変圧器の油温計と巻線温度計は、同じ熱状態を示すものではありません。油温計（OTI）は感温部の位置における油温を示します。一方、従来の巻線温度計（WTI）は一般に、油温と負荷に応じた補償を使って巻線の熱挙動を推定します。そのため、両者の表示範囲、警報設定、指示値を同じものとして扱うべきではありません。
この違いは、同じ変圧器の2つのダイヤルが異なる数値を示すときや、どちらの計器が「高い範囲」を持つかを問うときに特に重要です。答えは、各計測器が何を表し、どう構成され、その変圧器向けにどう設定されたかによって決まります。
油温計と巻線温度計は同じものを測っていません
油温計（OTI）。 OTIは、その感温構成から得られる油温を表示します。多くの用途では、タンク上部や油出口付近の油温が冷却回路の熱状態を反映するため、上部油温が注目されます。指示値は感温位置の油温を示し、導体温度を示すものではありません。
巻線温度計（WTI）。 WTIは巻線の熱状態を表します。計器設計によっては、油温に負荷に応じた補正を加えて得た推定値です。巻線の熱状態を示す指示であり、巻線に埋め込んだセンサが読み取った導体温度とみなすべきではありません。
両計測器は、より広い次の分野に属します： 変圧器温度監視ですが、答える課題は異なります。OTIとWTIは従来の指示方式で、直接光ファイバー測定は独自の役割を持つ第3の方式です。
主要比較：OTIとWTI
| 項目 | 油温計・OTI | 巻線温度計・WTI。 |
|---|---|---|
| 測定・表示する量 | 感温位置の油温。多くは上部油温。 | 巻線熱状態の指示、多くは推定巻線温度 |
| 測定原理 | 感温筒または同等の素子を介した油温検出 | 多くの従来設計では、油温基準に負荷電流由来の熱補償（サーマルイメージ）を加えます。 |
| 変圧器負荷との関係 | 油の加熱を通じ負荷へ間接応答。 | 通常、計測器設計に応じた負荷依存項を含む。 |
| 巻線ホットスポットとの関係 | ホットスポットを直接表しません。 | 巻線熱挙動を近似するもので、ホットスポット測定の保証ではない。 |
| 代表センサ位置 | 通常タンク上部付近の油ポケット・保護管 | 油温ポケット・保護管と、負荷電流から求める補償 |
| 表示範囲 | 計測器固有で、計器モデルと変圧器仕様によります。 | 計測器固有で、計器モデルと変圧器仕様によります。 |
| 警報 / トリップ用途 | 案件・メーカー要件に応じた接点設定。 | 案件・メーカー要件に応じた接点設定。 |
| 直接・間接巻線測定。 | 巻線測定ではありません。 | 多くの従来設計では間接的 |
油温計と巻線温度計：6つの主な違い
1. 異なる温度を表す
OTIは油温を示します。WTIは巻線の熱状態を示し、設計によっては導体の直接測定ではなく推定巻線温度を表します。
両者は異なる物理量を表すため、同じ時刻の測定値に差があるのは当然です。巻線では負荷損失が発生して周囲の油を加熱するので、巻線に関する指示値と油全体の測定値が一致する必要はありません。その差は各計器が表す対象の違いによる通常の結果であり、どちらかの計器の故障を示すものではありません。
2. 測定原理が異なります
OTIは感温素子を設置した位置の油温を測ります。測定値が追従するのは油温だけです。
多くの従来型WTIは、油温を基準とし、負荷電流に関連する補正を加えます。この補正は熱模擬や熱補償と呼ばれることがあります。現在の負荷で巻線が油よりどれほど高温になるかを近似するものです。具体的な実装は計測器の設計によって異なるため、これは全モデルの説明ではなく、一般的な考え方として捉えてください。
したがって、WTI出力は油温実測値と、モデル化・補償した項の両方に依存します。間接方式と直接方式の詳しい比較は以下をご覧ください： 変圧器巻線温度の測定方法.
