JP2011082275A - 電気機器管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】植物油を用いた電気機器の長寿命化を図り得る電気機器管理システムを提供する。
【解決手段】構成部品が収容されるタンク２内に絶縁液体としての菜種油４を注入した変圧器１の管理システム１０は、菜種油４の水分量を検出する水分センサ８ａ，８ｂと、水分センサ８ａ，８ｂにより検出された水分量が所定の警報閾値以上となる場合に、これを報知する警報を出力する警報出力手段２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、構成部品が収容される容器内に絶縁液体としての植物油を注入した電気機器の管理システムに関する。

従来、絶縁液体としての植物油を注入した電気機器としては、下記特許文献１に示すように、変圧器の内部に酸化防止剤を添加した植物油を注入した変圧器が知られている。

かかる変圧器では、空気中の酸素が溶け込んだ水分が植物油に吸収されたとしても、酸化防止剤により植物油の酸化が抑制されるため、酸化による植物油の劣化を抑え、ひいては植物油の交換寿命を延長し得る。

特表２０００−５０２４９３号公報

上記のように酸化防止剤を植物油に溶解させることで植物油自体の劣化を抑えることは可能であるが、植物油に吸収された水分は当該植物油中に存在し続ける。そのため、植物油中に吸収された水分が電気機器の構成部品に作用することにより、当該構成部品の劣化を招く（例えば、変圧器の絶縁紙に吸収されて当該絶縁紙を劣化させ強度の低下を招く）こととなり、結果として電気機器自体の長寿命化を図ることが困難となってしまう。

以上の事情に鑑みて、本発明は、植物油を用いた電気機器の長寿命化を図り得る電気機器管理システムを提供することを目的とする。

第１発明の電気機器管理システムは、構成部品が収容される容器内に絶縁液体としての植物油を注入した電気機器管理システムであって、前記植物油中の水分量を検出する水分量検出手段と、前記水分量検出手段により検出された水分量が、前記電気機器のメンテナンスを必要とする警報閾値以上となる場合に警報を出力する警報出力手段とを備えることを特徴とする。

第１発明の電気機器管理システムによれば、絶縁液体としての植物油に含まれる水分量が水分量検出手段により検出され、検出された植物油中の水分量が当該電気機器のメンテナンスを必要とする警報閾値以上の場合に警報が出力される。

そのため、当該電気機器の不具合により植物油中に水分が多量に吸収された場合のほか、植物油中に水分が徐々に吸収されて当該植物油中の水分量が変化した場合にも、これを検出することができる。そして、警報出力によりユーザにメンテナンスの必要を認識させることができ、ユーザが適切なメンテナンスを実施することで当該電気機器の長寿命化を図り得る。

第２発明の電気機器管理システムは、第1発明の電気機器管理システムにおいて、前記警報閾値は、前記電気機器のメンテナンスとして前記植物油の脱気処理を必要とする第１警報閾値であり、前記警報出力手段は、前記水分量検出手段により検出された水分量が前記第１警報閾値以上となる場合に、これを報知する第１警報を出力することを特徴とする。

第２発明の電気機器管理システムによれば、植物油中に水分が含まれる場合でも、その水分量が然程多くない場合には脱気処理により、当該植物油の再利用が可能であることに着目して、警報閾値として、前記植物油の脱気処理を必要とする第１警報閾値が設定される。そして、植物油中の水分量が当該第１警報閾値以上となる場合には第１警報が出力される。

そのため、植物油中の水分量が脱気処理を必要とする状態に変化した場合にもこれを確実に検出することができる。そして、第１警報出力によりユーザに脱気処理のトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで当該電気機器の長寿命化を図り得る。

第３発明の電気機器管理システムは、第１発明の電気機器管理システムにおいて、前記警報閾値は、前記電気機器の不具合を示す第２警報閾値であり、前記警報出力手段は、前記水分量検出手段により検出された水分量が前記第２警報閾値以上となる場合に、これを報知する第２警報を出力することを特徴とする。

第３発明の電気機器管理システムによれば、植物油中に水分が徐々に吸収されて当該植物油中の水分量が変化する経年変化が緩やかであることに着目し、警報閾値として、当該経年変化ではあり得ない第２警報閾値が設定される。そして、植物油中の水分量が当該第２警報閾値以上の場合には第２警報が出力される。

そのため、経年変化ではあり得ない、当該電気機器の不具合に起因する植物油中に水分量の変化を確実に検出することができる。そして、第２警報出力によりユーザに当該機器の点検のためのトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで当該電気機器の長寿命化を図り得る。

