JP2007035896A - 負荷時タップ切換器の監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 周囲温度や変圧器絶縁油温度に影響されないで、負荷時タップ切換器の油槽内の異常現象に起因する温度変化が正確に検出され、異常現象の有無が的確に判定できる負荷時タップ切換器の監視装置を提供する。
【解決手段】 負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油温度を検出する負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段と、変圧器内絶縁油温度を検出する変圧器内絶縁油温度検出手段と、変圧器絶縁油温度検出手段が検出した変圧器絶縁油温度と、負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段が検出した負荷時タップ切換器絶縁油温度との温度差を演算し、その温度差によって、負荷時タップ切換器の異常状態を判定し、異常と判定されたときにタップ切換器異常警報を出力する異常判定部および上記判定結果を表示する表示部を有する監視部とを備えた構成とした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、変圧器に装着された負荷時タップ切換器の内部異常を監視する負荷時タップ切換器の監視装置に関するものである。

変圧器に装備された負荷時タップ切換器は、切換開閉器、限流抵抗器等が油槽内に収容され、絶縁油が充填された油槽と切換操作を行う電動操作機構と、これを制御する制御装置とからなり、油槽は絶縁油が充填された変圧器に組み込まれている。
負荷時タップ切換器の油槽内における異常現象は、切換開閉器等の接触部の接触不良、切換動作時の切換動作不良等によって限流抵抗器に循環電流が長時間流れる現象が想定される。
これらの負荷時タップ切換器の異常現象は発熱を伴うので、異常発生時には油槽内の絶縁油温度が上昇する。したがって、油槽内絶縁油温度の温度変化を常時監視することで、負荷時タップ切換器の異常現象が監視できる。
負荷時タップ切換器の油槽内の油温を検出して内部異常を検出する負荷時タップ切換器の監視装置としては、例えば特許文献１に開示されている。
特許文献１の負荷時タップ切換器は、負荷時タップ切換器の油槽内に温度検出部を設け、予め油槽内の危険温度を設定し、温度検出部により一定時間間隔で油槽内温度を検出し、その検出温度および温度上昇速度、あるいは設定された危険温度に至る時間等を予測し、負荷時タップ切換装置の異常状態あるいは設定された危険温度に達した場合、または達する可能性大のときには変圧器を停止するように構成されている。

特開昭６３−１９９４０８号公報

上記特許文献１は、負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油温度を一定時間間隔で検出し、検出した温度の上昇速度、予め設定された危険温度に到達する時間等を予測し、負荷時タップ切換装置の異常状態を判定するものである。
しかしながら、変圧器の内部温度は周囲温度や負荷状態によって変動するものであり、変圧器に組み込まれた負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油温度は、変圧器の絶縁油温度に追随して変化するので、負荷時タップ切換器の油槽内の温度変化を検出し、その温度変化の状況により、負荷時タップ切換器の内部の異常現象を監視する特許文献１の監視装置は、発熱量が大きな異常現象の検出および異常現象の拡大の予測はできるが、例えば、切換開閉器の接触不良等の発熱量の少ない異常現象では、負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油の温度変化は小さく、接触抵抗の増加によるものか、外気温度の変動や変圧器油温の変動の影響によるものかの識別が困難であり、異常現象を的確に検知することは困難であるという問題点があった。

この発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、周囲温度や変圧器の絶縁油温度に影響されないで、負荷時タップ切換器の油槽内の異常現象に起因する絶縁油の温度変化が正確に検出され、負荷時タップ切換器の油槽内での発熱量の少ない異常現象が的確に監視できる負荷時タップ切換器の監視装置を提供することを目的とする。

この発明に係る負荷時タップ切換器の監視装置は、切換開閉器が収容され、絶縁油が充填された油槽が変圧器に組み込まれた負荷時タップ切換器において、変圧器に設けられ、変圧器の絶縁油温度を検出する変圧器絶縁油温度検出手段と、負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油温度を検出する負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段と、変圧器の絶縁油温度と、負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油温度との温度差を演算し、その温度差によって、負荷時タップ切換器の異常状態を判定し、異常と判定されたときに負荷時タップ切換器異常警報を出力する異常判定部および上記判定結果を表示する表示部を有する監視部とを備えたものである。