3. 表示範囲は共通ではない
すべての変圧器に共通する油温計・巻線温度計の範囲はありません。
ダイヤル表示や計器に設定する範囲は以下によります。
- 計測器モデル
- 変圧器設計
- 予想運転温度
- メーカー仕様
- 警報・保護方針
2台の変圧器で計器の目盛範囲が異なる場合があり、同じ変圧器のOTIとWTIでも異なることがあります。ダイヤルの範囲が広いか狭いかだけでは、変圧器の熱的な能力は分かりません。
混同しやすい2点：
- 目盛範囲は通常運転範囲ではありません。 目盛は表示可能範囲であり、変圧器の想定運転範囲ではありません。
- 目盛範囲は警報設定値ではありません。 警報・トリップ接点は変圧器仕様と保護方式に基づいて設定し、表示目盛範囲内のさまざまな値を取ります。
以下の範囲の節で、これらの違いを詳しく説明します。
4. WTIは負荷への応答が異なる
負荷電流が増すと巻線導体の発熱が増えます。油は冷却回路を通じて熱を運び、自身の熱的な遅れを持つため、巻線の熱状態は油全体の温度とは異なる変化を示す場合があります。
負荷に応じた補償機能を持つWTIは、この負荷の影響を指示値に反映します。一方、OTIは油温に追従するため、同じ負荷変動に対して異なる経路で応答します。そのため、負荷が変化すると2つの指示値の変化速度が異なることがあります。定常状態でおおむね一致していても、負荷上昇中や下降中には差が生じることがあります。影響の大きさは変圧器の設計、冷却方式、計器構成によって異なり、共通の時定数はありません。
5. OTIとWTIは異なる監視機能を担います
OTIは油の熱状態を対象とし、冷却回路と変圧器油全体の熱状態の観察に役立ちます。
WTIは巻線の熱的な指示を目的とします。運転担当者や保護システムに、巻線発熱に関連する負荷を反映した信号を提供します。
この2つは相互に補完します。一方をそのまま他方で代用するものではなく、例えば一方の信号で冷却制御を行い、もう一方で巻線関連の警報を出すなど、異なる目的でそれぞれの警報・制御ロジックを使用することがあります。機能の割り当ては変圧器仕様と保護設計によって決まります。
6. 従来WTIと直接光ファイバー巻線測定の違い
従来型WTIは、間接的またはモデルに基づく巻線指示値を提供することが一般的です。光ファイバープローブは変圧器設計に組み込めば、選定した巻線位置を直接測温できます。
INNOは蛍光方式の光ファイバー点式測温を採用しています。この方式では、1本のプローブが定められた1つの物理的な測定点に対応し、複数のプローブは独立した複数の測定点に対応します。1本のプローブは設置した場所だけを測定するため、複数箇所を監視するには、箇所数に応じた独立プローブとチャンネルが必要です。
したがって、光ファイバー測定は、推定値ではなく、選定した点の実測値という異なる種類のデータを追加します。OTIやWTIのすべての機能をそのまま置き換えるものではなく、最高温度点を自動的に探すものでもありません。この点は後半の比較節で説明し、詳細な対比は既存の次の記事で扱っています： 巻線温度計と光ファイバー温度センサの比較.
変圧器温度計の「範囲」とは何ですか。
「範囲」は3つの異なる意味で使われます。油温計と巻線温度計の比較で最も多い混乱は、それらを混同することです。
計器目盛範囲
これは、ダイヤルの最小目盛から最大目盛、または表示の最小値から最大値まで、計測器が表示できる温度の幅です。計測器モデルの特性であり、計器の測定能力を示すもので、変圧器の挙動を示すものではありません。
想定使用範囲
これは、負荷、冷却、周囲環境を考慮した実際の運転条件で、機器が到達すると想定される温度領域です。変圧器の設計と仕様から決まります。目盛範囲と一致するものではなく、油と巻線でも異なる場合があります。
警報・トリップ設定
これらは、保護と制御のために温度計の接点や監視システムへ設定する動作値です。メーカー、プロジェクト仕様、保護の考え方によって定めます。文字盤の目盛範囲で決まる値ではなく、代表値から推測せず、必ず変圧器の文書と照合してください。
この3つは異なります。目盛範囲が広い計器が高い運転温度を意味するわけではなく、警報値が目盛の上限というわけでもありません。メーカー、設計、プロジェクト構成によって値の設定が異なるため、あるプロジェクトの一般的な数値を別のプロジェクトへ流用しないでください。
