JP2918970B2 - 油入変圧器とその寿命診断装置及び寿命診断システム - Google Patents

油入変圧器とその寿命診断装置及び寿命診断システム

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JP2918970B2 JP7342990A JP7342990A JP2918970B2 JP 2918970 B2 JP2918970 B2 JP 2918970B2 JP 7342990 A JP7342990 A JP 7342990A JP 7342990 A JP7342990 A JP 7342990A JP 2918970 B2 JP2918970 B2 JP 2918970B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油入変圧器の寿命診断装置及び寿命診断シ
ステムに係り、特に前記変圧器の巻線に使用されている
絶縁紙の劣化度から前記変圧器の余寿命を求める診断装
置及び診断システムに関する。
〔従来の技術〕
従来の寿命診断装置は、特開昭59−219909号公報に記
載のように変圧器の巻線に使用されている絶縁紙と同種
類の絶縁紙片を絶縁油中に浸漬し、絶縁紙片の温度を巻
線内の温度と常に同一に保持し、余寿命診断の際には、
前記絶縁紙片を取り出して劣化度を測定することにより
余寿命を推測する構成である。また、特願平1−105919
号出願による先行発明には、変圧器の絶縁油中に溶存す
るガスのCOとCO2の生成量を分析して余寿命を診断する
装置が示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術では、油入変圧器の余寿命を知るために
は、被診断変圧器の絶縁紙を採集し、重合度を測定する
か、絶縁油を採集しガス分析を行ったCOとCO2を測定す
る必要があった。また絶縁油を交換した時には、COとCO
2の値が全く変ってしまうので、油交換時のCOとCO2の前
記データを記録しておく必要があった。
油入変圧器巻線内の絶縁紙の熱的寿命は、絶縁物の機
械的強度により推定することができる。すなわち、絶縁
紙の引張り強度の残率が15%程度になったときを機械的
強度の限界とみて、絶縁紙は寿命に達したと考えられ
る。(電気協同研究第43巻第2号P78)しかし、絶縁紙
は変圧器を製作する過程で、応力を受けるため引張り強
度残率に安全率を見るのが一般的である。絶縁紙の引張
り強度残率は、絶縁紙の重合度残率と相関関係があり、
重合度残率がわかれば絶縁紙の劣化度を求めることは可
能となる。本発明の目的は、被診断変圧器の油温度と周
囲温度を測定または演算により前記変圧器の熱的劣化度
を求めることにより、その余寿命を算出することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、絶縁紙の劣化度は負荷率と運転時間によ
り求められることに着目し、また、絶縁油の温度若しく
は二次負荷電流と変圧器の周囲温度を所定時間毎に実測
して負荷率を算出し、該負荷率と変圧器の運転時間から
絶縁紙の劣化度を求めることにより達成される。
〔作用〕
油温度を所定時間毎に測定しているため過去の履歴は
明白であり、この油温度と周囲温度データを用いること
により変圧器巻線の最高点温度を知ることができ、その
温度と運転時間により絶縁紙の重合度の劣化度合を知る
ことが可能となる。劣化度合がわかれば、寿命とする所
定の劣化度合に達するまでの時間は、Montsingerの式を
用いて求めることが知られている。
〔実施例〕 第1図は本発明の一実施例の装置の構成を示すブロッ
ク図、第3図は第1図の演算処理部6における処理手順
を示すフローチャートである。
以下、本発明の一実施例を第1図、第3図により説明
する。本発明の油入変圧器の寿命診断装置は、被診断変
圧器8内の絶縁油9の温度を測定するセンサ(例えば測
温抵抗体)1と、被診断変圧器8の所定の周囲温度を測
定する温度測定センサ(例えば熱電対)2を有し、これ
