JP2014006191A - Soundness diagnostic method of transformer, soundness diagnostic device thereof, and soundness diagnostic program thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変圧器の健全性診断方法、健全性診断装置及び健全性診断プログラムに関する。さらに詳述すると、本発明は、変圧器における巻線のレアショートやターン間短絡の有無の判定に用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to a transformer health diagnostic method, a health diagnostic device, and a health diagnostic program. More specifically, the present invention relates to a technique suitable for use in determining the presence or absence of a rare short circuit or short circuit between turns in a transformer.
電力流通設備の維持管理におけるコスト低減の要請や循環型社会形成のための産業廃棄物低減の要請から、配電用柱上変圧器のリユースが行われている。非特許文献1では、変圧器巻線部の再利用判定基準として、(1)焼損又は巻線の汚れなどの異常の有無,(2)導通(断線)の有無又は絶縁抵抗の値の良否,(3)巻線修理履歴が2回以上ある場合は巻替えの要否の三項目を紹介している。また、雷などでヒューズ切れが発生した場合にも同様の試験が行われることがある。
In response to demands for cost reduction in maintenance and management of power distribution facilities and industrial waste reduction for the formation of a recycling-oriented society, reuse of pole transformers for power distribution has been carried out. In
しかしながら、上記の試験では柱上変圧器の異常として問題になる巻線のレアショートやターン間短絡を検出することができない。また、柱上変圧器の健全性の診断は、手間を低減するためや柱上変圧器内への水分の混入を防ぐためにも柱上変圧器の上蓋を開閉することなく実施できることが望ましく、さらに、手間の低減や作業時間の短縮及び柱上変圧器の配電柱からの取外しや再設置作業による障害の誘発を防止するために配電柱上に架線されたままの状態で実施できることが望ましい。なお、変圧器の鉄心に巻かれた巻線の層のことをレア(layer)といい、レア間が短絡した状態をレアショートや層間短絡という。 However, in the above test, it is not possible to detect rare shorts of windings or shorts between turns, which are problematic as abnormalities of pole transformers. In addition, it is desirable that diagnosis of the soundness of the pole transformer can be performed without opening and closing the top cover of the pole transformer in order to reduce labor and to prevent moisture from entering the pole transformer. It is desirable that the work can be carried out in a state of being overlaid on the power distribution column in order to reduce labor and shorten the work time and to prevent the failure due to the removal or re-installation work of the pole transformer from the power distribution column. Note that the layer of the winding wound around the iron core of the transformer is called a layer, and a state where the layers are short-circuited is called a rare short or an interlayer short circuit.
配電用柱上変圧器のレアショートの有無を判定する従来の方法としては、例えば、変圧器の巻線に周波数の異なる交流電圧を順次印加して周波数の異なる交流電圧に対する変圧器の励磁電流を測定し、測定された励磁電流値の近似曲線を1階微分し、微分値が正の場合に短絡無しと判定し、微分値が負の場合に短絡有りと判定するものがある(特許文献1)。 As a conventional method for determining the presence or absence of a rare short in a distribution pole transformer, for example, an alternating voltage having a different frequency is sequentially applied to the windings of the transformer, and the exciting current of the transformer with respect to the alternating voltage having a different frequency is used. A first-order differentiation is performed on the approximate curve of the measured excitation current value. When the differential value is positive, it is determined that there is no short circuit, and when the differential value is negative, it is determined that there is a short circuit (Patent Document 1). ).
また、変圧器巻線の異常診断手法として周波数応答解析(Frequency Response Analysis:FRA)がある。周波数応答解析では、正弦波の電気的信号(例えば電圧)を入力して出力信号(例えば電流)の振幅の測定を数十〔Hz〕から数〔MHz〕まで周波数を変化させながら行って伝達関数(例えばインピーダンス)を求める。伝達関数は漏れインダクタンスや対地容量や巻線間容量などの電気定数によって共振を示すものであるところ、変圧器巻線に異常があればこれらの電気定数が変化して伝達関数(具体的には例えば共振周波数)が変化する。そして、周波数応答解析では、変圧器が健全状態である時に測定しておいた伝達関数と比較してその変化の有無で変圧器巻線の異常を診断する。 Further, there is a frequency response analysis (FRA) as a method for diagnosing abnormality of a transformer winding. In frequency response analysis, a sinusoidal electrical signal (eg, voltage) is input and the amplitude of the output signal (eg, current) is measured while changing the frequency from several tens [Hz] to several [MHz]. (For example, impedance) is obtained. The transfer function shows resonance by electrical constants such as leakage inductance, ground capacitance, and interwinding capacitance. If there is an abnormality in the transformer winding, these electrical constants change and the transfer function (specifically, For example, the resonance frequency) changes. In the frequency response analysis, the abnormality of the transformer winding is diagnosed by the presence or absence of the change compared with the transfer function measured when the transformer is in a healthy state.
