JP2021145479A - 電気盤の温度異常監視方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気盤内の温度異常を安価に、且つ早期に精度よく発見する。【解決手段】電気盤１０からの排気温度Ｔ１、電気盤１０の上面外側の盤外上面温度Ｔ２、電気盤１０の上面内側の盤内上面温度Ｔ３のうちいずれか１か所の温度と、電気盤１０への吸気温度Ｔ０との温度差ΔＴを測定し、温度差ΔＴが、予め設定した閾値Ｓｔに達した時に発報する。吸気温度Ｔ０に対する電気盤１０内の温度の応答遅れを考慮して、吸気温度Ｔ０の上昇または下降に応じて閾値を上下に変動させたり、一定時間だけ前に測定した吸気温度Ｔ０との温度差を監視するようにしてもよい。【選択図】図３
Description
本発明は、電気盤内部の温度異常の有無を監視する監視方法に関するものである。
例えば圧延工場等の各種工場では、分電盤等の多くの電気盤が使用されている。発熱量の多い電気盤において、電気盤の内部温度が過剰に上昇すると、電気盤内の機器に異常が生じたり、機器の寿命が短くなったりするおそれがある。したがって、電気盤内部の温度を把握し、適切に換気等を行って温度を調整したり、必要に応じて機器の取り替えや修理等を行ったりする必要がある。しかしながら、多くの電気盤を有している大規模な工場等では、常時作業員が点検することは困難である。
特許文献１には、分電盤内の電気品の端子部に接続されているケーブルの先端近傍に光ファイバを設置し、光伝送損失の増大から温度異常を判定する分電盤端子部の温度監視装置が開示されている。
また、非特許文献１には、電気盤内に小型の熱画像センサを設置し、電気盤の内部の温度を常時監視する監視機器が開示されている。この監視機器は、温度上昇傾向から到達温度を予測する機能や、熱画像センサで周囲温度を測定し、測定対象機器との差温を常時計算し、機器の温度上昇を把握する機能などを有している。
オムロン株式会社、「盤内状態監視機器 Ｋ６ＰＭ」カタログ番号ＳＧＴＤ−０８５Ａ
特許文献１の温度監視装置によれば、発熱部位を特定できるメリットはあるが、光ファイバ温度計システムは、コストが極めて高いという問題がある。また、光ファイバの曲率半径の制約等から、狭隘な電気盤内に取り付けるには適していない。
また、非特許文献１においても、発熱部位を特定できるメリットはあるが、熱画像センサ単体のコストは高い。しかも、視野範囲が限られるため、電気盤１面当たり複数台の熱画像センサが必要である。また、熱画像センサは、測定原理上、放射率を正確に設定することが重要であるが、これは極めて困難であり、そのため測定精度が悪いという問題がある。しかも、周囲温度の測定は測定対象機器の影響を受けることから、上記差温が正確に求められない。
そこで、上記事情に鑑み、本発明は、電気盤内の温度異常を安価に、且つ早期に精度よく発見することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、電気盤の内部の温度異常の有無を監視する方法であって、前記電気盤からの排気温度、前記電気盤の上面外側の盤外上面温度、前記電気盤の上面内側の盤内上面温度のうちいずれか１か所の温度と、前記電気盤への吸気温度との温度差を測定し、前記温度差が、予め設定した閾値に達した時に発報することを特徴とする、電気盤の温度異常監視方法を提供する。
前記閾値は、前記吸気温度が一定の間は第一の閾値とし、前記吸気温度が上昇している間は、前記第一の閾値よりも低い値である第二の閾値とし、前記吸気温度が下降している間は、前記第一の閾値よりも高い値である第三の閾値としてもよい。あるいは、前記温度差は、前記排気温度、前記電気盤の上面外側の盤外上面温度、前記電気盤の上面内側の盤内上面温度のうちいずれか１か所の温度と、その温度測定時刻に対して予め設定した一定時間だけ前に測定した前記吸気温度との差としてもよい。
前記排気温度、前記電気盤の上面外側の盤外上面温度、前記電気盤の上面内側の盤内上面温度のうちいずれか１か所の温度と、前記吸気温度とを、測定原理が同一の温度センサで測定することが好ましい。
本発明によれば、低コストで、電気盤内の温度異常の発生を早期に精度よく発見することができる。
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。