このように負荷時タップ切換器の絶縁油温度と変圧器の絶縁油温度の温度差により負荷時タップ切換器の異常現象を検出するように構成すると、負荷時タップ切換器の油槽内の異常に起因する絶縁油温度の変化が、周囲温度や変圧器絶縁油温度に影響されないで正確に検出され、負荷時タップ切換器の油槽内の発熱量の少ない異常現象が的確に監視できる負荷時タップ切換器の監視装置が構成できる。

実施の形態１．
図１は実施の形態１の負荷時タップ切換器の監視装置の構成図である。
負荷時タップ切換器２０は、絶縁油が充填された油槽２１内に切換開閉器２２、限流抵抗２４等が収容され、タップ選択器２３が油槽２１の下部に装着され、油槽２１が変圧器１０に組み込まれている。
負荷時タップ切換器２０は、運転中に変圧器１０の接続タップ位置を切り換えるものであり、切換開閉器２２の切換動作が繰り返されると、油槽２１内に充填された絶縁油が劣化するので、フィルタを内蔵した濾過槽３１と絶縁油を循環させる油ポンプ３２とで構成された油濾過装置３０を装備し、負荷時タップ切換器２０と油濾過装置３０との間は、油槽２１内から油濾過装置３０に絶縁油を送る往路配管３５と、濾過された絶縁油を油槽２１に戻す復路配管３６で接続し、油槽２１には負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段４１、変圧器１０には変圧器絶縁油温度検出手段４２を設けた構成としている。

監視部５０は、負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段４１が検出した負荷時タップ切換器絶縁油温度をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５１と、変圧器絶縁油温度検出手段４２が検出した変圧器絶縁油温度をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５２と、想定される異常現象による温度上昇の管理限界値を予め設定しておき、ディジタル信号に変換された負荷時タップ切換器絶縁油温度と変圧器絶縁油温度とを入力して温度差を演算し、予め設定された温度差の管理限界値と比較して異常現象の有無を判定し、異常と判定されたときに負荷時タップ切換器異常警報を出力する異常判定部５３と、判定結果を表示する表示部５４とを備えている。

通常、負荷時タップ切換器２０の油槽２１内の絶縁油温度は、周囲温度の変化や変圧器１０の負荷変動による変圧器１０の絶縁油温度の変化に追随して変化する。
負荷時タップ切換器２０の正常時の油槽内の損失は、切換開閉器２２の接触抵抗のみで、その値は０．１ｍΩ以下であり、例えば、数１００Ａの電流が流れたとしても数１０Ｗ程度である。また、油槽２１内部の接続導体に流れる電流による温度上昇も僅かであり、正常状態で運転されている負荷時タップ切換器２０の油槽２１内の温度上昇は無視して差し支えないので、変圧器１０の絶縁油温度とほぼ同じ温度となっている。
したがって、変圧器１０の絶縁油温度と、負荷時タップ切換器２０の油槽２１内の絶縁油温度の温度差は、負荷時タップ切換器２０の油槽２１内の発熱を伴う異常現象に起因するものと判断できる。

負荷時タップ切換器２０の油槽２１内で発熱を伴う異常現象が発生すると、油槽２１内の絶縁油は加熱されて温度上昇する。
負荷時タップ切換器２０の油槽２１内の絶縁油が加熱される異常現象としては次のＡ〜Ｄの要因がある。
Ａ．切換開閉器２２の動作不良により限流抵抗器２４に長時間電流が流れることによる加熱
Ｂ．切換開閉器２２等の接触部の接触抵抗の増大による加熱
Ｃ．接続導体の接続部の締付緩みによって接触抵抗が大きくなることによる加熱
Ｄ．接続導体および通電部に電流が流れることによる加熱