しかしながら、特許文献1のレアショート有無判定方法では、300〜2000〔Hz〕の広範囲に亘って周波数を掃引して電流を測定する装置が必要であると共に数百点(数百の周波数)での測定が必要であり、コスト並びに多大な手間と時間とがかかるという問題がある。特に、配電用柱上変圧器は非常に多数設置されているので、配電用柱上変圧器を対象にした場合には特許文献1のレアショート有無判定方法は汎用性が高いとは言えない。
However, the method for determining the presence or absence of rare short in
また、周波数応答解析も、数十〔Hz〕から数〔MHz〕まで周波数を変化させて測定を行う必要があり、コスト並びに多大な手間と時間とがかかる。実際に、周波数応答解析は配電・変電クラスよりも大型の変圧器に対して専ら適用されており、設置数が非常に多い配電用柱上変圧器への適用例はない。 Further, the frequency response analysis also needs to be performed by changing the frequency from several tens [Hz] to several [MHz], which is costly and takes much time and effort. In fact, frequency response analysis is applied exclusively to transformers larger than the distribution / transformation class, and there is no application example to distribution pole transformers with a very large number of installations.
そこで、本発明は、変圧器の上蓋を開閉することなく且つ汎用装置のみによって、さらに、配電柱上に架線されたままの状態で実施可能で手間が少なく短時間で変圧器における巻線の異常の有無を判定することができる変圧器の健全性診断方法、健全性診断装置及び健全性診断プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can be carried out without opening and closing the top cover of the transformer and using only a general-purpose device, while being kept on the power distribution pole, and can be carried out in a short time with less trouble. It is an object of the present invention to provide a transformer health diagnosis method, a health diagnosis device, and a health diagnosis program that can determine the presence or absence of a fault.
本発明者は、変圧器の上蓋を開閉することなく且つ汎用装置のみによって、さらに、配電柱上に架線されたままの状態で実施可能な変圧器の健全性評価方法の検討を行う中で、柱上変圧器の或る一点の周波数のみのインピーダンスのインダクタンス分を測定することで変圧器の巻線の異常の有無を判定することができることを突き止めた。本発明に特有のこの技術的思想の妥当性を検証するための試験(以下、検証試験と呼ぶ)を以下に説明する。 The present inventor examines a method for evaluating the soundness of a transformer that can be carried out without opening and closing the upper lid of the transformer and using only a general-purpose device while still being wired on a power distribution pole. It was found that the presence or absence of abnormality in the winding of the transformer can be determined by measuring the inductance of the impedance of only one frequency of the pole transformer. A test for verifying the validity of this technical idea unique to the present invention (hereinafter referred to as a verification test) will be described below.
まず、本発明が診断対象とし得る柱上変圧器の設置状態の例を図3に示す。配電柱上に架線された柱上変圧器1には1次巻線側(高圧側)にカットアウト4が通常は設置されており、1次巻線を開放とすることは容易で手間をかけることなくできる。なお、図中の符号2は配電用変圧器インダクタンスである。
First, the example of the installation state of the pole transformer which can be made into a diagnostic object by this invention is shown in FIG.
一方、2次巻線側(低圧側)は需要家(負荷)3に直接結線されており、これを切り離すには多大な労力を必要とする。このため、本発明では、2次巻線を負荷3に接続したままの状態で変圧器の健全性の診断を行う。
On the other hand, the secondary winding side (low voltage side) is directly connected to the customer (load) 3, and a great deal of labor is required to disconnect it. For this reason, in the present invention, the soundness of the transformer is diagnosed while the secondary winding remains connected to the
ただし、2次巻線側には負荷3が接続されているため、2次巻線側から何らかの測定を行って診断を行うことは困難である。そこで、本発明では、1次巻線側からインピーダンス測定を行う。そして、このとき、負荷3の接続状況は実際には様々であるので、2次巻線側の負荷の状態を一定にするために2次巻線側は短絡して測定を行う。なお、2次巻線側を短絡することに関しては、変圧器の構造などに鑑みて作業上の困難はない。
However, since the
また、本発明が診断対象とし得る柱上変圧器の巻線構造の例を図4に示す。この柱上変圧器は、1次巻線6Aのレアが鉄心8の左右それぞれに12枚で合わせて24枚巻かれていると共に、2次巻線6Bのレアが鉄心8の左右それぞれに2枚で合わせて4枚巻かれている。なお、図中の符号7はタップ盤を表し、符号H+,HL2,3 +〜HL10,11 +,H−,HL2,3 −〜HL10,11 − は各レアの端子を表し、符号HL12 +,HL12 − は変圧器としての1次側端子(高圧ブッシングとも呼ばれる)を表し、符号L+,L− は変圧器としての2次側端子(低圧ブッシングとも呼ばれる)を表し、符号Oはアース端子を表す。
Moreover, the example of the coil | winding structure of the pole transformer which can be made into a diagnostic object by this invention is shown in FIG. In this pole transformer, 24 rare coils of the primary winding 6A are wound on each of the left and right sides of the
検証試験では、1次巻線6A間(即ち、1次側端子HL12 +とHL12 −との間)に何も接続しない状態即ち1次巻線6Aを開放状態にすると共に2次巻線6B間(即ち、2次側端子L+とL−との間)を短絡した状態でインピーダンスを測定する。 In the verification test, nothing is connected between the primary windings 6A (that is, between the primary side terminals H L12 + and H L12 − ), that is, the primary winding 6A is opened and the secondary winding inter 6B (i.e., secondary-side terminals L + and L - between) measuring the impedance in a state in which short-circuited.
