変圧器用温度計の役割と進化：変圧器の命を守る「体温計」

変圧器用温度計の役割と進化：変圧器の命を守る「体温計」

街中の電柱や変電所、工場の片隅に鎮座する大きな箱――それが変圧器（トランス）です。変圧器は電圧を変える際に熱を発しますが、この「熱」をいかに管理するかが、変圧器の寿命と事故防止の鍵を握っています。

1. 変圧器用温度計とは何か？

変圧器用温度計とは、その名の通り変圧器内部の温度を測定するための計測機器です。しかし、家庭で使う温度計とは異なり、単に温度を表示するだけでなく、異常加熱時に警報を出したり、冷却ファンを起動させたり、最悪の場合にはシステムを遮断（トリップ）させたりする「制御装置」としての側面を併せ持っています。

変圧器の内部には「絶縁油」と呼ばれる油や、電気を流す「巻線（コイル）」が入っています。これらが過熱すると、絶縁性能が低下して火災や爆発などの重大事故につながる恐れがあるため、常に監視が必要なのです。

2. なぜ温度計が必要なのか？（監視の重要性）

なぜこれほどまでに温度管理が徹底されているのでしょうか。主な理由は以下の3点です。

1. 絶縁物の劣化防止（寿命の最大化）
   変圧器の寿命は、内部の絶縁紙や絶縁油の劣化具合で決まります。これらは熱に弱く、一般的に「温度が6℃〜8℃上がると寿命が半分になる」と言われるほどデリケートです。温度計によって適切な範囲内に熱を収めることは、数千万〜数億円もする変圧器を長持ちさせる直結した対策なのです。

2. 過負荷運転の監視
   電力需要が急増した際、変圧器には定格以上の負荷がかかることがあります。温度計があれば、「今はまだ余裕がある」のか、「これ以上は危険だ」という限界点にあるのかをリアルタイムで判断できます。

3. 異常の早期発見
   内部でショート（短絡）などのトラブルが発生すると、急激に温度が上昇します。温度計がこの変化をいち早く察知することで、致命的な故障に至る前に回路を切り離し、停電範囲を最小限に食い止めることができます。

3. 温度計はどこに取り付けられているのか？

変圧器の温度計は、主に以下の2か所をターゲットに設置されています。

• 上部油温（トップオイル温度）
  変圧器のタンク上部は、温まった油が溜まる最も高温な場所です。ここに温度計のセンサー（感温筒）を挿入します。

  • 設置場所: タンク上部の「保護管（サーモウェル）」の中。

• 巻線温度（ホットスポット温度）
  実は、油よりも電気を流している「巻線（コイル）」そのものの方が高温になります。しかし、高電圧がかかっている巻線に直接温度計を触れさせることはできません。 そこで、「巻線温度計（WTI: Winding Temperature Indicator）」が使われます。これは、油温に負荷電流に応じた熱を加算することで、擬似的に巻線の最高温度を計算して表示する仕組みです。

  • 設置場所: 表示部はタンク側面の目につきやすい高さに、センサーは油温計と同様に上部に設置されます。

4. 変圧器用温度計の種類と仕組み

用途や変圧器のサイズに応じて、いくつかの方式があります。

1. 測温抵抗体（Pt100）方式
   金属（白金）の電気抵抗が温度によって変化することを利用する方式です。

   • 特徴: 精度が非常に高く、デジタル表示や遠隔出力（4-20mA信号など）に適しています。現在の主流です。

2. 圧力式（ブルドン管式）温度計
   センサー内部に封入された液体やガスが、熱で膨張する圧力を利用して針を動かすアナログ方式です。

   • 特徴: 電源がなくても動作するため、停電時でも温度を確認できるという信頼性があります。

3. 光ファイバー温度計
   最新の超高圧変圧器などで採用されます。

   • 特徴: 電磁誘導のノイズを受けず、巻線の内部に直接センサーを配置できるため、極めて正確な「真の最高温度」を測定可能です。

5. 接点機能による自動制御

変圧器用温度計の文字盤の裏には、複数の「スイッチ（接点）」が仕込まれています。温度の針が特定の目盛りに達すると、以下のようなアクションを自動で行います。

• 第1段階（冷却開始）:「温度が60℃を超えたので、冷却ファンを回せ」

• 第2段階（警報）:「75℃に達した！管理者に異常を知らせるアラームを鳴らせ」

• 第3段階（遮断）:「90℃突破、これ以上は危険だ！変圧器を系統から切り離せ（トリップ）」

このように、温度計は単なる「インジケーター」ではなく、「自動防御システム」のトリガーとして機能しています。

6. 現代のトレンド：遠隔管理とDX

かつては作業員が現場に赴き、目視で温度を記録（巡視点検）していましたが、現在はデジタル化が進んでいます。

• IoTによる常時監視
  スマートセンサーを搭載することで、中央監視室やスマートフォンのアプリから、いつでもどこでも温度を確認できるようになりました。

• 予知保全（データ分析）
  「いつもより温度の上昇スピードが早い」「外気温の割に油温が高い」といった過去データとの比較をAIが行うことで、壊れる前に異常の予兆を察知する「予知保全」が導入されています。これにより、計画的なメンテナンスが可能になり、突発的な停電リスクを劇的に低減させています。

まとめ：静かなる守護神

変圧器用温度計は、派手な装置ではありません。しかし、彼らが24時間365日、熱の変化を見守り続けているからこそ、私たちの生活に欠かせない電気は安定して届けられています。

もし工場や変電所を見かける機会があれば、大きなタンクの横に取り付けられた丸いメーターを探してみてください。それは、変圧器が今日も元気に動いているかを確かめる、大切な「鼓動」を刻んでいるはずです。