要因Ａの切換開閉器２２が正常に動作しないで、限流抵抗器２４に負荷電流と循環電流が流れる状態が続く現象であり、例えば限流抵抗器２４の抵抗値が数Ω程度であり、負荷電流が数１００Ａとすると発熱量は数１００ｋＷとなり急激な温度上昇となる。このような切換開閉器２２の動作不良の場合には別に設けられた保護装置により保護されるので、この発明の負荷時タップ切換器の監視装置の監視対象外とする。
要因Ｂの切換開閉器２２等の接触不良が生じた場合には、接触抵抗が数ｍΩ以上を異常と見なすと、発熱量は数ｋＷ程度である。数ｋＷの発熱量であれば、急激な温度上昇はなく、絶縁油の温度が徐々に上昇する現象として現れる。要因Ｃ、要因Ｄについても同様に、急激な温度上昇はなく、絶縁油の温度が徐々に上昇する現象として現れる。
この負荷時タップ切換器の監視装置においては、上記の要因Ｂ、Ｃ、Ｄに対応して予め管理基準値を設定しておく。

次に図１の構成の負荷時タップ切換器の監視装置の動作について説明する。
監視部５０は、運転中の変圧器１０の負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段４１により検出された負荷時タップ切換器の油槽２１内の絶縁油温度と、変圧器絶縁油温度検出手段４２により検出された変圧器の絶縁油温度をそれぞれ監視部５０に入力する。
監視部５０では、入力された負荷時タップ切換器の絶縁油温度をＡ／Ｄ変換器５１により、変圧器の絶縁油温度をＡ／Ｄ変換器５２によりそれぞれディジタル信号に変換して異常判定部５３に入力する。
異常判定部５３では、入力された負荷時タップ切換器２０の油槽２１内の絶縁油温度と変圧器の絶縁油温度との温度差を演算し、予め設定された温度差の管理基準値と比較し、検出した温度差が管理基準値を超えた場合に異常と判定し、判定結果を表示部５４に表示する。異常判定部５３で異常発生と判定された場合は、負荷時タップ切換器異常警報として出力する。

図１のように構成した負荷時タップ切換器の監視装置は、負荷時タップ切換器２０の油槽２１内の絶縁油温度と変圧器１０の絶縁油温度の温度差により、異常現象の有無を判定する構成としたことにより、周囲温度や変圧器の絶縁油温度の如何に関わらず負荷時タップ切換器２０の異常現象の有無が判定され、負荷時タップ切換器２０の異常現象が監視できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段を負荷時タップ切換器の油槽に取り付けた構成であったが、この実施の形態２では、負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段を負荷時タップ切換器の絶縁油を濾過する油濾過装置に絶縁油を循環させる往路配管に設けた構成である。
図２に実施の形態２の負荷時タップ切換器の監視装置の構成を示す。
図２の構成は、実施の形態１の図１とは、負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段４３を負荷時タップ切換器２０の絶縁油を濾過する油濾過装置３０の循環させる往路配管３５に設けた以外はすべて図１と同一であり、その動作についても同一であり、構成、動作の説明は省略する。

この構成では、負荷時タップ切換器２０の絶縁油温度は油濾過装置の運転中に検出する必要があり、異常現象の監視は、油濾過装置３０の運転時に行われる。負荷時タップ切換器２０の油槽２１内において異常現象がある場合、負荷時タップ切換器２０の油槽２１内の絶縁油は温度上昇しており、油濾過装置３０を循環させると、油濾過装置３０が大気中に設置されているので、冷却されて低下する温度を考慮して判定する必要があるが、負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段４３の取付が容易であり、この監視装置を既設の変圧器に追加する場合に、負荷時タップ切換器２０の加工を行うことなく容易に追設することができる。

実施の形態３．
実施の形態２では、負荷時タップ切換器の絶縁油温度検出手段を絶縁油を油濾過装置に循環させる往路配管に取り付けた構成であったが、
この実施の形態３では、負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段を負荷時タップ切換器の絶縁油を濾過する油濾過装置の濾過槽に設けた構成である。
図３に実施の形態３の負荷時タップ切換器の監視装置の構成を示す。
図３の構成は、実施の形態２の図２とは、負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段４４を油濾過装置３０の濾過槽３１に設けた以外はすべて図１と同一であり、その動作についても同一であり、構成、動作の説明は省略する。