そして、例えば図4に巻線構造を示す変圧器のように、変圧器の1次巻線6Aの各レアには端子(H+,HL2,3 +〜HL10,11 +,H−,HL2,3 −〜HL10,11 −)が設けられており、隣接する二つのレアの端子同士を短絡することでレアショートを模擬することができる。そこで、1次巻線6Aの各レアの端子を短絡させない場合と短絡させた場合とでインピーダンスの測定を行う。なお、測定周波数は110〔Hz〕とする(なお、この測定周波数110〔Hz〕はあくまでも検証試験で用いた測定周波数であり、本発明における測定周波数がこれに限定されるものではない)。 And, for example, like the transformer shown in FIG. 4, each rare of the primary winding 6A of the transformer has terminals (H + , H L2,3 + to H L10,11 + , H − , H L2,3 − to H L10,11 − ) are provided, and a short circuit can be simulated by short-circuiting two adjacent rare terminals. Therefore, impedance measurement is performed when each rare terminal of the primary winding 6A is not short-circuited and when short-circuited. Note that the measurement frequency is 110 [Hz] (note that this measurement frequency 110 [Hz] is only the measurement frequency used in the verification test, and the measurement frequency in the present invention is not limited to this).
変圧器が正常である状態に対応する1次巻線6Aの各レアの端子(H+,HL2,3 +〜HL10,11 +,H−,HL2,3 −〜HL10,11 −)を短絡させない場合と、レアショートが発生している状態に対応する1次巻線6Aの各レアの端子を短絡させた場合とのそれぞれの測定によって得られたインピーダンスの抵抗分の値とインダクタンス分の値とを表1に示す。また、表1には、当該変圧器についての工場出荷試験での短絡インピーダンス測定結果を合わせて示す。 Each rare terminal (H + , H L2,3 + to H L10,11 + , H − , H L2,3 − to H L10,11 − corresponding to the state where the transformer is normal ) And the inductance value of the impedance obtained by the respective measurements and the inductance when the respective rare terminals of the primary winding 6A corresponding to the state where the rare short occurs are short-circuited. Table 1 shows the minute values. Table 1 also shows the short-circuit impedance measurement results in the factory shipment test for the transformer.
表1から、正常状態について、インピーダンスの抵抗分は測定温度の影響によって測定値と工場試験値とで大きく異なり、一方で、インピーダンスのインダクタンス分は測定値と工場試験値とで略一致していることが確認される。このことから、インピーダンスのインダクタンス分をレアショートなどの巻線異常の診断の指標とする場合には正常状態のデータとして工場試験データを利用できることが知見される。 From Table 1, in the normal state, the impedance resistance is greatly different between the measured value and the factory test value due to the influence of the measurement temperature, while the impedance inductance is substantially the same between the measured value and the factory test value. That is confirmed. From this, it is found that factory test data can be used as normal state data when the inductance of the impedance is used as an index for diagnosis of winding abnormality such as rare short.
なお、周波数応答解析において同一設計の変圧器であれば伝達関数が一致することが知られているので、個々の変圧器各々について工場試験データを把握する必要はなく、変圧器の設計毎(具体的には、定格容量及び設計変更の年代毎)に初期値(工場試験データ)を調査してデータベースとして保持するようにすれば良い。 In addition, it is known that the transfer functions are the same for transformers of the same design in the frequency response analysis, so it is not necessary to grasp the factory test data for each individual transformer. Specifically, the initial value (factory test data) may be investigated and stored as a database for each rated capacity and design change age.
そしてまた、表1から、正常状態とレアショート状態とでインピーダンスのインダクタンス分を比較すると、正常状態に対してレアショート状態の方が6%強小さいことが確認される。このことから、診断時におけるインピーダンスのインダクタンス分を検証する(即ち、初期値(工場試験値)と比較する)ことによってレアショートの発生の有無の判定が可能であることが知見される。 Further, from Table 1, when comparing the inductance inductance in the normal state and the rare short state, it is confirmed that the rare short state is slightly smaller than the normal state by 6%. From this, it is found that it is possible to determine whether or not a rare short has occurred by verifying the inductance of the impedance at the time of diagnosis (that is, comparing with the initial value (factory test value)).
なお、検証試験では隣接する二つのレアの端子同士を短絡することでレアショートを模擬するようにしているので、隣接する二つのレア同士全体が短絡している状態を模擬していると言えるところ、実際の変圧器ではこれより程度の小さいレアショート、例えば隣接する二つのレア同士の中間点でレアショートが発生することが想定される。しかしながら、このような実際の変圧器において想定される隣接する二つのレア同士の中間点のみでレアショートが発生している場合のインダクタンス変化量が検証試験の例えば半分(即ち3%程度)であるとしても、実作業において一般的に使用されているLCRメータの測定確度が±0.5%程度であることに鑑みると、更に初期値(工場試験値)の推定精度を考慮しても、実際の変圧器におけるレアショートを検出することが十分に可能であると言える。さらに、レアショートは基本的に放電によって発生すると考えられるために隣接する巻線の電位差が大きいほど発生し易いので、インダクタンス変化が小さいレアショートは殆ど発生しないと考えられ、この点からも検証試験で確認された内容を以て実際の変圧器におけるレアショートを検出することが十分に可能であると言える。 In addition, in the verification test, since a short circuit is simulated by short-circuiting two adjacent rare terminals, it can be said that the state where the two adjacent rares are short-circuited is simulated. In an actual transformer, it is assumed that a rare short that is smaller than this, for example, a rare short occurs at an intermediate point between two adjacent rares. However, the amount of inductance change when a rare short occurs only at the midpoint between two adjacent rares assumed in such an actual transformer is, for example, half (that is, about 3%) of the verification test. However, considering that the measurement accuracy of the LCR meter generally used in actual work is about ± 0.5%, even if the estimation accuracy of the initial value (factory test value) is further considered, It can be said that it is sufficiently possible to detect rare shorts in transformers. Furthermore, since it is considered that rare shorts are basically caused by electric discharge, it is more likely to occur as the potential difference between adjacent windings increases. Therefore, it is considered that rare shorts with small inductance changes rarely occur. It can be said that it is sufficiently possible to detect rare shorts in an actual transformer with the contents confirmed in (1).
