JP5807263B1

JP5807263B1 - 変圧器の選定方法

Info

Publication number: JP5807263B1
Application number: JP2014189401A
Authority: JP
Inventors: 義和寺上
Original assignee: 義和寺上
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2034-09-01
Also published as: JP2016051458A

Abstract

【課題】変圧器更新時、既設変圧器と異なる容量を含む多種の変圧器について変圧器損失の生涯改善効果と利益転化年数を評価して選定する。【解決手段】既設変圧器と異なる容量を含む多数の更新候補変圧器について、既設変圧器の負荷率の大きさ（０〜１００％）に応じて損失改善効果（生涯節約金額や生涯ＣＯ２排出低減量）と利益転化年数（更新投資金額／年間節約電力料金）を一括表示するとともに、採択した使用負荷率における各変圧器の累積利益を、使用年数に応じて表した選定用グラフまたは選定表で、変圧器統合や、負荷配分の見直しを考慮した種々の負荷率における更新効果の評価を、更新候補変圧器の使用可能負荷率上限値を勘案しながら行ない、採択した使用負荷率における各候補変圧器の生涯利益によって、更新に最適な変圧器を選定する。【選択図】図６

Description

本発明は、変圧器更新時の選定作業に係り、既設変圧器と異なる容量を含む多種の更新候補変圧器について、使用可能負荷率領域を勘案しながら更新による変圧器損失の改善効果（更新変圧器の生涯節約電力料金や生涯排出ＣＯ２低減量など）と更新変圧器の累積利益（累積節約金額から更新投資費用を差し引いた金額）を容易に評価できるようにして、更新に最適な変圧器を確実に選択する技術に関する。

変圧器巻線間や変圧器巻線と変圧器鉄心間に装着される絶縁紙の熱的劣化などによる寿命時期を考慮した老朽化対策として、長期間使用している変圧器を新しい変圧器に更新する検討が行われ、このときにエネルギー資源節約のための省エネルギー策として変圧器損失低減策を織り込んだ変圧器の更新を行うことが進められている。

変圧器の更新に際しては、既設変圧器と数種類の更新候補変圧器のそれぞれについて、使用負荷率における変圧器の年間損失を既知の計算式
変圧器年間損失＝（無負荷損＋（使用負荷率／１００）^２×定格時負荷損）×２４×３６５・・・・・・式（１）
（ここに使用負荷率は使用負荷容量（ｋＶＡ）／変圧器容量（ｋＶＡ）×１００（％））
により算出し、既設変圧器と各更新候補変圧器との損失差による改善効果（年間節約電力料金や年間排出ＣＯ_２低減量）と回収年数（変圧器更新投資費用／年間節約電力料金）に換算して比較評価することで、改善効果の大きな変圧器を選択する方法がとられている。
特開２００５−３４８５０７

従来の変圧器更新検討では、既設変圧器と数種類の更新候補変圧器についてそれぞれ各変圧器の年間損失を前記式（１）によって算出し、使用負荷率における既設変圧器と各更新候補変圧器との変圧器損失差による前記改善効果を比較して改善効果が大きな変圧器を選択する方法がとられている。

特許文献１では、前記式（１）に電力料金単価を乗じた変圧器の年間損失電力料金
変圧器年間損失電力料金＝変圧器年間損失×電力料金単価・・・・・・・・式（２）
に置き換えて使用負荷率の大きさ（０〜１００％）に応じた既設変圧器と各更新候補変圧器の損失をグラフで示し、想定される使用負荷率における年間損失電力料金が最も小さな変圧器を選択するようにしている。

しかしながら、特許文献１に示されている選定グラフは更新候補変圧器の種類が既設変圧器と同一容量で損失特性が異なるものだけに限られているため、更新変圧器の範囲が狭く最適な変圧器を見逃すことがあった。

