JP2006019349A - 屋内設置変圧器用冷却装置のファン制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】屋内設置変圧器用冷却装置の複数台のファンを変圧器の温度または負荷電流の値に応じて台数制御する際に、各ファンの運転時間を均一化し、ファンの利用効率を最大にするとともにファンの長寿命化を図る。
【解決手段】屋内設置変圧器用冷却装置の複数台のファンを台数制御する際に、各ファンの累積運転時間をカウントしておいて、各ファンの累積運転時間に応じて、運転台数を増やすときには累積運転時間の短いファンから運転し、運転台数を減らすときには累積運転時間の長いファンから停止するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明はオフィスビルやマンションなどの建物の内部に設けられた電気室内に設置される変圧器を冷却する冷却装置のファンの制御方法に関するものである。

図３は、オフィスビルやマンションなどの建物の内部に設けられる電気室内の受配電設備の構成例を概略的に示したもので、同図において１は電気室、２は電気室の扉である。この例では、電気室のほぼ中央に２台の変圧器３，３’が設置され、変圧器３，３’の側方にそれぞれ低圧盤４，４’が配置されている。また電気室１の入口から離れた位置に設置された変圧器３の近傍に、低圧盤４と反対側に位置させた状態で受電盤５が配置され、受電盤５の近傍の電気室のコーナ部に電気室の外部からも点検、操作が可能な消火設備６が配置されている。

電気室１のコーナ部のうち、扉２を間にして消火設備６と反対側に位置するコーナ部には、給気用換気装置７が配置され、給気用換気装置７が配置されたコーナ部の対角位置にある他のコーナ部には排気用換気装置８が配置されている。

この受配電設備では、変圧器３，３’から発生する熱により温度が上昇した電気室内の空気を排気用換気装置８を通して排気するとともに、給気用換気装置７から電気室内に外気を取り入れて電気室内の温度の上昇を抑制するようにしている。通常、給気用換気装置および排気用換気装置の両方またはいづれか一方には複数台のファンが取り付けられ、電気室内の温度が一定値以上になるとファンを一斉に運転し、一定値以下になると全台停止している。室温の上昇がわずかでもファンを一斉運転することになり多くの電力を消費していた。また、このように電気室内の換気を行うことにより変圧器の冷却を図る場合には、電気室内の温度を低く抑えるために、室内温度と給気温度との差を大きくするか、または給気用換気装置及び排気用換気装置により行われる換気の量を多くする必要がある。

そのため、給気用換気装置７及び排気用換気装置８が非常に大形で不経済な装置となり、受配電設備のコストが高くなるという問題があった。また給気用換気装置７及び排気用換気装置８が大形化することにより、これらが電気室内で占めるスペースが大きくなるため、面積が広い電気室を確保することが必要になり、不経済であった。また、変圧器３，３’の冷却をするために電気室全体の換気をしているため、使用するファンの能力を必要以上に大きくしなければならず不経済であった。

そこで特許文献１に示すように、電気室内に設置される変圧器を変圧器収納箱内に収納して、変圧器収納箱内の下部に室外の空気を供給する給気通路と、変圧器収納箱の上部に一端が連結され、他端が室外に開口させられた排気ダクトと、変圧器収納箱内の空気を排気ダクトを通して室外に送出する複数台のファンを具備した屋内設置変圧器用冷却装置が提案された。このようにすると大形の給気用、排気用換気装置を設ける必要がなく、ファンは電気室に比べて容積が小さい変圧器収納箱内の空気を排出する能力を有するものであればよく比較的小形のものでよいので無駄なエネルギーを消費することもない。

図４は特許文献１に示された屋内設置変圧器用冷却装置の一例の要部を示したもので、１１は電気室、１３は変圧器、２０は変圧器収納箱、２０ａは変圧器収納箱２０の下部に設けられた空気取り入れ口、２２は変圧器収納箱２０の上部に一端が連結され、他端が室外に開口させられた排気ダクト、２１ａは変圧器収納箱２０内の空気を排気ダクト２２を通して室外に送出する複数台のファン、２１はファンを設置した風洞、１２は給気用消音箱である。この例では、給気用消音箱１２と電気室１１内の空間と空気取り入れ口２０ａにより給気通路が構成されている。

特許文献１では、変圧器の温度または変圧器収納箱内の温度を検出して、必要時にのみファンの運転を行わせるようにファンの電源のオン／オフを制御する例が示されているが、この際、大形のファンを１台だけ設置してオン／オフするのでは、変圧器の温度上昇がわずかでもファンを運転することになり、エネルギーの無駄が生じる。従って、比較的小容量のファンを複数台設置し、そのオン／オフを一斉に行うのではなく変圧器の負荷または温度に応じていわゆる台数制御を行うのが一般的である。また、変圧器の容量によっては、大形のファンが複数台必要な場合もあり、この場合も台数制御を行う。
特開平１１−２８３８４３号公報

