TTC 시리즈 건식 변압기 온도 제어기는 어떻게 변압기의 과열을 방지합니까

1. 변압기 온도 제어기의 기능

오늘날 전력 변압기는 주로 오일침적형과 건식 변압기로 분류됩니다. 건식 변압기는 발전소, 변전소, 공항, 철도, 지능형 건물, 스마트 주거지 등에서 넓게 사용되며, 안전성, 내화성, 오염없음, 유지보수 필요 없음, 낮은 손실, 최소 부분 방전, 긴 수명 등의 많은 장점을 가지고 있습니다.

건식 변압기의 주요 장점 중 하나는 설계 수명이 일반적으로 20년을 초과한다는 것입니다. 운영 수명이 길수록 총 소유 비용이 낮아집니다. 실제로 건식 변압기의 안전한 작동과 수명은 그 권선의 신뢰성에 크게 의존합니다. 변압기 고장의 주요 원인 중 하나는 절연재의 열내구 한도를 초과하는 권선 온도로 인한 절연재의 열화입니다.

또한, 건식 변압기의 수명은 일반적으로 "열 수명"에 의해 제한됩니다. 운전 수명을 최대화하기 위해서는 온도 제어 시스템을 통해 권선 온도를 모니터링하고 필요할 때 강제 냉각이나 경보와 같은 적시 보호 조치를 취하는 것이 중요합니다.

2. 변압기 온도 제어기의 유형

2.1 온도 감지 방법별: 기계식 대비 전자식

• 기계식 온도 제어기는 일반적으로 열팽창 및 수축 원리를 이용하는 오일 충전 볼을 감지 요소로 사용하는 팽창형 장치입니다. 부피가 큰 오일 볼과 설치가 불편하여 주로 오일침적형 변압기에만 사용됩니다.

• 전자식 온도 제어기는 저항 온도 검출기(예: Pt100, PTC) 또는 열커플 등을 사용합니다. 높은 기술력을 바탕으로 종합적인 기능, 높은 정확도, 사용 편의성을 갖추고 있어 전자식 제어기는 이제 오일침적형 및 건식 변압기에 널리 적용되고 있습니다.

2.2 설치 방법별: 내장형 대비 외부 장착형

• 내장형 제어기는 변압기 클램핑 프레임(케이스 없는 단위)에 직접 장착되거나 변압기 케이스에 통합됩니다.

• 외부 장착형(벽걸이형) 제어기는 벽(케이스 없는 단위)이나 변압기 케이스의 외부 표면에 부착됩니다.

건식 변압기는 작동 중에 상당한 열, 저주파 진동, 전자기적 노이즈를 발생시키는데, 이러한 조건은 클램핑 프레임이나 케이스 내에 설치된 내장형 온도 제어기에 심각한 영향을 미칩니다.

전자 부품들, 건식 변압기 자체와 마찬가지로, "열 수명"이라는 제한이 있습니다. 내장형 설치 방법은 제어기의 수명과 신뢰성을 크게 줄입니다. 반면, 외부 장착형 제어기는 이와 같은 혹독한 환경으로부터 효과적으로 격리되어 더 나은 보호와 장수명을 보장합니다.

3.TTC 시리즈 건식 변압기 온도 제어기

JB/T 7631-94 “변압기용 저항 온도계”는 1994년 중국 기계 산업부가 발행한 건식 변압기용 온도 지시기 및 제어기의 표준입니다. GB/T 13926-92 “산업 과정 측정 및 제어 장비의 전자기적 호환성”의 요구 사항을 포함하고 있습니다.

TTC 시리즈 온도 제어기는 GB/T 17626-1998 “전자기적 호환성 – 시험 및 측정 기법” (IEC 61000-4:1995와 동등)에 준수합니다.

3.1 작동 원리

3.1 회로 블록 다이어그램 & 온도 감지 원리 (Pt100 및 PTC)

Pt100 온도 센서는 주변 온도와 함께 전기 저항이 거의 선형적으로 변화하는 원리로 작동합니다. 우측의 저항-온도 곡선에서 보이는 것처럼, Pt100 백금 저항체의 저항은 온도가 상승함에 따라 꾸준히 거의 선형적으로 증가합니다.

온도 제어기는 이러한 특성을 활용하여 변압기의 연속적이고 정확한 온도 모니터링을 제공합니다. 표시되는 온도 값은 Pt100 센서로 측정된 값을 직접 도출합니다.

저항과 온도 간의 우수한 재현성과 일대일 대응으로, Pt100은 정밀한 점별 온도 측정을 가능하게 하며, 일반적으로 0.5 등급의 정확도를 달성합니다.