らの測定温度出力を診断装置3へ入力する。入力の読み
込みは、所定時間毎に行われ、被診断変圧器8のデータ
収納部4へ格納される。サンプリング時間は一定でなく
てもよく、たとえば夜間など負荷変動の少ない場合に
は、サンプリング間隔を長くし昼間の負荷変動の多い場
合は、短くするように測定時間を設定する。
ここでti、ti+1:測定時 θoi、θoi+1:被診断変圧器の測定油温度 θai、θai+1:被診断変圧器の測定周囲温度 θOR:定格負荷時の油温度上昇値 R:定格時の負荷損失/無負荷損失 ΔθC:定格時の巻線最高点温度と油温度最高点温
度の差 Δti:使用時間(ti+1−ti) とする。
測定時ti、ti+1、被診断変圧器8の油温θoi
θoi+1、被診断変圧器8の周囲温度θai、θai+1などの
サンプリングデータを演算処理部6へ送り、また、被診
断変圧器8の個別のデータファイル5に入力されている
データ、すなわち定格時の負荷損失/無負荷損失R、定
格負荷時の油温度上昇値θOR、巻線最高温度と油温度最
高温度の差Δθを演算処理部6へ転送する。
演算処理部6では第3図に示すように、測定時ti、t
i+1間の平均負荷率が計算され、この値から巻線最高点
温度を計算する。このときの使用時間であるΔtiを計算
しておき、これを100%負荷時使用した時の時間hiに換
算する。この値をti時までの100%負荷換算時間に加算
してYNを求める。あらかじめ寿命と判断される使用時間
YoからYNを差引いた値Yを余寿命とする。この結果は出
力表示部10に表示される。
第4図は第3図の計算手順の一例をさらに詳細に示す
フローチャートである。
ここでmi、mi+1:ti、ti+1時の負荷率 :ti、ti+1間の平均負荷率 θcmi:巻線の最高点温度 とする。
演算処理部6では、ti時の測定油温度θoiと、測定周
囲温度θaiから、次式により負荷率miを計算する。
次にti+1時の測定油温度θoi+1、測定周囲温度θai+1
から負荷率mi+1を算出する。
このi、i+1番目のデータから時刻tiとti+1の間の
時間Δti=ti+1−tiの平均負荷率を次式から算出す
る。
また測定時tiとti+1の間の油温度を次式により平均値
として求めておく。
次にこの時の巻線の最高点温度θcmiを次式から計算
する。
θcmi=(Δθ×1.6)+oi ……(5) 絶縁物の熱劣化は、Montsingerの式で計算されるか
ら、巻線最高温度θcmiから次式を用いて(1)〜
(5)を順次繰返し100%負荷時での使用時間に換算す
る。
ここでθは寿命半減温度で一般には6℃である。又
θ′は基準温度で一般には95℃が採用される。あらかじ
め寿命と判断される使用時間YoからYNを差引いた値Yが
余寿命となる。
変圧器の絶縁油の温度測定に代えて、二次負荷電流の
測定による実施例を第2図で説明する。油温度の測定が
不可能の場合は、二次ライン線12に変流器11を入れて電
流値Iiと、変圧器の周囲温度θaiを所定時間毎に温度セ
ンサ2によりサンプリング測定し周囲温度の入力データ
とする。これらのデータは被診断変圧器8のデータ収納
部13に格納される。これら入力データを演算処理部14に
送ると演算処理部14では第5図に示すようにti、ti+1
の負荷率の計算を行う。またデータサンプリング時間の
間隔Δtiを計算する。計算した負荷率からti、ti+1時の
油温度を計算し、次にti、ti+1時の巻線最高点温度θ
cmiの計算を行う。
次にΔtiが100%負荷率で使用されたと仮定した場合
の時間hiに換算する。これ以後は第3図に示したものと
同様の計算を実施して余寿命を求める。
第5図の計算方法の一例を第6図に示す。
時刻ti時の電流Iiと時刻ti+1時の電流Ii+1により負荷
率mを次の式を用いて計算する。以下第4図にて説明す
る。
但しこの場合は、変圧器の個別データファイル15には
定格電流IR、定格負荷時の負荷損失/無負荷損失=R、
油温変化の時定数τ、θOR、Δθが入力される。これ
らのデータを演算処理部14に送り巻線最高点温度を計算