ファンの台数制御を行う場合、ファンの運転順序が固定されていると、常に運転されるファンとあまり運転されないファンができるためにファンの運転時間に差異が生じファンの利用効率が悪いだけでなく、最も運転時間の長いファンが最も早く故障する確率が高いため、ファンの故障による取替えの周期が短くなり不便である。また、休止しているファンであっても、変圧器の振動、他のファンの運転時の振動等によって機械部分たとえば軸受け部等に機械的疲労が発生しやすい欠点も有している。

本発明の目的は、電気室内に設置された変圧器収納箱内の空気を排気ダクトを通して室外に送出するための複数台のファンの運転時間を均一化して、ファンの利用効率を最大にするとともにファンの長寿命化を図ったファン制御方法を提供することである。

第１の発明は、屋内に設けられた電気室内に設置されて内部に変圧器を収納する変圧器収納箱と、前記変圧器収納箱内の下部に室外の空気を供給する給気通路と、前記変圧器収納箱の上部に一端が連結され、他端が室外に開口させられた排気ダクトと、前記変圧器収納箱内の空気を前記排気ダクトを通して室外に送出する複数台のファンを具備した屋内設置変圧器用冷却装置のファン制御方法であって、
前記変圧器の温度または前記変圧器収納箱内の温度または前記変圧器の負荷電流の少なくともいずれか一つを検出して、前記複数台のファンの台数制御をする際に、前記複数台のファンの運転台数を増加させる場合には運転していないファンの中で累積運転時間の最も少ないファンから順に運転し、前記複数台のファンの運転台数を減少させる場合には運転中のファンの中で累積運転時間の最も多いファンから順に運転を停止するようにしたことを特徴とするファン制御方法である。

第２の発明は、前記複数台のファンの台数制御が、前記累積運転時間のカウントを保持したまま一定時間経過毎にリセットされ再スタートすることを特徴とする第１の発明に記載のファン制御方法である。

第１の発明によれば、変圧器収納箱内の空気を排気ダクトを通して室外に送出するための複数台のファンの台数制御において、各ファンの累積運転時間に応じて運転台数を増やすときには累積運転時間の短いファンから運転し、運転台数を減らすときには累積運転時間の長いファンから停止するようにしたので、各ファンの運転時間を均一化でき、ファンの利用効率を最大にするとともにファンの長寿命化を図ることができる。

第２の発明によれば、上記のファンの台数制御が、一定時間経過毎に、ファンの累積運転時間のカウントを保持したままリセットされ再スタートされるので、再スタートの際に全台のファンの累積運転時間が比較されることになり、あるファン台数での運転状態が変化せずに長期に継続された場合でも、特定のファンの累積運転時間だけが増加することを防ぐことができる。

図２は本発明にかかわる屋内設置変圧器用冷却装置のファン制御方法を適用した屋内設置変圧器用冷却装置の一部説明図で、図示しない電気室内に、内部に図示しない変圧器を備えた変圧器収納箱２０が設置されている。変圧器収納箱２０の上部に内部にファン２１ａを設置した風洞２１が取り付けられ、その上部に排気ダクト２２の一端が取り付けられている。この例ではファンは３本の排気ダクトに各一個ずつ計３個取り付けられている。なおファンの位置は、変圧器収納箱２０内の空気を排気ダクト２２を通して室外に送出するように設ければよく、排気ダクト２２の図示しない他端側や、変圧器収納箱２０の下部の空気取り入れ口２０ａに取り付けてもよい。電気室内には電気室の室温を測定する温度センサ３０が設けられ、変圧器収納箱２０内の変圧器に変圧器の巻線温度を測定する巻線温度センサ３１が取り付けられている。巻線温度の代わりに、変圧器負荷によって変化するその他の変圧器温度、変圧器収納箱内の温度、変圧器の負荷電流を測定してもよい。

本発明の実施の形態を図１のフローチャートにより説明する。本例ではファンは３台設置されている。電気室内の温度が４０℃以上ならファンを全台運転する。３５℃以下になると巻線温度での台数制御に戻る（フローチャート上には図示されていない）。

巻線温度があらかじめ設定された上限温度（この例では１００℃）以上なら（１０１）、累積運転時間の一番少ないファンを選択し１台目のファンを運転するとともに１台目のファンの累積運転時間のカウントを始める（１０２）。