なお、変圧器の巻線のターン間の短絡によっても検証試験と同様にインピーダンスのインダクタンス分が変化すると考えられるので、本発明の変圧器の健全性診断方法によって判断され得る変圧器の異常に、レアショートに加えて巻線のターン間の短絡も含める。 In addition, since it is considered that the impedance inductance changes as well as in the verification test due to a short circuit between turns of the transformer winding, abnormalities in the transformer that can be determined by the transformer health diagnosis method of the present invention, In addition to rare shorts, shorts between turns of windings are included.
以上の検証試験の結果から、柱上変圧器において測定されるインピーダンスのインダクタンス分(言い換えると、1次巻線からみた漏れインダクタンス)に基づいて変圧器の巻線の異常(レアショート,ターン間短絡)の発生の有無を判定することが可能であり、柱上変圧器のインピーダンスのインダクタンス分を或る任意の一点の周波数において測定することで変圧器の異常の有無を判定するという本発明に特有の技術的思想の妥当性が確認される。なお、本検証試験では配電用柱上変圧器を対象としているが、本検証試験によって得られる知見は変圧器におけるレアショートなどの異常の発生有無を判定することができるということであり、上記の技術的思想は他の種類の変圧器に対しても妥当し得るものである。 From the results of the above verification test, transformer winding abnormalities (rare short, short between turns) based on the inductance of the impedance measured in the pole transformer (in other words, leakage inductance seen from the primary winding) ), And the presence or absence of the transformer is determined by measuring the inductance of the impedance of the pole transformer at a certain frequency. The validity of the technical idea is confirmed. Although this verification test targets distribution pole transformers, the knowledge gained from this verification test is that it is possible to determine the occurrence of abnormalities such as rare shorts in transformers. The technical idea is also valid for other types of transformers.
本発明は上述の知見に基づくものであり、具体的には、請求項1記載の変圧器の健全性診断方法は、変圧器の1次巻線を開放すると共に2次巻線は負荷に接続されたままの状態で、前記2次巻線間を短絡させつつ前記1次巻線からみた漏れインダクタンスを測定し、当該インダクタンスの値に基づいて前記1次巻線の異常の有無を判断して前記変圧器の健全性を判定するようにしている。
The present invention is based on the above-described knowledge. Specifically, the transformer health diagnosis method according to
また、請求項2記載の変圧器の健全性診断装置は、変圧器の1次巻線を開放すると共に2次巻線は負荷に接続されたままの状態で、前記2次巻線間を短絡させつつ測定された前記1次巻線からみた漏れインダクタンスの値を記憶装置から読み込む手段と、前記インダクタンスの値に基づいて前記1次巻線の異常の有無を判断して前記変圧器の健全性を判定する手段とを有するようにしている。
The transformer health diagnosis device according to
また、請求項3記載の変圧器の健全性診断プログラムは、変圧器の1次巻線を開放すると共に2次巻線は負荷に接続されたままの状態で、前記2次巻線間を短絡させつつ測定された前記1次巻線からみた漏れインダクタンスの値を記憶装置から読み込む手段、前記インダクタンスの値に基づいて前記1次巻線の異常の有無を判断して前記変圧器の健全性を判定する手段としてコンピュータを機能させるようにしている。
The transformer health diagnosis program according to
したがって、これらの変圧器の健全性診断方法、健全性診断装置及び健全性診断プログラムによると、或る任意の一点の周波数において一次巻線側から測定したインピーダンスのインダクタンス分の値に基づいて変圧器の巻線の異常(具体的には、レアショート,ターン間短絡)の有無を判定するようにしているので、一定の範囲に亘って周波数を掃引する手間をかけることなく、また、変圧器の上蓋を開閉することなく変圧器の巻線の異常の有無が判定される。 Therefore, according to the soundness diagnosis method, soundness diagnosis device, and soundness diagnosis program for these transformers, the transformer is based on the inductance value of the impedance measured from the primary winding side at a certain arbitrary frequency. Since it is determined whether or not there is an abnormality in the winding (specifically, a short-circuit or short-to-turn short-circuit), there is no need to sweep the frequency over a certain range, The presence or absence of abnormality in the winding of the transformer is determined without opening and closing the top cover.
また、これらの変圧器の健全性診断方法、健全性診断装置及び健全性診断プログラムによると、変圧器の2次巻線は負荷に接続されたままの状態で一次巻線側からインピーダンスのインダクタンス分を測定するようにしているので、変圧器が配電柱上に架線されたままの状態で変圧器の巻線の異常の有無が判定される。 Further, according to the soundness diagnosis method, soundness diagnosis device, and soundness diagnosis program for these transformers, the transformer secondary winding remains connected to the load, and the impedance inductance component from the primary winding side is maintained. Therefore, whether or not there is an abnormality in the winding of the transformer is determined in a state where the transformer is kept on the distribution pole.