既設変圧器の使用負荷率が小さいケースでは、変圧器費用低減のために既設変圧器より小さな容量の変圧器も含めた多種の変圧器について、更新による前記変圧器損失改善効果や前記変圧器更新投資費用の回収年数が最良なものを探す検討がなされるが、既設変圧器より小さな容量の変圧器への更新にあたっては、使用負荷容量が一定で変圧器容量のみ小さくなることから更新候補変圧器の使用負荷率が大きくなることを考慮する必要があり、各更新候補変圧器について
更新候補変圧器の換算使用負荷率＝既設変圧器の使用負荷率×変圧器容量比・・・・・・・（式３）
（ここに変圧器容量比は、既設変圧器容量／更新候補変圧器容量）
を用いて前記式（１）や前記式（２）の計算を行うとともに、
更新候補変圧器の使用可能負荷率上限値
更新候補変圧器の使用可能負荷率上限値＝既設変圧器の使用可能負荷率上限値／変圧器容量比・・・・・・・・・式（４）
を計算して使用可能負荷率上限値をチェックするという手間をかけた選定作業が必要であり、更新に最適な変圧器を選定から漏らしてしまうことや、手間を省いて使用可能負荷率上限値をチェックせずに変圧器損失の改善効果や変圧器更新費用の回収年数だけで更新変圧器を選定してしまうことによって過酷な負荷率での使用となり変圧器の寿命が著しく短くなることを見逃す恐れがあった。

また、変圧器の更新は老朽化による事故防止のための重要な施策なのに、更新に係る投資費用の回収年数だけで順序付けする短期的評価が重視され、変圧器更新よりも初期節約効果が大きく回収年数の少ない別の省エネルギー策を優先させてしまうことによって、変圧器の更新が実施されず変圧器劣化に起因する事故発生の事態を招いてしまう恐れもあった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、変圧器更新検討において近傍変圧器との統合や負荷分担の見直しをも考慮した広範囲な評価ができるように、既設変圧器の容量と異なる容量を含めた多種の変圧器につき種々の負荷率における変圧器損失の改善効果（更新変圧器の生涯節約電力料金や生涯排出ＣＯ２低減量）と利益転化年数（更新変圧器の更新投資費用／年間節約電力料金）を、各変圧器の使用可能負荷率上限値をチェックしながら行えるようにした選定グラフまたは選定表を用いて多種の更新候補変圧器について同時に評価することで改善効果の高い更新候補変圧器の絞り込みが容易に行なえるようにするとともに、前記選定グラフまたは選定表に採択使用負荷率（近傍変圧器との統合や負荷分担の見直しをも考慮した広範囲な検討を行ったうえで決定した既設変圧器基準の使用負荷率）に基づいて算出した各更新候補圧器の累積利益（累積節約電力料金から変圧器更新費用を差し引いた金額）を表記することによって更新候補変圧器の生涯利益（前記累積利益の更新変圧器使用予定年数における値）が確認できるようにし、使用年数の長い更新変圧器の長期的節約効果の評価が確実に行なえるようにすることで、老朽化更新が後回しにされることなく適正な時期に実施されるようにして予防保全の確保に寄与することを目的とする。

前期目的を達成するために、請求項１に記載の選定方法は、既設変圧器と異なる容量を含めた多種の更新候補変圧器について、更新による変圧器の前記変圧器損失改善効果と前記利益転化年数を、既設変圧器の負荷率の大きさ（０〜１００％）に応じて更新候補変圧器の使用可能負荷率領域または使用不適合負荷率領域を認識できる手段を織り込んで一括表記したことと、前記選定グラフまたは選定表に前記採択使用負荷率における各更新候補変圧器の累積利益（累積節約金額から変圧器更新費用を差し引いた金額）を使用年数に応じて表記したことを特徴としている。