OTIとWTIが異なる温度を示す理由
どちらも誤りとは限らず、次の要因で測定値に差が生じる場合があります：
- 負荷。 負荷増加で巻線損失が増え、巻線指示値と油温に異なる速度で影響します。
- 油の熱状態。 油温は、冷却状態、循環、油中の感温点位置によって決まります。
- 巻線損失。 導体で発生した熱は、絶縁物と油を通過してから感温位置に届きます。
- 熱的遅れ。 負荷変化への応答は油のほうが巻線より遅いため、過渡状態では両者に差が生じることがあります。
- 計測器設計。 温度計ごとに感温・補償構成が異なります。
- センサ位置。 感温素子の位置により読み取る値が変わります。
- 熱補償方式。 WTIの負荷関連補正の適用方法により、指示値と油温の関係が決まります。
指示値の差は変圧器の熱状態に関する情報です。計器精度について結論を出す前に、前述の要因を踏まえて評価してください。
WTIと直接光ファイバー巻線温度測定の比較
| 方式 | 示す内容 | 物理点の直接測定 | 代表的な役割 |
|---|---|---|---|
| OTI | 感温位置の油温。 | いいえ。巻線点ではなく油温を測定します。 | 油の熱状態指示、警報・制御入力 |
| 従来WTI | 油温と負荷補償から推定することが多い巻線熱状態指示 | 多くの従来設計では該当しない | 巻線熱状態指示、警報・制御入力 |
| 光ファイバー巻線プローブ。 | 選定した設置巻線点の直接温度。 | はい。その点で測れます。 | 選定位置での巻線直接測定 |
直接の点式測温は、ホットスポット位置の自動検出ではありません。位置は変圧器設計や熱計画時に選定する必要があります。
次が必要な案件向け： 直接ホットスポット監視では、光ファイバー方式の価値はプローブの設置位置によります。 油入変圧器巻線用光ファイバー温度センサ は設置点の温度を測るため、情報の質は配置計画によって決まります。測定点選定の実務については、次の記事で説明しています。 変圧器巻線内の温度センサ配置位置.
複数の巻線位置が対象の場合、複数の独立プローブとチャネルで構成します。 油入変圧器用光ファイバー温度監視システム は、必要な測定点数、ファイバー経路、監視チャンネルに合わせて構成します。
OTIとWTIの測定値をどう併せて解釈すべきですか。
以下の実務習慣が、根拠に沿った解釈に役立ちます。
- 各値を固有の計測器仕様と比較します。 OTIとWTIは目盛、感温構成、設定が異なるため、それぞれ固有の基準と照合する必要があります。
- 単一値ではなく傾向を確認してください。 特に負荷変動時には、単一時点の値より経時的な上昇・下降傾向の方が多くの情報を示します。
- 測定値を変圧器負荷と関連付けます。 特にWTIは負荷に関連する項を含むため、読取り時の負荷も解釈条件に含まれます。
- 変圧器・メーカー要件に照らして警報設定を検証してください。 設定値は他用途の代表値ではなく、その装置の文書から決めます。
- 予想外の差を調査します。 OTIとWTIの差が、負荷、冷却状態、熱遅れで説明できない形で変化する場合は、冷却系、感温部の設置、計器構成を確認してください。
- OTIだけから正確な巻線ホットスポットを推測しないでください。 OTIは油温を示し、巻線ホットスポットは巻線設計と発熱位置に依存します。関連する記事： 変圧器ホットスポットの原因 は、ホットスポットと単一の温度計指示が異なる理由を解説します。
例：油温は巻線指示値よりゆっくり上昇します
負荷が増える変圧器を考えてみます。負荷に関連する補償が電流増加に応答するため、WTIの指示は上昇します。一方、油全体と上部油の温度は、冷却回路を通じて固有の熱的遅れを伴って上昇するため、負荷変化への追従が異なり、OTIは別の速さで変化します。
選定した巻線位置に直接測定用光ファイバープローブも備える場合、そのプローブは第3の独立した測定値、つまり設置した点の物理的な温度を提供します。油温でも、モデル化した巻線指示値でもありません。
3つの値は、油温、巻線の熱的指示値、所定の巻線1点の温度という別々のものを表します。一致することは想定されておらず、その差には巻線から油へ熱が移動する様子に関する情報が含まれます。