この構成では、負荷時タップ切換器２０の絶縁油温度は油濾過装置の運転中に検出する必要があり、異常現象の監視動作は、油濾過装置３０の運転中に行われる。負荷時タップ切換器２０内において異常現象があった場合、負荷時タップ切換器２０の油槽２１内の絶縁油は加熱されて温度上昇しており、大気中に設置された油濾過装置３０に循環させると、冷却されて低下する温度を考慮して判定する必要があるが、負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段４３の取付が容易であり、また、油濾過装置３０を更新する場合には油濾過装置の製作時から装備することが可能となる。

実施の形態４．
実施の形態１〜３では、監視部５０の構成を、負荷時タップ切換器の油槽２１内の絶縁油温度と変圧器の絶縁油温度を検出し、両者の温度差とその管理基準との比較によって異常現象の判定を行う構成としたが、この実施の形態４は、異常現象の判定を行わず、過去の温度差データを蓄積し、蓄積した温度差データの表示期間を指定し、一覧表表示またはグラフで表示するように構成したものである。

実施の形態４の負荷時タップ切換器の監視装置の構成図を図４に示す。図４の構成は、変圧器１０、負荷時タップ切換器２０および油濾過装置３０は実施の形態１の図１と同一であるので、説明は省略する。
監視部６０は、負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段４１および変圧器絶縁油温度検出手段４２により検出された絶縁油温度をそれぞれディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６１、Ａ／Ｄ変換器６２と、ディジタル信号に変換された負荷時タップ切換器の油槽２１内の絶縁油温度と、変圧器１０の絶縁油温度との温度差を演算して温度差データとして記憶する記憶手段を有する演算部６３と、演算部６３において演算された温度差を記憶手段に記憶して蓄積し、表示部６４に温度差データの表示期間を指定して一覧表表示またはグラフで表示する。

このように構成すると、検出された温度差データの変化の傾向が示されるので、表示された一覧表またはグラフから異常現象の進展を容易に予測することができる。

実施の形態５．
実施の形態４の監視部は、検出された温度差データが表示期間を指定して一覧表表示またはグラフ表示ができるように構成したが、記憶容量の大きな記憶部が必要となる。
実施の形態５は、負荷時タップ切換器２０の構成は実施の形態４の図４の構成とし、監視部６０に検出した温度差データを記憶する記憶部を有する構成とし、温度差データ検出毎に記憶部の温度差データと比較して、検出した温度差データが記憶部に記憶された温度差データよりも大きい場合に、記憶された温度差データを更新し、記憶部６４のデータは常に温度差データの最高値が記憶されているように構成し、表示部６４には温度差の検出値と記憶部に記憶された温度差データの過去最高値を表示部に表示するものである。

この構成では、温度差の検出値と、記憶部に記憶された温度差データの過去最高値を表示部に表示する構成としたことにより、記憶部は記憶容量が少ないものでよくなり、監視部６０の構成が簡素化できる。

この構成においては、表示部に表示される温度データと過去最高値の温度差データは日常点検等により、負荷時タップ切換器２０の内部異常の進展状態が監視され、その進展状態を容易に予測することができる。

実施の形態１の負荷時タップ切換器の監視装置の構成図である。 実施の形態２の負荷時タップ切換器の監視装置の構成図である。 実施の形態３の負荷時タップ切換器の監視装置の構成図である。 実施の形態４の負荷時タップ切換器の監視装置の構成図である。

符号の説明

１０ 変圧器、２０ 負荷時タップ切換器、２１ 油槽、２２ 切換開閉器、
２３ タップ選択器、２４ 限流抵抗器、３０ 油濾過装置、３１ 濾過槽、
３２ 油ポンプ、３５ 往路配管、３６ 復路配管、
４１ 負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段、４２ 変圧器絶縁油温度検出手段、
４３ 負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段、
４４ 負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段、５０ 監視部、
５１，５２ Ａ／Ｄ変換器、５３ 異常判定部、５４ 表示部、６０ 監視部、
６１，６２ Ａ／Ｄ変換器、６３ 演算部、６４ 表示部。