第４発明の電気機器管理システムは、第１〜第３発明のいずれかの電気機器管理システムにおいて、前記水分量検出手段により検出された水分量を積算した累積水分量を算出する累積水分量算出手段を備え、前記警報出力手段は、前記累積水分量算出手段により算出された累積水分量が、前記植物油の交換を必要とする第３警報閾値以上となる場合に、これを報知する第３警報を出力することを特徴とする。

第４発明の電気機器管理システムによれば、累積水分量算出手段により、現時刻までの水分量の経時変化を積算した予測累積水分量が算出される。かかる予測累積水分量は、植物油中の水分が当該電気機器の構成部品に作用して該構成部品の劣化を招くことから、当該電気機器の予測寿命に対応している。

そのため、予測累積水分量に基づくことで、かかる予測寿命に鑑みて、現在までの水分量の推移が、脱気処理よりも確実に植物油中の水分量をほぼ０にする必要がある場合、すなわち、植物油の交換を必要とする場合に、これを確実に検出することができる。そして、第３警報出力によりユーザに植物油の交換のトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで当該電気機器の長寿命化を図り得る。

電気機器管理システムの全体的な構成を示す構成図。 電気機器管理システムの警報処理手順を示すフローチャート。 電気機器管理システムにおける処理内容を示す説明図。

図１を参照して、本実施形態の電気機器管理システムについて説明する。電気機器管理システムは、電気機器の管理としての変圧器１の管理システム１０であって、例えば、変電所の制御室内の配電盤に設けられる。

変圧器１は、図１に模式的に示すように、タンク２（本発明の容器に相当する）内に、構成部品である変圧器本体３を収容し、内部に絶縁液体としての菜種油４を注入含浸した状態で上部隔壁５により密封された構造となっている。変圧器本体３は、鉄心３ａに一次、二次のコイル３ｂを巻装して構成されている。

また、上部隔壁５には、これを貫通するようにブッシング６が設けられており、ブッシング６の先端部の端子部６aを介して図示しない電線が接続される。

タンク２内の側方には、タンク２の上側と下側とを連通するバイパス管路７が設けられている。タンク２内の菜種油４は、タンク２の上側と下側の温度差によりタンク２内を自然循環するため、これに応じてバイパス管路７内の菜種油４も滞留することなく絶えずバイパス管路７内を循環している。

バイパス管路７の上側および下側位置には、それぞれバイパス管路７内の菜種油４に含まれる水分量を計測する水分センサ８ａ，８ｂが設けられている。水分センサ８ａ，８ｂは、その先端素子部に平行板コンデンサ（板状電極）を有し、この電極間の静電容量（誘電率）を図示しないコントローラを介して水分量に変換することで、当該菜種油４中の水分量（ｐｐｍ）を検出する。

管理システム１０は、警報出力手段２０と、累積水分量算出手段３０と、警報出力手段２０から出力された警報をユーザに報知する報知手段としてのＬＥＤ４１およびスピーカ４２とを備える。警報出力手段２０は、水分センサ８ａ，８ｂにより検出された水分量等に基づいて、所定の警報処理を行う。累積水分量算出手段３０は、水分センサ８ａ，８ｂにより検出された逐次検出された水分量にこの検出周期（サンプリング周期）を乗算した値を積算した予測累積水分量を算出する。

具体的に、警報出力手段２０は、水分量認識部２１と、判定閾値設定部２２と、判定処理部２３とを備える。

水分量認識部２１は、水分センサ８ａ，８ｂにより検出された水分量を逐次取得し、取得した水分量を図示しないメモリに記憶する。

判定閾値設置部２２は、水分量認識部２１により取得された水分量に対して、後述する第１〜第２警報閾値を設定可能に構成されると共に、累積水分量算出手段３０により算出された予測累積水分量に対して、後述する第３警報閾値を設定可能に構成される。なお、第１〜第３警報閾値は、図示しないトリマー等により設定されてもよく、図示しない入力手段（キーボード等）により設定されてもよい。

ここで、第１警報閾値は、水分量認識部２１により取得された水分量が菜種油４の脱気処理を必要とするか否かを判定する判定閾値Ｘ（ｐｐｍ）であり、第２警報閾値は、当該水分量が変圧器１の不具合に対して変圧器１の点検を必要とするか否かを判定する判定閾値Ｙ（ｐｐｍ）であり、判定閾値Ｘと判定閾値Ｙの大小関係は、Ｙ＞Ｘとなっている。また、第３警報閾値は、累積水分量算出手段３０により算出された予測累積水分量が、菜種油４の交換を必要とするか否かを判定する判定閾値Ｚ（ｐｐｍ・ｔ）である。

判定処理部２３は、水分センサ８ａ，８ｂにより検出された水分量が、判定閾値設定部２２により設定された第１警報閾値以上か否かを判定し、第１警報閾値以上の場合に脱気処理警報（本発明の第１警報に相当する）を出力すると共に、第２警報閾値以上か否かを判定し、第２警報閾値以上の場合に点検警報（第２警報に相当する）を出力する。