配電盤等の電気盤において、吸気側の温度と排気側の温度との間に過剰な温度差が生じたときは、電気盤内で何らかの異常が発生していることが考えられる。そこで、電気盤の内部の温度異常を監視する際、排気側温度として測定する位置を設定するにあたり、予備実験を行った。予備実験としては、電気室内で稼働している電気盤の図１に示す位置において、吸気口１１の吸気温度Ｔ０、排気口１２の排気温度Ｔ１、電気盤１０の上面１３の外側の盤外上面温度Ｔ２を、それぞれ温度センサ３０により３日間連続して測定し、吸気温度Ｔ０とそれ以外の位置の温度Ｔ１、Ｔ２との温度差（Ｔ１−Ｔ０、Ｔ２−Ｔ０）を調べた。温度センサ３０としては、シース熱電対を用い、それぞれデータロガー４０に接続して温度データを記録した。
図２に示すように、吸気温度Ｔ０、排気温度Ｔ１、および盤外上面温度Ｔ２は、それぞれ温度の絶対値が異なるものの、いずれも同様の温度変動を示し、吸気温度Ｔ０と排気温度Ｔ１との温度差Ｔ１−Ｔ０、および、吸気温度Ｔ０と盤外上面温度Ｔ２との温度差Ｔ２−Ｔ０は、吸気温度Ｔ０に不規則な変動が起きたときを除けば各々略一定であった。ただし、吸気温度Ｔ０に変動が生じたときには、排気温度Ｔ１および盤外上面温度Ｔ２は、吸気温度Ｔ０に対し、概ね１０分程度の応答遅れがあった。この応答遅れ時間は、電気盤のサイズや電気盤内の収納機器の種類や数量によって変わってくる。
この予備実験より、電気盤１０の内部の温度を推測する排気側温度として、内部機器との温度差や応答遅れを予め調べておけば、排気口１２の排気温度Ｔ１、または電気盤１０の上面１３の外側の盤外上面温度Ｔ２のいずれでも適用可能であることがわかった。なお、電気盤１０の上面１３（図１参照）の内側の盤内上面温度Ｔ３を測定することができれば、より電気盤１０の内部の温度を正確に把握できるが、温度測定手段を電気盤１０の内部に設置することは、電気盤１０内の他の機器との干渉等から避ける方が好ましい場合や、温度データを無線送信する際の通信障害が懸念される場合には、排気温度Ｔ１または盤外上面温度Ｔ２を排気側温度Ｔとすることができる。盤内上面温度Ｔ３を測定する場合には、例えば電気盤１０の上面１３に孔を開けて配線を取り出し、孔の隙間をパテ等で埋めるようにしてもよい。
本発明は、排気温度Ｔ１、盤外上面温度Ｔ２、盤内上面温度Ｔ３のいずれか一つを排気側温度Ｔとし、この排気側温度Ｔと吸気温度Ｔ０との温度差ΔＴにより、電気盤１０内部の温度異常の有無を監視するものである。詳細には、排気側温度Ｔとして測定する温度測定位置を決定し、その測定位置の温度と電気盤１０の吸気温度Ｔ０との温度差ΔＴを予め調べ、温度差ΔＴの最大値ΔＴmaxおよび変動幅を求める。次に、最大値ΔＴmaxに、変動幅を考慮した値αを加えたΔＴmax＋αを閾値Ｓｔとして設定する。そして、温度差ΔＴが、予め設定した閾値Ｓｔに達したときに、警告音や警告ランプ等により発報する。αの値は、小さすぎると過剰に発報し、大きすぎると発報が遅れる。温度差ΔＴの変動状況によるが、αは、例えば変動幅の２０％から１００％程度とする。さらには、αを２０％から２００％程度までの間で複数段階設定して閾値Ｓｔを複数段階設け、それぞれ警告の種類を変えるようにしてもよい。
吸気温度Ｔ０が常に一定である場合や、吸気温度Ｔ０の変動に対する排気側温度Ｔの応答遅れの影響を無視できる場合は、排気側温度Ｔと吸気温度Ｔ０との温度差ΔＴを一定の閾値Ｓｔと比較して監視すればよい。この場合、図３（ａ）に示すように、時間ｔ３を過ぎて排気側温度が急激に上昇し、温度差ΔＴが閾値Ｓｔに到達した時間ｔ４に発報される。
ところが、前述のように、吸気温度Ｔ０が上昇あるいは下降し始めても、その温度変動が排気側温度Ｔの測定値に反映されるまでは、いくらかの時間差があることが多い。例えば、図３（ｂ）に示すように、吸気温度Ｔ０が時間ｔ１以降上昇しているものの、排気側温度Ｔが吸気温度Ｔ０に対応して上昇し始めるのは時間ｔ２からであり、若干の応答遅れが生じている。ところが、この間、吸気温度Ｔ０は上昇しているため、温度差ΔＴは小さくなる。したがって、閾値を一定にすると、温度差ΔＴが閾値に達するのが遅れ、その結果、温度異常の検出が遅れる場合がある。そのため、吸気温度Ｔ０が上昇し始める時間ｔ１以降、温度上昇が続いている間は、第一の閾値Ｓｔよりも低い値の第二の閾値Ｓｔｕを閾値として用い、温度差ΔＴを第二の閾値Ｓｔｕと比較して監視することで、電気盤１０の内部に過度な温度上昇が生じた場合、迅速に適切なタイミング（時間ｔ４）で検出することができる。
一方、吸気温度Ｔ０が下降し始めても、排気側温度Ｔがそれに対応して下降するまでには若干の時間差がある。その間、例えば図３（ｃ）に示すように、時間ｔ１からｔ２の間、排気側温度Ｔが変化していないにも関わらず、温度差ΔＴが大きくなり、閾値に早く到達して、所定の温度上昇が起こる前に発報してしまう場合がある。したがって、この場合には、吸気温度Ｔ０が下降し始める時間ｔ１以降、温度下降が続いている間は、第一の閾値Ｓｔよりも高い値の第三の閾値Ｓｔｄを閾値として用い、温度差ΔＴを第三の閾値Ｓｔｄと比較して監視することで、電気盤１０の内部に過度な温度上昇が生じたタイミング（時間ｔ４）を適切に検出することができる。