本発明の変圧器の健全性診断方法、健全性診断装置及び健全性診断プログラムによれば、一定の範囲に亘って周波数を掃引する手間をかけることなく変圧器の巻線の異常の有無を判定することができるので、変圧器の健全性の診断について例えばLCRメータなどの汎用装置のみで足りると共に手間を軽減し測定時間を短縮して健全性診断技術としての汎用性の向上を図ることが可能になる。なお、低周波数帯で周波数を掃引して測定を行う場合には測定時間が一般に長くかかるところ本発明によればその必要がないので、従来の方法と比べて測定時間を大幅に短縮することが可能になる。 According to the transformer soundness diagnosis method, soundness diagnosis apparatus, and soundness diagnosis program of the present invention, it is determined whether or not there is an abnormality in the winding of the transformer without taking the trouble of sweeping the frequency over a certain range. Therefore, it is possible to improve the versatility of the soundness diagnosis technology by reducing the time and measuring time by reducing the labor and time by using only a general-purpose device such as an LCR meter. become. In the case of performing measurement by sweeping the frequency in the low frequency band, the measurement time is generally long. However, according to the present invention, this is not necessary, so that the measurement time can be greatly reduced as compared with the conventional method. It becomes possible.
また、本発明の変圧器の健全性診断方法、健全性診断装置及び健全性診断プログラムによれば、特に柱上変圧器の健全性診断において、変圧器が配電柱上に架線されたままの状態で変圧器の巻線の異常の有無を判定することができるので、手間を軽減し短時間で、且つ、柱上変圧器の配電柱からの取外しや再設置作業による障害の誘発を防止して健全性診断技術としての汎用性の向上を図ることが可能になる。 Further, according to the soundness diagnosis method, soundness diagnosis device, and soundness diagnosis program of the transformer of the present invention, particularly in the soundness diagnosis of the pole transformer, the state in which the transformer remains overhead on the distribution pole This makes it possible to determine whether there are any abnormalities in the windings of the transformer, thus reducing labor and preventing the occurrence of failures due to the removal or re-installation work of the pole transformer from the distribution pole in a short time. It becomes possible to improve versatility as a soundness diagnosis technique.
また、本発明の変圧器の健全性診断方法、健全性診断装置及び健全性診断プログラムによれば、変圧器の上蓋を開閉することなく変圧器の巻線の異常の有無を判定することができるので、健全性を診断することによって柱上変圧器の健全性を損なってしまうことを回避して汎用性の向上を図ることが可能になる。特に、柱上変圧器の設置場所は通常は野外であるところ本発明によれば上蓋を開閉することがないので柱上変圧器内部状態の保全に注意する必要がなく、現場適用性を大幅に向上させることが可能になる。 Further, according to the transformer diagnostic method, the diagnostic apparatus, and the diagnostic program of the present invention, it is possible to determine whether there is an abnormality in the winding of the transformer without opening and closing the upper cover of the transformer. Therefore, by diagnosing the soundness, it is possible to avoid the loss of the soundness of the pole transformer and improve the versatility. In particular, the installation location of the pole transformer is usually outdoors, but according to the present invention, the upper lid is not opened and closed, so there is no need to pay attention to the maintenance of the internal state of the pole transformer, and the field applicability is greatly increased. It becomes possible to improve.
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.
図1及び図2に、本発明の変圧器の健全性診断方法、健全性診断装置及び健全性診断プログラムの実施形態の一例を示す。 1 and 2 show an example of embodiments of a transformer health diagnosis method, a health diagnosis device, and a health diagnosis program according to the present invention.
本実施形態の変圧器の健全性診断方法は、図1に示すように、変圧器の1次巻線を開放すると共に2次巻線は負荷に接続されたままの状態で、2次巻線間を短絡させつつ1次巻線からみた漏れインダクタンス(言い換えると、1次巻線のインピーダンスのインダクタンス分)を測定し(S1)、当該インダクタンスの値に基づいて1次巻線の異常の有無を判断して変圧器の健全性を判定する(S2)ようにしている。 As shown in FIG. 1, the transformer health diagnosis method according to the present embodiment opens the primary winding of the transformer and keeps the secondary winding connected to the load. The leakage inductance viewed from the primary winding (in other words, the inductance of the primary winding impedance) is measured while short-circuiting between them (S1), and the presence or absence of abnormality in the primary winding is determined based on the inductance value. Judgment is made to determine the soundness of the transformer (S2).
また、本実施形態の変圧器の健全性診断装置は、変圧器の1次巻線を開放すると共に2次巻線は負荷に接続されたままの状態で、2次巻線間を短絡させつつ測定された1次巻線からみた漏れインダクタンス(言い換えると、1次巻線のインピーダンスのインダクタンス分)の値を記憶装置から読み込む手段(11a)と、インダクタンスの値に基づいて1次巻線の異常の有無を判断して変圧器の健全性を判定する手段(11b)とを有する。 In addition, the transformer health diagnosis apparatus of the present embodiment opens the primary winding of the transformer and short-circuits the secondary windings while the secondary winding remains connected to the load. Means (11a) for reading from the storage device the value of the leakage inductance as viewed from the measured primary winding (in other words, the inductance of the impedance of the primary winding), and the abnormality of the primary winding based on the inductance value And means (11b) for determining the soundness of the transformer by determining the presence or absence of the transformer.