また、判定処理部２３は、累積水分量算出手段３０により算出された予測累積水分量が、判定閾値設定部２２により設定された第３警報閾値以上か否かを判定し、第３警報閾値以上の場合に油交換警報（本発明の第３警報に相当する）を出力する。

具体的に、累積水分量算出手段３０は、累積水分量算出処理部３１を備え、累積水分量算出処理部３１は、図示しないメモリに記憶された水分量の各データに、水分センサ８ａ，８ｂの検出周期（サンプリング周期）を乗算した値を積算した予測累積水分量を算出する。

ＬＥＤ４１は、例えば、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）により構成され、警報出力手段２０から出力された警報に応じて、対応する１つのＬＥＤを点灯させることで、警報内容をユーザに視覚的に認識させ得る。

スピーカ４２は、警報出力手段２０から出力された警報に応じたブザーや音声を出力する警報内容をユーザに聴覚的に認識させ得る。

なお、管理システム１０を構成する各手段や処理部は、ＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭ等のハードウェアにより構成されているが、これらの各手段は共通のハードウェアによって構成されていてもよく、これらの各手段の一部又は全部が、異なるハードウェアによって構成されていてもよい。

次に、図２を参照して、本実施形態の管理システムによる警報出力方法について説明する。

まず、警報出力手段２０の水分量認識部２１が、水分センサ８ａ，８ｂにより検出された水分量を取得する（ＳＴＥＰ１１）。ここで、水分量認識部２１は、水分センサ８ａ，８ｂのいずれか一方の出力値をそのまま用いてもよいが、水分量の検出精度を向上させるために、各水分センサ８ａ，８ｂの出力値の平均値を水分量として用いることが好ましい。

次いで、警報判定処理部２３は、ＳＴＥＰ１１で取得した水分量が、第１警報閾値であるＸ（ｐｐｍ）以上であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ１２）。そして、この判定が“ＮＯ”である場合には再びＳＴＥＰ１１にリターンし、“ＹＥＳ”であれば、脱気処理警報を出力する（ＳＴＥＰ１３）。

例えば、菜種油４の水分量の検出値が、図３（ａ）に示すような時系列データの場合には、時刻ｔ（現時刻）における水分量は、第１警報閾値Ｘを超えているため、警報判定処理部２３によるＳＴＥＰ１２の判定処理により、警報出力手段２０から脱気処理警報が出力される。

警報出力手段２０から脱気処理警報が出力されると、これに応じてＬＥＤ４１が点灯すると共に、スピーカ４２から脱気処理が必要である旨の音声アナウンスが出力される。これにより、ユーザは、変圧器１内の菜種油４は、油中の水分量が若干高まってきており、真空ポンプ等による脱気処理により油中の水分量を低減させる必要があることを認識することができる。すなわち、ユーザに脱気処理のトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで変圧器１の長寿命化を図り得る。

次に、累積水分量算出手段３０の累積水分量算出処理部３１が、図示しないメモリに記憶された水分量の現在までの積算値である予測累積水分量を算出する（ＳＴＥＰ１４）。

そして、警報判定処理部２３は、ＳＴＥＰ１４で算出された予測累積水分量が、第３警報閾値であるＺ（ｐｐｍ・ｔ）以上であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ１５）。そして、この判定が“ＹＥＳ”である場合には、油交換警報を出力する（ＳＴＥＰ１６）。

ここで、予測累積水分量は、水分量データの過去値の積算値となるため、図３（ｂ）に斜線で示すように、水分量の経時変化曲線により囲まれた面積Ｓに相当する。補足すると、菜種油４中の水分は、変圧器１の構成部品（例えば、絶縁紙等）に作用して該構成部品の劣化を招くことから、面積Ｓ（予測累積水分量）が大きいほど変圧器１の寿命の予測値は短くなり、面積Ｓが小さいほど変圧器１の寿命の予測値は長くなる。

そして、この面積Ｓが、第３警報閾値Ｚ以上となっているか否かが、ＳＴＥＰ１６で判定される。図３（ｂ）に示す場合には、予測累積水分量（面積Ｓ）は、然程大きくなく、第３警報閾値を下回っている。結局、この場合、図中に仮想線で示すように、耐用年数Ｔまで変圧器１を使用しても、トータルの予測累積水分量（面積Ｓ＋Ｓ´）は、耐用年数Ｔに対応したある一定の値を下回ることになる。