本発明の選定方法によれば、前記選定グラフまたは前記選定表によって多種の更新候補変圧器における変圧器損失の前記改善効果と前記利益転化年数を、各更新候補変圧器の使用可能負荷率領域内で同時に評価できるので、改善効果の高い更新候補変圧器を容易に且つ誤りなく絞り込むことがで、前記採択負荷率における各更新候補変圧器の前記生涯利益によって最も生涯利益が大きな更新候補変圧器を選定できるとともに、初期的な節約効果が小さい変圧器であっても長期的には改善効果が大きいことが認識でき、老朽化更新が後回しになることなく実施されことによって変圧器の劣化に起因する事故発生の未然防止ができる。

従来技術を利用した負荷率別変圧器年間損失電力料金グラフ本発明による既設変圧器基準負荷率別変圧器損失電力グラフ本発明の選定表作成用数値入力表本発明による更新変圧器選定表本発明による既設変圧器基準負荷率別利益転化年数グラフ本発明による既設変圧器基準負荷率別生涯節約電力料金グラフ本発明による更新変圧器使用年数別累積利益グラフ

以下、添付図面に従って本発明に係る変圧器選定を実施するための最良の形態について詳説する。

図２から図７までの表またはグラフは、最適更新変圧器選定用コンピュータの記憶装置から前記コンピュータの処理装置に読み出される更新変圧器選定プログラムに織り込ませたもので、図３に示す数値入力表は、既設変圧器と各選定候補変圧器の変圧器容量、無負荷損、定格時負荷損、変圧器更新投資費用、電力料金単価、ＣＯ_２排出係数、更新変圧器の使用予定年数及び既設変圧器の使用可能負荷率上限値を入力すると、前記更新変圧器選定プログラムに具備させたデータ転送機能によって前記数値入力表から図４に示す更新変圧器選定表の該当する各変圧器の数値欄に前記入力値が転送される。

図４に示す更新変圧器選定表には、既設変圧器と異なる容量を含めた各更新候補変圧器の前記改善効果と前記利益転化年数を既設変圧器の負荷率の大きさ（０〜１００％）に応じて一括して比較させるために、前記式（１）内の使用負荷率を更新候補変圧器換算使用負荷率に置き換えた更新候補変圧器の年間損失計算式
更新候補変圧器の年間損失＝（無負荷損＋（更新候補変圧器換算負荷率／１００）^２）×２４×３６５・・・・・式（５）
と、年間節約電力料金計算式
年間節約電力料金＝（既設変圧器の年間損失−更新候補変圧器の年間損失）×電力料金単価・・・・・・・・・・・・・・・・・式（６）
及び利益転化年数計算式
利益転化年数＝変圧器更新投資費用／年間節約金額・・・・・・式（７）
と、生涯節約金額計算式
生涯節約金額＝年間節約金額×更新変圧器の使用予定年数・・・式（８）
が織り込まれており、それぞれの変圧器毎に前記入力値（変圧器容量、無負荷損、定格時負荷損、変圧器更新投資費用、電力料金単価、ＣＯ_２排出係数、更新変圧器使用予定年数及び既設変圧器の使用可能負荷率上限値）が与えられると、各変圧器の前記生涯節約電力料金や前記生涯排出ＣＯ２低減量（図示省略）と更新変圧器の前記利益転化年数が更新候補変圧器毎に算出され、既設変圧器の負荷率基準に一括表示されるとともに、前記式（３）の更新候補変圧器換算使用負荷率を既設変圧器負荷率に対応する行に表記し、更新候補変圧器換算使用負荷率が前記図３に示す入力表に入力された変圧器の使用可能負荷率上限値を超過した行については、前記選定表の各変圧器損失、生涯節約金額や生涯排出ＣＯ２低減量（図示省略）と利益転化年数の欄に数値以外（図４の例ではＵ．Ｄ）が表記される手段が講じられている。

図４に示す選定表には、前記採択使用負荷率に基づいて算出される累積利益計算式
累積利益＝既設変圧器の累積損失電力料金−更新候補変圧器の累積損失電力料金−変圧器の更新投資費用・・・・・（式９）
（ここに累積損失電力料金＝年間損失電力料金×使用年数）
が織り込まれており、種々の負荷率検討のうえ決定された前記採択負荷率における各更新候補変圧器の累積利益が使用年数別に表記される。

