JP2011119589A

JP2011119589A - 変圧器用冷却装置の監視方法及び監視設備

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Publication number: JP2011119589A
Application number: JP2009277660A
Authority: JP
Inventors: Koji Komura; 広司小村; Kunihiko Kakihana; 邦彦柿花
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】冷媒の強制循環の下に作動する変圧器における冷却装置の監視を自動化し得る監視方法及び監視設備を提供する。
【解決手段】冷媒の強制循環の下に作動する変圧器における冷却装置３の監視方法であって、冷却装置３の一部に振動センサ６を取付けて、該振動センサにより検知された冷却装置３の振動状態を監視し、監視する周波数帯域を、変圧器本体１の励磁振動の周波数帯域と異なる帯域とし、通常振動状態と異なる振動状態を検知したときに異常検知信号を発することを特徴とする変圧器用冷却装置の監視方法、及び該方法を実施するための監視設備。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒の強制循環の下に作動する変圧器における冷却装置の監視方法及び監視設備に関する。

変電所等の大容量の変圧器の多くは、冷媒の強制循環の下に作動する。このような変圧器にあっては、変圧器本体は動作部分をほとんど伴わない静止器として機能するが、冷却装置は冷媒を循環させる送油ポンプ等の動作部分を伴う。その結果、冷却装置は、静止器である変圧器本体よりも劣化や不調を生じやすく、頻繁な保守点検を必要とする。

ガス絶縁変圧器の冷却用ポンプについては、その故障発生時に運転切替および通報をする監視システムは提案されているが（例えば特許文献１）、これでは故障を未然に防止することができない。したがって、変電所等においては、通常は作業者が五感により冷却装置の作動状態を感知することにより保守点検を行なっている。特に、ポンプ等の冷却装置の運転状態は作動音に表れるので、作業者はその作動音を聞き取ることにより、正常・異常の判別をすることが多い。

しかしながら、この保守点検方式は作業者に依存しているので、２４時間等の長時間連続運転への対応や、変電所のように多数の設備が散在する場合への対応に多大の労力を必要とする。

特開平５−２８３２４４号公報

これに対処すべく、作動音に基づき作業者が行なう判別を、マイクロフォン等の音響機器で行なうことが考えられるが、作動音は、冷却装置以外に変圧器本体も発している。特に、変圧器本体は壁面積が大きいので作動音が広範囲に放たれ冷却装置の作動音をピックアップする妨げとなる。作業者は熟練に基づき、聞き取り箇所を工夫したり聞き取り時間を長期化することよって、微妙な作動音の変化から異常を察知するが、これを音響機器で代替するのは困難である。

そこで、本発明は、冷媒の強制循環の下に作動する変圧器における冷却装置の監視を自動化し得る監視方法及び監視設備を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するため、冷媒の強制循環の下に作動する変圧器における冷却装置の監視方法であって、冷却装置の一部に振動センサを取付けて、該振動センサにより検知された冷却装置の振動状態を監視し、監視する周波数帯域を、変圧器本体の励磁振動の周波数帯域と異なる帯域とし、通常振動状態と異なる振動状態を検知したときに異常検知信号を発することを特徴とする変圧器用冷却装置の監視方法を提供するものである。

本発明はまた、前記目的を達成するため、冷媒の強制循環の下に作動する変圧器における冷却装置の監視設備であって、冷却装置の一部に取付けられる振動センサと、該振動センサの出力を受けて基準振動状態との比較を行ない、比較する周波数帯域を、変圧器本体の励磁振動の周波数帯域と異なる帯域とし、前記比較において所定値以上の差を検出したときに異常検知信号を出力する監視装置とを備えたことを特徴とする変圧器用冷却装置の監視設備を提供するものである。