さらに、本実施形態の変圧器の健全性診断プログラムは、変圧器の1次巻線を開放すると共に2次巻線は負荷に接続されたままの状態で、2次巻線間を短絡させつつ測定された1次巻線からみた漏れインダクタンス(言い換えると、1次巻線のインピーダンスのインダクタンス分)の値を記憶装置から読み込む手段(11a)、インダクタンスの値に基づいて1次巻線の異常の有無を判断して変圧器の健全性を判定する手段(11b)としてコンピュータを機能させる。 Furthermore, the transformer health diagnosis program according to the present embodiment opens the primary winding of the transformer and short-circuits the secondary windings while the secondary winding remains connected to the load. Means (11a) for reading from the storage device the value of the leakage inductance as viewed from the measured primary winding (in other words, the inductance of the primary winding impedance), and the abnormality of the primary winding based on the inductance value The computer is made to function as means (11b) for judging the presence or absence of the transformer and judging the soundness of the transformer.
そして、変圧器の健全性診断方法の実行にあたっては、まず、変圧器のインピーダンスのインダクタンス分の測定が行われる(S1)。なお、診断対象の変圧器が複数ある場合には、S1及び後述するS2の処理は診断対象の変圧器毎に行われる。 In executing the transformer soundness diagnosis method, first, the inductance of the transformer impedance is measured (S1). In addition, when there are a plurality of transformers to be diagnosed, the processing of S1 and S2 described later is performed for each transformer to be diagnosed.
本発明では、変圧器の1次巻線を開放すると共に2次巻線は負荷に接続されたままの状態で1次巻線からみた漏れインダクタンス(言い換えると、1次巻線のインピーダンスのインダクタンス分)が測定される。 In the present invention, the primary winding of the transformer is opened and the secondary winding remains connected to the load, and the leakage inductance viewed from the primary winding (in other words, the inductance component of the primary winding impedance). ) Is measured.
また、本発明では、2次巻線間(2次側端子同士)を短絡した状態で1次巻線からみた漏れインダクタンスの測定が行われる。 In the present invention, the leakage inductance as viewed from the primary winding is measured in a state where the secondary windings (secondary terminals) are short-circuited.
インピーダンスのインダクタンス分(1次巻線からみた漏れインダクタンス)の測定は、例えばLCRメータを用いて行われる。なお、インダクタンス測定の際の測定周波数は、特定の周波数に限定されるものではなく、例えば商用周波数(即ち、50〔Hz〕若しくは60〔Hz〕)でも良いし、100〔Hz〕,110〔Hz〕や120〔Hz〕などでも良く、つまり数十から数百〔Hz〕の範囲で、測定に用いるLCRメータの仕様などに合わせて適宜選択・設定すれば良い。 The impedance inductance (leakage inductance viewed from the primary winding) is measured using, for example, an LCR meter. Note that the measurement frequency at the time of inductance measurement is not limited to a specific frequency, and may be, for example, a commercial frequency (that is, 50 [Hz] or 60 [Hz]), or 100 [Hz] or 110 [Hz]. ], 120 [Hz], etc., that is, in the range of several tens to several hundreds [Hz], they may be appropriately selected and set according to the specifications of the LCR meter used for measurement.
また、本発明では、或る任意の一点の周波数でのインピーダンスのインダクタンス分を測定すれば良い。すなわち、本発明では、周波数を掃引しながら測定を行う必要はない。 In the present invention, it is only necessary to measure the inductance of the impedance at a certain one frequency. That is, in the present invention, it is not necessary to perform measurement while sweeping the frequency.
次に、S1の処理によって得られたインダクタンス値データを用いて変圧器の健全性の判定が行われる(S2)。 Next, the soundness of the transformer is determined using the inductance value data obtained by the process of S1 (S2).
ここで、本発明の変圧器の健全性診断方法におけるこのS2の処理は本発明の変圧器の健全性診断装置によって実行され得る。 Here, the process of S2 in the transformer health diagnostic method of the present invention can be executed by the transformer health diagnostic apparatus of the present invention.
そして、変圧器の健全性診断方法におけるS2の処理及び当該処理を実行する変圧器の健全性診断装置は、本発明の変圧器の健全性診断プログラムをコンピュータ上で実行することによっても実現され得る。本明細書では、変圧器の健全性診断プログラムをコンピュータ上で実行することによってS2の処理を実行する変圧器の健全性診断装置が実現されると共に変圧器の健全性診断方法におけるS2の処理が実行される場合を説明する。 And the process of S2 in the soundness diagnostic method of a transformer, and the soundness diagnostic apparatus of the transformer which performs the said process can be implement | achieved also by running the soundness diagnostic program of the transformer of this invention on a computer. . In the present specification, a transformer health diagnostic apparatus that executes the process of S2 by executing a transformer health diagnostic program on a computer is realized, and the process of S2 in the transformer health diagnostic method is performed. The case where it is executed will be described.