3.2 Pt100 온도 측정 정확도 확보

Pt100 온도 센서는 2선, 3선, 4선 구성으로 배선할 수 있습니다. 대부분의 산업 온도 제어 응용 분야에서는 3선 연결이 사용되는데, 이는 리드 와이어 저항으로 인한 측정 오차를 효과적으로 보상하기 때문입니다.

예를 들어: 증폭 회로는 일반적으로 웰스톤 다리 회로입니다. 제조 및 교정 시에는 쇼트 링크를 사용하여 조정합니다. 그러나 실제 작업 시, 센서 케이블이 연결되면 그 자체의 저항이 측정 오차를 초래합니다. 3선 구성은 다리 회로를 균형 잡아 이러한 오차를 최소화합니다.

Pt100 저항-온도 곡선은 거의 선형이나 완벽한 직선은 아닙니다. 정확성을 향상시키기 위해 우리의 온도 제어기는 0-200°C의 Pt100 저항-온도 곡선을 다섯 개의 구간으로 나눕니다. 각 구간 내에서 실제 곡선을 직선으로 근사화하여 선형 피팅을 수행함으로써 측정 정밀도를 크게 향상시킵니다.

3.3 TTC-300 시리즈 제어기에서 대체 센서로 사용되는 PTC 열저항

PTC (Positive Temperature Coefficient) 열저항은 우리의 TTC-300 시리즈 변압기 온도 제어기에 사용되는 또 다른 온도 센서입니다. PTC 열저항은 바륨 티타네이트 기반의 다결정 세라믹 소재로 만들어지며 특정 "트립" 또는 "스위칭" 온도를 얻기 위해 도핑됩니다.

플래티넘 저항(Pt100)과 달리 PTC 열저항은 명백한 비선형 특성을 보입니다: 낮은 온도에서는 저항이 상대적으로 안정적이지만, 미리 정의된 임계 온도에 도달하면 저항이 급격하게 증가합니다—이것은 커리 포인트 또는 작동 온도로 알려져 있습니다. 이 특성은 아래 저항-온도 곡선에서 설명되어 있습니다.

표시된 것처럼 작동 온도 이하에서는 PTC 저항이 온도에 따라 거의 변화하지 않습니다. 그러나 온도가 이 중요한 점에 가까워지고 이를 초과하면 저항이 급격히 증가합니다—종종 수십 배나 증가합니다.

PTC 기반 온도 감지는 이 갑작스러운 저항 변화를 감지하여 특정 온도 임계값에 도달했는지를 결정하는 원칙으로 작동합니다. 결과적으로 PTC 센서는 단일 온도 점만 표시할 수 있으며, Pt100과 같이 연속적인 전체 범위의 온도 측정을 제공할 수 없습니다.

우리의 제품은 PTC 센서의 이 on/off 특성을 활용하여 변압기의 과열 경보 및 트립 보호를 구현합니다. 제품의 일관성, 신뢰성, 높은 품질을 보장하기 위해 우리는 시멘스-마쓰시다 전자 부품 주식회사로부터 공급받는 PTC 부품을 사용합니다.

3.4 TC 온도 감지 원리

온도 제어기는 내부 회로를 통해 PTC와 Pt100 센서로부터 온도 신호를 취득하고 논리적 판단을 통해 과열 경보 또는 과열 트립 신호를 발동할지 결정합니다. 이 이중 보호 메커니즘은 작동 실패나 잘못된 트리거를 효과적으로 방지합니다.

변압기의 고리(Phases A, B, C)와 코어(D)의 온도는 Pt100과 PTC 센서를 통해 모니터링됩니다. 온도가 변함에 따라 이러한 센서의 저항도 함께 변합니다. 제어기는 이 저항을 전압 신호로 변환하고, 이를 필터링, 아날로그-디지털(A/D) 변환, 고급 알고리즘을 통해 처리하여 해당 온도 값을 계산합니다.

이 두 가지 유형의 온도 입력에 기반하여:

• 제어기는 프론트 패널 화면에 채널 번호와 실시간 온도 값을 표시합니다.

• 동시에, 그것은 측정된 온도를 사용자가 정의한 설정점과 비교하는 논리적 알고리즘을 적용합니다. 온도가 임계값을 초과하면 제어기는 적절한 출력을 활성화합니다—예를 들어, 냉각 팬의 시작/정지, 알람 트리거, 또는 트립 명령의 시작 등입니다.

사용자는 프론트 패널 버튼을 통해 시스템 매개변수—팬 시작/정지 온도, 코어 과열 경보 임계값 등을 포함하여—를 구성할 수 있습니다.

또한, 시스템은 지속적으로 자체 진단을 수행합니다. 온도 제어기 내부의 센서 고장이나 하드웨어 장애가 발생하면 즉시 청각 및 시각 경보와 함께 고장 신호를 발생시켜 운영자를 알립니다.