本発明に係る監視方法によれば、冷媒の強制循環の下に作動する変圧器における冷却装置に対し、振動センサを取付けて、該振動センサにより検知された冷却装置の振動状態を監視する。したがって、冷却装置の振動状態を直接的に検知することができる。このとき、変圧器本体の励磁作用等による振動も冷却装置まで伝播するが、伝播する振動の強度は、広い壁面から放射される音響に比して遙かに小さい。さらに、本発明方法では、監視する周波数帯域を、変圧器本体の励磁振動の周波数帯域と異なる帯域とするので、変圧器本体からの影響を極力低減させ、冷却装置の振動状態を正確に検知することができる。こうして、通常振動状態と異なる振動状態を検知したときに異常検知信号を発することにより、異常がいち早く検知され、冷却装置が作動上の支障を生じる前に対処することができる。

また、本発明に係る監視設備は、上記方法を実施するために、冷却装置の一部に取付けられる振動センサと、該振動センサの出力を受けて基準振動状態との比較を行ない、比較する周波数帯域を、変圧器本体の励磁振動の周波数帯域と異なる帯域とし、前記比較において所定値以上の差を検出したときに異常検知信号を出力する監視装置とを備えている。したがって、上記方法と同様に、変圧器本体からの影響を極力低減させて、冷却装置の振動状態を正確に検知し、前記比較において所定値以上の差を検出したときに異常検知信号を出力することにより、異常をいち早く知らせ、冷却装置が作動上の支障を生じる前に対処するのを可能にする。

本発明に係る変圧器用冷却装置の監視方法を実施するための監視設備の概略図である。図１に示した監視設備により検出された冷却装置の振動状態を示すグラフである。図２に示したのと同様にして検出された変圧器本体の振動状態を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る変圧器用冷却装置の監視方法を実施するための監視設備の概略図である。

図示の変圧器は、変電所の変電設備として設置された大容量のものであり、変圧器本体１を防音囲い２で囲み、防音囲い２の外部に冷却装置３を支持して構成されている。変圧器本体１は変電設備において通常使用されるものであり、本体の上部にブッシング４を介して高圧電線Ａを接続するようになっている。

変圧器本体１は、内部を冷媒に浸して冷却されるようになっており、冷媒は、本体内から外部へ延びる管路５を通じて循環する。冷却装置３は、管路５の途中に設けられたポンプ３１と、管路５を流れる冷媒から吸熱し外気へ放熱する熱交換機３２と、該熱交換機３２の放熱を促すファン３３とを備えており、これらはケーシング３４内に収められている。冷媒には、通常の変圧器に使用される油または他の冷却用流体を用いることができる。

冷却装置３のケーシング３４には、振動センサ６が取り付けられている。なお、振動センサ６の取付け箇所は、この他、ポンプ３１、ファン３３等の機能部分の１箇所または複数箇所とすることもでき、こうすれば特定の機能部分の異常をより正確に検知することができる。振動センサ６は、加速度ピックアップを用いるのが精度及びコストの点から望ましいが、他の機械式、光学式等の振動センサを用いることもできる。振動センサ６の出力端は配線６１により発信装置６２に接続されており、発信装置６２は、振動センサ６の出力信号を電波として発信する。

変電所の変圧器の場合は、例えば１台の変圧器に８〜１２台の冷却装置が設けられている。複数の冷却装置３に対して監視装置７が共通に設けられており、各冷却装置３の発信装置６２から発せられた電波信号を受信する。監視装置７には、予め冷却装置３の正常運転時の振動状態を示す信号のデータが基準振動データとして格納されている。そして、監視装置７は、発信装置６２から受けた信号を基準振動データと比較し、両信号間に所定値以上の差を検出したときに異常検知信号を出力する。この基準となる「所定値の差」は、例えば作動上の支障へと進行するような振動状態との差として規定することができ、そのような振動状態を予め実験的または経験的に知ることにより設定することができる。

両信号の比較は、例えば、振動状態を示すデジタル信号を周波数分析した値で比較することができ、これには高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用することができるが、時間経過情報を取り込むことができるウェーブレット変換が使用上有利である。