この例では、累積運転時間のカウントにはシーケンサのメモリ機能を使用し、シーケンサから、巻線温度と累積運転時間の大小とに応じてファンの運転・停止の指令が出される。

さらに巻線温度が上限温度以上で（１０３）、冷却時限（この例では６０秒に設定）が経過しても上限温度以上である場合には（１０３、１０４）、運転していないファンの中で累積運転時間の最も少ないファンを選択して運転するとともに（２台目のファン運転）、このファンの累積運転時間のカウントを始める（１０７）。さらに冷却時限が経過しても巻線温度が上限温度以上である場合には（１０８，１０９）、３台目のファンを運転しこのファンの累積運転時間のカウントを始める（１１２）。逆に巻線温度があらかじめ設定された下限温度（この例では８０℃）を下回ると累積運転時間の一番多いファンを選択して１台目のファンを停止するとともにこのファンの累積運転時間のカウントを停止しカウントした値を保持する（１１３，１１４）。冷却時限が経過しても巻線温度が下限温度を下回っている場合は（１１５，１１６）、運転中のファンの中で累積運転時間の最も多いファンを選択して運転を停止するとともに（２台目のファン停止）、そのファンの累積運転時間のカウントを停止しカウントした値を保持する（１１７）。さらに冷却時限経過後も巻線温度が下限温度を下回っている場合（１１８，１１９）は３台目のファンも停止するとともに累積運転時間のカウントを停止しカウントした値を保持する（１２０）。なお冷却時限はファンの頻繁な運転／停止の切り替えを抑制するための待機時間である。

ファン全台停止の運転状態において、巻線温度が上限温度以上でなければそのままの運転状態を維持する（１０１）。また、ファン全台運転状態において、巻線温度が下限温度未満でなければそのままの運転状態を維持する（１１３）が、このとき巻線温度が上限温度以上である場合には、フローチャート上には図示されていないが別に警報を発する。また、ファン１台または２台の各運転状態において、巻線温度が下限温度以上でかつ上限温度以上でない場合にはそのままの運転状態を続け（１０５，１０６，１１０，１１１）、その温度範囲を脱したとき、巻線温度が上限温度以上であるならば運転していないファンの中で累積運転時間の最も少ないファンの運転を開始し（１０７，１１２）、巻線温度が下限温度未満なら運転中のファンのうちで累積運転時間の最も多いファンを停止するように制御を進める（１１５，１１８）。

なおこの例では、あるファン台数での運転状態が長期に継続される場合（たとえばファン１台運転状態のまま長期に負荷が変動せず変圧器温度が変わらない場合）、特定のファンの累積運転時間が増加してその状態が変化しないことになるので、図１では図示していないが、一定時間が経過する毎に、ファンの累積運転時間のカウントを保持したまま、ファンの台数制御がリセットされ再スタートするように、すなわち、一定時間が経過する毎にファンの累積運転時間のカウントを保持したままファン全台がいったん停止し、「ＳＴＡＲＴ」から再度制御が始まるようになっている。

以上のように本例においては、巻線温度を用いて複数台のファンの台数制御をする際に、ファンの運転台数を増やすときには、累積運転時間の少ないファンから運転し、ファンの運転台数を減らすときには累積運転台数の多いファンから停止するようにしたので、各ファンの運転時間を均一化でき、ファンの利用効率を最大にするとともにファンの長寿命化を図ることができる。また、一定時間が経過する毎に、ファンの累積運転時間のカウントを保持したまま、ファンの台数制御がリセットされ再スタートするようにしたので、再スタートの際に全台のファンの累積運転時間が比較されることになり、あるファン台数での運転状態が変化せずに長期に継続された場合でも、特定のファンの累積運転時間だけが増加することを防ぐことができる。

本発明の実施の形態を説明するフローチャートである。 本発明にかかわる屋内設置変圧器用冷却装置のファン制御方法を適用した屋内設置変圧器用冷却装置の一部説明図である。 従来の電気室内の受配電設備の構成例を概略的に示した図である。 従来の屋内設置変圧器用冷却装置の一例の要部を示した図である。

符号の説明

１， １１ 電気室
２ 電気室の扉
３， ３’，１３ 変圧器
４， ４’ 低圧盤
５ 受電盤
６ 消火設備
７ 給気用換気装置
８ 排気用換気装置
１２ 給気用消音箱
２０ 変圧器収納箱
２０ａ 空気取り入れ口
２１ 風洞
２１ａ ファン
２２ 排気ダクト
３０ 温度センサ
３１ 巻線温度センサ

Claims (2)

1. 屋内に設けられた電気室内に設置されて内部に変圧器を収納する変圧器収納箱と、前記変圧器収納箱内の下部に室外の空気を供給する給気通路と、前記変圧器収納箱の上部に一端が連結され、他端が室外に開口させられた排気ダクトと、前記変圧器収納箱内の空気を前記排気ダクトを通して室外に送出する複数台のファンを具備した屋内設置変圧器用冷却装置のファン制御方法であって、
   前記変圧器の温度または前記変圧器収納箱内の温度または前記変圧器の負荷電流の少なくともいずれか一つを検出して、前記複数台のファンの台数制御をする際に、前記複数台のファンの運転台数を増加させる場合には運転していないファンの中で累積運転時間の最も少ないファンから順に運転し、前記複数台のファンの運転台数を減少させる場合には運転中のファンの中で累積運転時間の最も多いファンから順に運転を停止するようにしたことを特徴とするファン制御方法。
2. 前記複数台のファンの台数制御が、前記累積運転時間のカウントを保持したまま一定時間経過毎にリセットされ再スタートすることを特徴とする請求項１に記載のファン制御方法
   

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