一方、図３（ｃ）に示すように、例えば、不十分な脱気処理が繰り返し行われているような場合には、予測累積水分量（面積Ｓ）が大きく、第３警報閾値を超えてしまっている。

このような場合に、警報出力手段２０から油交換警報を出力されると、これに応じてＬＥＤ４１が点灯すると共に、スピーカ４２から菜種油の交換が必要である旨の音声アナウンスが出力される。これにより、ユーザは、変圧器１内の菜種油４の交換が必要であることを認識することができる。すなわち、ユーザに菜種油４の交換のトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで変圧器１の長寿命化を図り得る。

具体的に、図３（ｃ）に示す場合には、時刻ｔで菜種油４の交換を行うことで（通常、油の交換と併せて変圧器１の点検・整備が行われる）、脱気処理よりも確実に菜種油４の水分量をほぼ０にすることができ、図中に仮想線で示すように、耐用年数Ｔまで変圧器１を使用しても、トータルの予測累積水分量（面積Ｓ＋Ｓ´）は、耐用年数Ｔに対応したある一定の値を下回らせることができる。

一方、ＳＴＥＰ１５の判定が“ＮＯ”である場合には、警報判定処理部２３は、ＳＴＥＰ１１で取得した水分量が、第２警報閾値であるＹ（ｐｐｍ）以上であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ１７）。そして、この判定が“ＮＯ”である場合には再びＳＴＥＰ１１にリターンし、“ＹＥＳ”であれば、点検（不具合）警報を出力する（ＳＴＥＰ１８）。

例えば、前記図３（ａ）に示すような時系列データの場合には、時刻ｔ（現時刻）における水分量は、第２警報閾値Ｙを超えているため、警報判定処理部２３によるＳＴＥＰ１７の判定処理により、警報出力手段２０から脱気処理警報と併せて点検警報が出力される。

警報出力手段２０から点検警報が出力されると、これに応じてＬＥＤ４１が点灯すると共に、スピーカ４２から点検が必要である旨の音声アナウンスが出力される。これにより、ユーザは、経年変化ではあり得ない、変圧器１の不具合に起因する菜種油４に水分量の変化を認識することができる。すなわち、ユーザに変圧器１の点検のためのトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで変圧器１の長寿命化を図り得る。

以上詳しく説明したように、本実施形態の管理システム１０によれば、変圧器１の不具合により菜種油４に水分が多量に吸収された場合のほか、菜種油４に水分が徐々に吸収されてその水分量が変化した場合にもこれを確実に検出することができる。そして、これらの菜種油４の水分量の変化に応じた警報を出力することで、ユーザにメンテナンスのトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで変圧器１の長寿命化を図り得る。

尚、本実施形態では、図２において、第１〜第３警報閾値についてすべて判定を行ったが（ＳＴＥＰ１２，１５，１７）、第１〜第３警報閾値の一部についてのみ判定を行うようにしてもよい。

また、本実施形態において、絶縁油としての植物油を、菜種油として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、大豆油、ヒマワリ油、綿実油、オリーブ油、ベニバナ油、ホホバ油、レスケレラ油およびベロニア油等であってもよい。

１…変圧器、２…タンク（容器）、３…変圧器本体、４…菜種油（植物油）、７…バイパス管路、８ａ，８ｂ…水分センサ（水分量検出手段）、１０…管理システム、２０…警報出力手段、３０…累積水分量算出手段。

Claims (4)

1. 構成部品が収容される容器内に絶縁液体としての植物油を注入した電気機器の管理システムであって、
   前記植物油中の水分量を検出する水分量検出手段と、
   前記水分量検出手段により検出された水分量が、前記電気機器のメンテナンスを必要とする警報閾値以上となる場合に、これを報知する警報を出力する警報出力手段と
   を備えることを特徴とする電気機器管理システム。
2. 請求項１記載の電気機器管理システムにおいて、
   前記警報閾値は、前記電気機器のメンテナンスとして前記植物油の脱気処理を必要とする第１警報閾値であり、
   前記警報出力手段は、前記水分量検出手段により検出された水分量が前記第１警報閾値以上となる場合に、これを報知する第１警報を出力することを特徴とする電気機器管理システム。
3. 請求項１記載の電気機器管理システムにおいて、
   前記警報閾値は、前記電気機器の不具合を示す第２警報閾値であり、
   前記警報出力手段は、前記水分量検出手段により検出された水分量が前記第２警報閾値以上となる場合に、これを報知する第２警報を出力することを特徴とする電気機器管理システム。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の電気機器管理システムにおいて、
   前記水分量検出手段により検出された水分量を積算した累積水分量を算出する累積水分量算出手段を備え、
   前記警報出力手段は、前記累積水分量算出手段により算出された累積水分量が、前記植物油の交換を必要とする第３警報閾値以上となる場合に、これを報知する第３警報を出力することを特徴とする電気機器管理システム。
   

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