以上のように、吸気温度Ｔ０と排気側温度Ｔとの応答遅れを考慮して閾値を変動させることで、より精度よく監視することができる。
吸気温度Ｔ０および排気側温度Ｔの測定は、精度の面から、測定原理が同一の温度センサを用いることが好ましい。温度センサは、低コストで信頼性の高いシース熱電対が好ましく、例えば１か所に２つの熱電対を設置することが、より好ましい。１か所に２つの熱電対を設置することにより、測定結果を常時比較して異常の有無を確認でき、異常時には早期に発見できるため、電気盤１０の温度異常の有無をより高い信頼性で検出することができる。なお、本発明において測定する温度は、例えば１５０℃程度までであり、熱電対よりも温度域の低い他の温度センサを用いることもできる。
本発明は、このような温度センサを、１つの電気盤１０につき２か所に取り付ければよいので、低コストで実施することができる。さらに、熱電対等の温度センサを用いることで、例えば光ファイバや二次元撮像装置等を用いる場合に比べ、大幅にコストを抑制することができる。
図４は、本発明の異なる実施の形態を示し、吸気温度Ｔ０の変動が排気側温度Ｔの測定値に反映されるまでの時間差を考慮し、吸気温度Ｔ０の測定時刻から一定時間後に測定した排気側温度Ｔとの温度差ΔＴを閾値Ｓｔと比較するものである。図４の例では、時間ｔ１で吸気温度Ｔ０が上昇または下降し始めても、排気側温度Ｔがそれに対応して温度変動し始めるのが時間ｔ２以降であるため、時間ｔ２で測定した排気側温度Ｔと、時間ｔ１で測定した吸気温度Ｔ０とを比較し、それらの温度差ΔＴを閾値Ｓｔと比較する。これにより、吸気温度Ｔ０が上昇した場合（図４（ａ））も、下降した場合（図４（ｂ））も、応答遅れを考慮して、電気盤１０の内部に所定の温度上昇が生じたタイミング（時間ｔ４）を適切に検出することができる。
なお、上記実施の形態において、図３に示す各閾値（Ｓｔ、Ｓｔｕ、Ｓｔｄ）や図４に示す時間差の具体的な数値は、電気盤１０の規模等により異なるため、電気盤毎に予備実験を行い、傾向を調べて設定すればよい。
以上のように、本発明によれば、閾値等を予め設定しておくことで、誰でも容易に、且つ、安価な装置で、電気盤１０内の温度異常を早期に発見することが可能となる。これにより、盤内機器の異常を未然に防ぎ、操業安定に寄与できる。なお、本発明は、電気盤１０内に温度異常が発生したかどうかのみを検出するものであり、温度異常が検出された際には、例えば電気盤１０を開けて、別途可搬式の二次元放射温度計などを用いて内部を調査し、発熱の原因となる部位を特定すればよい。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、電気盤１０が設置された電気室の室温を吸気温度Ｔ０としてもかまわない。この場合、さらに温度センサを削減し、低コストで実施できる。
本発明は、配電盤等の電気盤の温度監視に適用できる。
１０ 電気盤
１１ 吸気口
１２ 排気口
１３ 上面
３０ 温度センサ
１１ 吸気口
１２ 排気口
１３ 上面
３０ 温度センサ
Claims (4)
- 電気盤の内部の温度異常の有無を監視する方法であって、
前記電気盤からの排気温度、前記電気盤の上面外側の盤外上面温度、前記電気盤の上面内側の盤内上面温度のうちいずれか１か所の温度と、前記電気盤への吸気温度との温度差を測定し、
前記温度差が、予め設定した閾値に達した時に発報することを特徴とする、電気盤の温度異常監視方法。 - 前記閾値は、
前記吸気温度が一定の間は第一の閾値とし、
前記吸気温度が上昇している間は、前記第一の閾値よりも低い値である第二の閾値とし、
前記吸気温度が下降している間は、前記第一の閾値よりも高い値である第三の閾値とすることを特徴とする、請求項１に記載の電気盤の温度異常監視方法。 - 前記温度差は、前記排気温度、前記電気盤の上面外側の盤外上面温度、前記電気盤の上面内側の盤内上面温度のうちいずれか１か所の温度と、その温度測定時刻に対して予め設定した一定時間だけ前に測定した前記吸気温度との差とすることを特徴とする、請求項１に記載の電気盤の温度異常監視方法。
- 前記排気温度、前記電気盤の上面外側の盤外上面温度、前記電気盤の上面内側の盤内上面温度のうちいずれか１か所の温度と、前記吸気温度とを、測定原理が同一の温度センサで測定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気盤の温度異常監視方法。
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