Claims (6)

1. 切換開閉器が収容され、絶縁油が充填された油槽が変圧器に組み込まれた負荷時タップ切換器において、
   上記変圧器に設けられ、上記変圧器の絶縁油温度を検出する変圧器絶縁油温度検出手段と、上記負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油温度を検出する負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段と、上記変圧器の絶縁油温度と、上記負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油温度との温度差を演算し、その温度差によって、上記負荷時タップ切換器の異常状態を判定し、異常と判定されたときに負荷時タップ切換器異常警報を出力する異常判定部および上記判定の結果を表示する表示部を有する監視部とを備えたことを特徴とする負荷時タップ切換器の監視装置。
2. 切換開閉器が収容され、絶縁油が充填された油槽が変圧器に組み込まれた負荷時タップ切換器と、上記負荷時タップ切換器の上記油槽内の絶縁油を濾過する油濾過装置と、上記負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油を上記油濾過装置に循環させる往路配管と、上記油濾過装置で濾過された絶縁油を上記負荷時タップ切換器の油槽に戻す復路配管とを備え、
   上記変圧器に設けられ、上記変圧器の絶縁油温度を検出する変圧器絶縁油温度検出手段と、上記往路配管に設けられ、上記油濾過装置の運転時に上記負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油温度を検出する負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段と、上記変圧器が活線状態で、上記油濾過装置が運転される毎の上記負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油温度と上記変圧器の絶縁油温度との温度差を演算する演算部、演算した温度差によって上記負荷時タップ切換器の異常状態を判定し、異常と判定されたときに負荷時タップ切換器異常警報を出力する異常判定部および上記判定結果を表示する表示部を有する監視部とを備えたことを特徴とする負荷時タップ切換器の監視装置。
3. 切換開閉器が収容され、絶縁油が充填された油槽が変圧器に組み込まれた負荷時タップ切換器と、上記負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油を濾過する油濾過装置と、上記負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油を上記油濾過装置に循環させる往路配管と、上記油濾過装置で濾過された絶縁油を上記負荷時タップ切換器の油槽内に戻す復路配管とを備え、
   上記変圧器に設けられ、上記変圧器の絶縁油温度を検出する変圧器絶縁油温度検出手段と、上記油濾過装置の濾過槽に設けられ、上記油濾過装置運転時に上記負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油温度を検出する負荷時タップ切換器絶縁油温度検出手段と、上記変圧器が活線状態で、上記油濾過装置が運転される毎に上記負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油温度と上記変圧器の絶縁油温度との温度差を演算する演算部、演算した温度差によって上記負荷時タップ切換器の異常状態を判定し、異常と判定されたとき負荷時タップ切換器異常警報を出力する異常判定部および上記判定結果を表示する表示部を有する監視部とを備えたことを特徴とする負荷時タップ切換器の監視装置。
4. 上記監視部は、監視動作を行う毎に、検出された上記変圧器絶縁油温度と負荷時タップ切換器の油槽内絶縁油温度の温度差を温度差データとして記憶する記憶部を有し、上記表示部は表示する期間を指定し、指定した期間の上記記憶部に記憶された温度差データを上記表示部に一覧表表示またはグラフ表示することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の負荷時タップ切換器の監視装置。
5. 上記監視部は、上記負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油温度と上記変圧器の絶縁油温度との温度差を温度差データとして記憶する記憶部を有し、検出された上記負荷時タップ切換器の油槽内の絶縁油温度と上記変圧器の絶縁油温度との温度差が、上記記憶部に記憶された上記温度差データよりも大きな温度差が検出されたときに過去最高値として上記記憶部に記憶された温度差データを更新し、上記表示部に検出された温度差データと上記記憶部に記憶された温度差データの過去最高値とを表示することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の負荷時タップ切換器の監視装置。
6. 上記監視部には、上記油濾過装置の運転開始から所定の時間経過後の上記負荷時タップ切換器の油槽内絶縁油温度および上記変圧器の絶縁油温度を入力することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の負荷時タップ切換器の監視装置。

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