図２は、図１に示した監視設備により検出された冷却装置の振動状態を示すグラフである。ここでは、振動センサ６はポンプ３１のケーシング部に取り付けられている。グラフは縦軸に周波数（１目盛りが１kHz）、横軸に時間（１目盛りが 0.0001秒）を示し、振動の強度はグラフ上の明度（強度が高いほど黒色に近い）で示している。この図は、監視設備のディスプレーに示された画像を図面化したものである。このグラフから明らかなように、ポンプ３１の振動は、２０００Hzの帯域で最も振動強度が高い。ポンプ３１については、この通常振動状態を基準振動状態として監視をしながら、周波数、強度、時間的強度変化等について、基準振動状態と異なった振動状態の発生があれば、異常検知信号を出力する。

比較する周波数帯域は、変圧器本体１の励磁振動の周波数帯域と異なる帯域とする。これにより、正確な検知が可能となる。すなわち、冷却装置３には、変圧器本体１の励磁作用等による振動も冷却装置まで伝播するが、伝播は管路５や冷却装置支持構造等の限られた部分のみで行なわれる。その結果、伝播する振動の強度は、広い壁面から放射される音響に比して遙かに小さい。さらに、周波数の比較帯域を、変圧器本体の励磁振動の周波数帯域と異ならせることにより、変圧器本体からの影響を極力低減させ、冷却装置３の振動状態を正確に検知することができる。周波数帯域をこのよう限定は、例えばバンドパスフィルターを周波数分析機に適用することによって行なうことができる。

図３は、変圧器本体１の壁面に振動センサ（加速度ピックアップ）を取付け、図２の場合と同様にして検出された振動状態を示すグラフである。このグラフから明らかなように、変圧器本体１は、２００Hz近辺の周波数帯域で最も振動強度が高い。したがって、監視の際に検知する振動の周波数帯域を、２００Hz近辺と異なる周波数とすることにより、変圧器本体１の振動の影響を極力低減することができる。

監視装置７を設置する形態としては、１台の変圧器に１台の監視装置を設ける他、複数台の変圧器または複数の変電所に対して共通の１台の監視装置を設ける等、多様な設置形態とすることができる。また、変圧器または変電所が複数の場合には、各変圧器または変電所を通信ネットワークで結んで監視装置を機能させるのが望ましい。

監視装置７が出力する異常検知信号に基づいて、変電所等では、作業者に光や音で通報すると共に、運転状況の記録、継続監視の始動、監視頻度の増加等の制御を行なうことができる。また、異常検知信号が継続して発せられたり、高い頻度で発せられる状況となったときに、より高い危険度を知らせる信号を発するようにすることもできる。

こうして、冷却装置の監視を自動化し、早期に異常を知ることにより、冷却装置の作動に支障が生じる前に、作動の調整、部品の交換等、軽微な補修で異常状態を解消することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、監視対象とする変圧器は、冷媒の強制循環の下に作動する変圧器であれば、変電所のもの以外のものも含まれる。

１：変圧器本体
３：冷却装置
５：管路
６：振動センサ
７：監視装置
３１：ポンプ
３２：熱交換機
３３：ファン
３４：ケーシング

Claims

冷媒の強制循環の下に作動する変圧器における冷却装置の監視方法であって、冷却装置の一部に振動センサを取付けて、該振動センサにより検知された冷却装置の振動状態を監視し、監視する周波数帯域を、変圧器本体の励磁振動の周波数帯域と異なる帯域とし、通常振動状態と異なる振動状態を検知したときに異常検知信号を発することを特徴とする変圧器用冷却装置の監視方法。
前記振動センサによる検知対象が、冷却装置における冷媒循環用のポンプの振動状態であることを特徴とする請求項１の監視方法。
前記振動センサによる検知対象が、冷却装置における熱交換機用のファンの振動状態であることを特徴とする請求項１の監視方法。
冷媒の強制循環の下に作動する変圧器における冷却装置の監視設備であって、冷却装置の一部に取付けられる振動センサと、該振動センサの出力を受けて基準振動状態との比較を行ない、比較する周波数帯域を、変圧器本体の励磁振動の周波数帯域と異なる帯域とし、前記比較において所定値以上の差を検出したときに異常検知信号を出力する監視装置とを備えたことを特徴とする変圧器用冷却装置の監視設備。