変圧器の健全性診断プログラム17を実行するためのコンピュータ10(本実施形態では、変圧器の健全性診断装置10でもある)の全体構成を図2に示す。このコンピュータ10(変圧器の健全性診断装置10)は、制御部11、記憶部12、入力部13、表示部14及びメモリ15を備え相互にバス等の信号回線によって接続されている。また、コンピュータ10には記憶装置としてのデータサーバ16がバス等の信号回線によって接続されており、その信号回線を介してデータや制御指令等の信号の送受信(即ち出入力)が相互に行われる。
FIG. 2 shows an overall configuration of a computer 10 (which is also a transformer health diagnostic apparatus 10 in the present embodiment) for executing the transformer health diagnostic program 17. The computer 10 (transformer soundness diagnostic apparatus 10) includes a
制御部11は記憶部12に記憶されている変圧器の健全性診断プログラム17によってコンピュータ10全体の制御並びに変圧器の健全性の診断に係る演算を行うものであり、例えばCPU(中央演算処理装置)である。
The
記憶部12は少なくともデータやプログラムを記憶可能な装置であり、例えばハードディスクである。
The
メモリ15は制御部11が種々の制御や演算を実行する際の作業領域であるメモリ空間となるものであり、例えばRAM(Random Access Memory の略)である。
The
入力部13は少なくとも作業者の命令を制御部11に与えるためのインターフェイスであり、例えばキーボードである。
The
表示部14は制御部11の制御によって文字や図形等の描画・表示を行うものであり、例えばディスプレイである。
The
そして、本実施形態では、上述のS1の処理において測定され取得された或る任意の一点の周波数におけるインピーダンスのインダクタンス分(1次巻線からみた漏れインダクタンス)の値がインダクタンス値データベース18としてデータサーバ16に格納(保存)される。なお、診断対象の変圧器が複数ある場合には、インダクタンス値データは変圧器毎の識別子と対応づけられて記録される。
In this embodiment, the value of the inductance of the impedance (leakage inductance viewed from the primary winding) at a certain one frequency measured and acquired in the above-described processing of S1 is used as the
また、本実施形態では、診断対象の変圧器が健全状態であるときのインピーダンスのインダクタンス分(1次巻線からみた漏れインダクタンス)の値が健全状態データベース19としてデータサーバ16に予め格納(保存)される。なお、診断対象の変圧器が複数の設計・種類・型式に亘る場合には、各設計・種類・型式についての健全状態であるときのインダクタンス値が健全状態データベース19に記録される。
In the present embodiment, the value of the impedance inductance (leakage inductance viewed from the primary winding) when the transformer to be diagnosed is in a healthy state is stored (saved) in advance in the
そして、コンピュータ10(本実施形態では、変圧器の健全性診断装置10でもある)の制御部11には、変圧器の健全性診断プログラム17を実行することにより、S1の処理において変圧器の1次巻線を開放すると共に2次巻線は負荷に接続されたままの状態で、2次巻線間を短絡させつつ測定された1次巻線からみた漏れインダクタンスの値を記憶装置としてのデータサーバ16から読み込む処理を行うデータ読込部11a、インダクタンスの値に基づいて1次巻線の異常の有無を判断して変圧器の健全性を判定する処理を行う健全性判定部11bとが構成される。
Then, the
そして、変圧器の健全性診断プログラム17が実行されてコンピュータ10(変圧器の健全性診断装置10)の制御部11に構成されたデータ読込部11aは、測定値としてのインダクタンス値データ及び健全状態でのインダクタンス値データの読み込みを行う。
And the data reading part 11a comprised by the
具体的には、データ読込部11aは、S1の処理において測定され取得されてデータサーバ16に格納されているインダクタンス値データベース18に記録されているインダクタンス値データをデータサーバ16から読み込む。そして、データ読込部11aはインダクタンス値データを測定値データとしてメモリ15に記憶させる。なお、診断対象の変圧器が複数ある場合には、インダクタンス値データに対応づけられている変圧器毎の識別子を含めてインダクタンス値データベース18から読み込むと共に当該識別子と対応づけてインダクタンス値データをメモリ15に記憶させる。
Specifically, the data reading unit 11 a reads from the
データ読込部11aは、さらに、データサーバ16に格納されている健全状態データベース19に記録されている診断対象の変圧器と同設計・同種・同型の変圧器についての健全状態でのインダクタンス値データをデータサーバ16から読み込む。そして、データ読込部11aはインダクタンス値データを基準値データとしてメモリ15に記憶させる。
The data reading unit 11a further outputs inductance value data in a healthy state for a transformer of the same design, the same type, and the same type as the diagnosis target transformer recorded in the
続いて、健全性判定部11bは変圧器の健全性の判定を行う。
Subsequently, the
具体的には、健全性判定部11bは、データ読込部11aによってメモリ15に記憶された診断対象の変圧器のインダクタンス値データ(測定値データ)及び健全状態でのインダクタンス値データ(基準値データ)をメモリ15から読み込み、これら測定値データとしてのインダクタンス値と基準値データとしてのインダクタンス値とを比較する。
Specifically, the
そして、これらインダクタンス値の差違が健全性判定閾値によって定められる差違を超えていない場合には巻線の異常は発生しておらず変圧器の健全性が保たれていると判定し、健全性判定閾値によって定められる差違を超えている場合には巻線の異常(レアショート,ターン間短絡)が発生して変圧器の健全性が損なわれていると判定する。 If the difference between these inductance values does not exceed the difference determined by the soundness determination threshold, it is determined that no abnormality has occurred in the winding and the soundness of the transformer is maintained, and soundness determination is made. If the difference determined by the threshold is exceeded, it is determined that a winding abnormality (rare short, short between turns) has occurred and the soundness of the transformer is impaired.
