 기술적 도전은 온도 센서의 열 전도 문제를 해결하면서 전기 절연을 유지하는 것입니다. 고전압 시스템에서는 고전압이 저전압 측으로 들어오는 것을 방지하는 것이 중요합니다. 센서 요소가 고전압 측에 위치하고 모니터링/처리 유닛이 저전압 측에 위치하므로, 고전압과 저전압 시스템 사이의 신뢰성 있는 전기 절연을 달성하는 것이 핵심 기술적 문제입니다.

(2) 온도 센서(리드 포함)는 고온 조건에서 안정성과 내열성을 충족해야 합니다. 비정상적인 과열뿐만 아니라 단락 전류로 인한 동적 및 열 스트레스로 발생하는 단기간의 고온에도 손상되지 않아야 합니다.

(3) 정확한 온도 측정을 위해서는 보상이 필요 없는 방법이 필요합니다. 추가적인 보정 없이 측정 정밀도를 보장해야 합니다.