図５は、前記更新変圧器選定プログラムに織り込まれたグラフ化手段によって図４に示す更新変圧器選定表から作成される更新変圧器の前記利益転化年数グラフで、各更新候補変圧器をパラメータとして既設変圧器の負荷率の大きさ（０〜１００％）に応じた利益転化年数を表している。横軸を既設変圧器基準負荷率とすることで、既設変圧器と異なる容量の変圧器を含めて一括してグラフに表すことができ、各更新候補変圧器の使用可能負荷率を超過した負荷率領域の利益転化年数については、前記グラフ化手段に具備させた図４の更新変圧器選定表で数字以外を表記した部分をグラフ表記させない手段によって表記されない。

図６は、前記更新変圧器選定プログラムに織り込まれたグラフ化手段によって図４に示す変圧器選定表の前記生涯節約金額グラフで、各更新候補変圧器をパラメータとして既設変圧器の負荷率の大きさ（０〜１００％）に応じた生涯節約金額を表している。横軸を既設変圧器基準負荷率とすることで、既設変圧器と異なる容量の変圧器を含めて一括してグラフに表すことができ、各更新候補変圧器の使用可能負荷率を超過した負荷率領域の生涯節約金額については、前記グラフ化手段に具備させた図４の更新変圧器選定表で数字以外を表記した部分をグラフ表記させない手段によって表記されない。
図７は、前記更新変圧器選定プログラムに織り込まれたグラフ化手段によって図４に示す更新変圧器の前記採択使用負荷率における前記累積利益（式９）グラフで、各更新候補変圧器をパラメータとし横軸を更新変圧器の使用年数として一括表示される。
（各更新候補変圧器の生涯利益は、横軸を使用予定年数にとったときの累積利益となる）（採択使用負荷率において更新変圧器換算使用負荷率が使用可能負荷率上限値を超える変圧器は図示から除外される）

図２は、本発明による既設変圧器負荷率を基準とした各変圧器の損失電力比較グラフで、既設変圧器と各変圧器の使用可能な負荷率領域だけがグラフ化される。

Claims

既設変圧器の更新に係る選定において、最適更新変圧器選定用コンピュータの記憶装置から処理装置に読み出される更新変圧器選定プログラムが最適更新変圧器選定用コンピュータに既設変圧器と更新候補変圧器の年間損失電力量、既設変圧器と更新候補変圧器の損失差による改善効果（年間節約電力料金や年間排出ＣＯ _２低減量）を算出する機能を実行させる方法であって、既設変圧器と更新候補変圧器の容量比を乗じた使用負荷率に基づいて変圧器損失を算出し、既設変圧器と異なる容量を含む多種の更新候補変圧器について、更新による既設変圧器と更新変圧器の損失差による利益転化年数（更新変圧器の投資費用／年間節約電力料金）と生涯節約電力料金（年間節約電力料金×更新変圧器の使用予定年数）を算出し、既設変圧器の負荷率の大きさ（０〜１００％）に応じて前記利益転化年数と前記生涯節約電力料金の両方又は前記利益転化年数と前記生涯節約電力料金のいずれかを、更新候補変圧器の換算使用負荷率が既設変圧器の使用負荷率上限値を超えない領域まで表記する方法で一括してグラフ表示し、更に更新候補変圧器の累積利益（既設変圧器の累積損失電力料金と更新候補変圧器の累積損失電力料金との差額から変圧器更新投資費用を差し引いた金額）を算出し、採択使用負荷率（近傍変圧器との統合や負荷分担の見直しをも考慮した評価を行ったうえで決定した既設変圧器基準の使用負荷率）に基づいて算出した更新候補変圧器の前記累積利益を更新候補変圧器の使用年数に応じて一括してグラフ表示することを特徴とする更新用変圧器の選定方法。