ここで、健全性判定閾値は、巻線の異常(レアショート,ターン間短絡)が発生して変圧器の健全性が損なわれていることを判定するための閾値であり、健全状態でのインダクタンス値Loとレアショート等状態でのインダクタンス値Lwとの差違を表す値として設定される。具体的には、二つの値の差分百分率(即ち、(Lo−Lw)/Lo×100〔%〕)や二つの値の差分(即ち、Lo−Lw〔mH〕)の値として設定することが考えられる。なお、健全性判定閾値は例えば変圧器の健全性診断プログラム17の中に予め規定される。 Here, the soundness determination threshold value is a threshold value for determining that a winding abnormality (rare short, turn-to-turn short-circuit) occurs and the soundness of the transformer is impaired, and the inductance in the sound state It is set as a value representing the difference between the value Lo and the inductance value Lw in a state such as rare short. Specifically, a difference percentage between two values (that is, (Lo−Lw) / Lo × 100 [%]) or a difference between two values (that is, Lo−Lw [mH]) may be set. Conceivable. The soundness determination threshold value is defined in advance in, for example, the soundness diagnosis program 17 of the transformer.
そして、健全性判定閾値の値は、特定の値に限定されるものではなく、例えばそれまでの実績に基づくなどして適宜設定される。具体的には例えば、差分百分率として設定する場合には1〜5〔%〕程度にしたり、差分として設定する場合には3〜10〔mH〕程度にしたりすることが考えられる。なお、健全性判定閾値を独自に定める場合には、上述の検証試験のように1次巻線のレアショートを模擬した状態でのインピーダンスのインダクタンス分の値と健全状態でのインピーダンスのインダクタンス分の値との差違に基づいて設定することが考えられる。 The value of the soundness determination threshold value is not limited to a specific value, and is appropriately set based on, for example, actual results up to that point. Specifically, for example, it is conceivable to set the difference percentage to about 1 to 5%, or to set the difference to about 3 to 10 mH. In addition, when the soundness judgment threshold value is uniquely determined, the impedance inductance value in the state of simulating the rare short of the primary winding and the impedance inductance amount in the healthy state as in the verification test described above. It is conceivable to set based on the difference from the value.
そして、健全性判定部11bは、S2の処理による判定結果として、変圧器の健全性が保たれている旨若しくは損なわれている旨を、必要な場合には診断対象の変圧器毎に、表示部14に表示したり、例えば記憶部12やデータサーバ16内に診断結果データファイルとして保存したりする。
And the
そして、制御部11は、変圧器の健全性診断の処理を終了する(END)。
And the
以上の構成を有する本発明の変圧器の健全性診断方法、健全性診断装置及び健全性診断プログラムによれば、一定の範囲に亘って周波数を掃引する手間をかけることなく変圧器の巻線の異常の有無を判定することができるので、変圧器の健全性の診断について例えばLCRメータなどの汎用装置のみで足りると共に手間を軽減し測定時間を短縮して健全性診断技術としての汎用性の向上を図ることが可能になる。また、特に柱上変圧器の健全性診断において、変圧器が配電柱上に架線されたままの状態で変圧器の巻線の異常の有無を判定することができるので、手間を軽減し短時間で、且つ、柱上変圧器の配電柱からの取外しや再設置作業による障害の誘発を防止して健全性診断技術としての汎用性の向上を図ることが可能になる。また、変圧器の上蓋を開閉することなく変圧器の巻線の異常の有無を判定することができるので、健全性を診断することによって柱上変圧器の健全性を損なってしまうことを回避して汎用性の向上を図ることが可能になる。 According to the soundness diagnosis method, soundness diagnosis apparatus, and soundness diagnosis program of the transformer of the present invention having the above-described configuration, the transformer winding can be performed without taking the trouble of sweeping the frequency over a certain range. Since it is possible to determine the presence or absence of abnormality, for example, only a general-purpose device such as an LCR meter is sufficient for diagnosing the soundness of the transformer, while reducing labor and shortening the measurement time, thereby improving the versatility as a soundness diagnosis technique. Can be achieved. In addition, especially in the health diagnosis of pole transformers, it is possible to determine whether there are any abnormalities in the windings of the transformer while the transformer is still on the distribution pole. In addition, it is possible to improve the versatility as a soundness diagnosis technique by preventing the occurrence of failure due to the removal of the pole transformer from the distribution pole and the re-installation work. Also, since it is possible to determine the presence or absence of abnormality in the transformer winding without opening and closing the top cover of the transformer, it is possible to avoid damaging the soundness of the pole transformer by diagnosing soundness. Therefore, it becomes possible to improve versatility.
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では変圧器のインダクタンス値データ(測定値データ,基準値データ)が蓄積される記憶手段をデータサーバ16としているが、記憶部12でも良いし、他の記憶装置を用いるようにしても良い。
In addition, although the above-mentioned form is an example of the suitable form of this invention, it is not limited to this, A various deformation | transformation implementation is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the storage means for storing the inductance value data (measurement value data, reference value data) of the transformer is used as the
また、本発明は、配電用柱上変圧器に限らず、二つの巻線を有すると共に一方の巻線の開放と他方の巻線の短絡とが可能である種々の変圧器に対して適用可能である。 Further, the present invention is not limited to the distribution pole transformer, and can be applied to various transformers having two windings and capable of opening one winding and short-circuiting the other winding. It is.
10 変圧器の健全性診断装置
17 変圧器の健全性診断プログラム
10 Transformer health diagnostic device 17 Transformer health diagnostic program
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WO2016058435A1 (en) * | 2014-10-16 | 2016-04-21 | 江苏省电力公司泰州供电公司 | Winding state evaluation method under external fault of transformer |
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JP2020107777A (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 一般財団法人電力中央研究所 | Transformer evaluation device and transformer evaluation method |
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2012
- 2012-06-26 JP JP2012143091A patent/JP2014006191A/en active Pending
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