する。そのためには油温度上昇値θ′oiとθ′oi+1を次
式で計算する。
これにより油温度θoi及びθoi+1は周囲温度θai、θ
ai+1を加算した値となり次式で示される。
θoi=θ′oi+θai ……(12) θoi+1=θ′oi+1+θai+1 ……(13) 前述の(4)式以後の式にてYを計算する。この場合
θ′i-1の初期値は0とする。
このように計算された余寿命は、結果を表示する出力
表示部10により表示される。
他の実施例としては被診断変圧器8の最高油温度とな
る高さのタンク表面温度を測定し、その値から表面温度
と油温度の差を表面温度に加えて油温度を計算し、第1
図に示す入力データとするものである。これによれば、
油温度を直接測定せずともよく、油温測定用センサの取
付座を変圧器に加工することも不要となる。
また、油温度の代わりに二次電流を測定データとして
使用する他の実施例として、第7図に示すように二次負
荷電流Iiをサンプリングする際、異常電流の限度値Io
あらかじめ設定しておき、それより大きな電流が入力さ
れた時には、異常を知らせる警報を発する警報回路部16
を配設してある。これにより、異常な過負荷を検出可能
である。また上述した装置を変圧器自体に取付けること
も可能である。
上記実施例においては、入力となる油温度若しく二次
負荷電流、変圧器周囲温度等の測定データは、本寿命診
断装置に直接入力されるが、第8図に示すように、磁気
的な手段によるデータ収納部4′例えばフロッピディス
ク等を用いて、前記データを記録しておき、寿命診断装
置3にデータ読取部17を備えて前記データを読み取って
もよい。この実施例によれば、1台の寿命診断装置3′
を利用して複数の被診断変圧器8を処理することが可能
である。なお、データ収納部4′は被診断変圧器8と一
体に設けても別体としてもよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、絶縁油や絶縁紙を変圧器内から直接
採集しなくても油入変圧器の余寿命を診断することが可
能で、また油温度の測定の代りに、二次負荷電流から油
温度を算出することができるから、変圧器に油温測定用
のセンサを設置する必要がなく、また測定データの収集
を別体とすることにより、1台の寿命診断装置により、
複数の被診断変圧器を取扱う集中管理を実現することが
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図、第
3図は第1図の演算処理部における処理手順を示すフロ
ーチャート、第4図は第3図の計算手順を詳細に示すフ
ローチャート、第5図は第2図の演算処理部における処
理手順を示すフローチャート、第6図は第5図の計算手
順を詳細に示すフローチャート、第7図は本発明の他の
実施例を構成を示すブロック図、第8図は本発明のさら
に他の実施例の構成を示すブロック図である。 1……油温度測定用センサ 2……周囲温度測定用センサ 3、3′……寿命診断装置 4、4′、13……データ収納部 5、15……個別データファイル 6、14……演算処理部、8……被診断変圧器 9……絶縁油、10……出力表示部 16……警報回路、17……データ読取部 18……制御部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変圧器の油温度と変圧器の周囲温度から寿
    命を診断する寿命診断装置において、 被診断変圧器個別の定格時の負荷損失と無負荷損失の
    比、定格時の油温度上昇値、巻線最高点温度と油温度最
    高点温度の差を収納するデータファイルと、 前記油温度と周囲温度とに係る測定時間及び測定結果を
    入力データとして収納するデータ収納部と、 前記データファイルのデータと前記データ収納部のデー
    タに基いて該変圧器の余寿命を算出する演算部と、 前記演算部による演算結果を出力する出力表示部と、 前記各部を制御する制御部とを備え、 前記演算部は、前記入力データから算出した巻線の最高
    点温度を用いて、サンプリングされた使用時間Δtiを10
    0%負荷時使用したときの時間に換算した値をサンプリ
    ング開始時までの100%負荷換算時間に加算して求めら
    れる前記変圧器の運転時間を求め、あらかじめ寿命と判
    断される使用時間から前記変圧器の運転時間を差し引く
    ことにより、前記変圧器の余寿命を算出するように構成
    されたことを特徴とする油入変圧器の寿命診断装置。
  2. 【請求項2】変圧器の油温度と変圧器の周囲温度から寿
    命を診断する寿命診断装置において、 被診断変圧器個別の定格時の油温度上昇値、巻線最高点
    温度と油温度最高点温度の差、定格負荷時の負荷損失と
    無負荷損失の比、油温変化の時定数及び定格電流を収納
    するデータファイルと、 油温度に代る二次負荷電流と周囲温度とに係る測定デー
    タ及び測定時間を収納するデータ収納部と、 前記データファイルのデータと、前記データ収納部のデ
    ータに基づいて前記変圧器の余寿命を算出する演算部
    と、 前記演算部の算出結果を出力する出力表示部と、 前記各部を制御する制御部とを備え、 前記演算部は、前記データ収納部に収納された前記二次
    負荷電流値から計算された油温度により算出された巻線
    の最高点温度を用いて、サンプリングされた使用時間Δ
    tiを100%負荷時使用したときの時間に換算した値をサ
    ンプリング開始時までの100%負荷換算時間に加算して
    求められる前記変圧器の運転時間を求め、あらかじめ寿
    命と判断される使用時間から前記変圧器の運転時間を差
    し引くことにより、前記変圧器の余寿命を算出するよう
    に構成されたことを特徴とする油入変圧器の寿命診断装
    置。
  3. 【請求項3】前記二次負荷電流が所定値を超える過負荷
    電流であるとき警報を発信する機能を備えていることを
    特徴とする請求項2記載の油入変圧器の寿命診断装置。
  4. 【請求項4】請求項1若しくは請求項2記載の寿命診断
    装置を装着していることを特徴とする油入変圧器。
  5. 【請求項5】複数の油入変圧器と、 前記各油入変圧器個別の定格負荷時の負荷損失と無負荷
    損失との比、定格時の油温度上昇値、巻線最高点温度と
    油温度最高点温度の差に関するデータ、あるいは前記各
    油入変圧器個別の定格電流、定格負荷時の負荷損失と無
    負荷損失との比、油温度変化の時定数、定格時の油温度
    上昇値、巻線最高点温度と油温度最高点温度の差に関す
    るデータのいずれかを収納するデータファイルと、 前記各油入変圧器の油温度、周囲温度、測定時間に関す
    るデータ、あるいは前記油入変圧器の二次負荷電流、周
    囲温度、測定時間に関するデータのいずれかを収集し磁
    気的に収納するデータ収納部と、 前記データ収納部に収納されたデータを読み込む読込部
    と、 前記データファイルのデータと前記データ収納部のデー
    タに基づいて前記油入変圧器の余寿命を算出する演算部
    と、 前記演算部の算出結果を出力する出力表示部と、 前記各部を制御する制御部とを備え、 前記演算部は、前記データ収納部に収納された油温度に
    より算出した巻線の最高点温度、あるいは前記データ収
    納部に収納された前記二次負荷電流値から計算された油
    温度により算出された巻線の最高点温度、の何れか一方
    を用いて、サンプリングされた使用時間Δtiを100%負
    荷時使用したときの時間に換算した値をサンプリング開
    始時までの100%負荷換算時間に加算して求められる前
    記変圧器の運転時間を求め、あらかじめ寿命と判断され
    る使用時間から前記変圧器の運転時間を差し引くことに
    より、前記変圧器の余寿命を算出するように構成された
    寿命診断装置 を有してなる油入変圧器の寿命診断システム。
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