JP6895410B2 - 静止機器 - Google Patents

Description

本発明は、変圧器やリアクトル等の静止機器に関し、特に、測定手段を備えた静止機器に関するものである。

IoTの普及により、静止機器における最適な運用による省エネルギー化、故障予知のための運転監視が図られている。例えば、変圧器においても、特許文献１に示すように、タンク内にセンサを設け送信アンテナから異常診断に必要なデータを送信する発明が開示されている。

変圧器内部からデータを取り出せる情報には、電流、電圧、油温、油面位置、異常音、部分放電の有無などがある。これらのデータから変圧器に掛かっている負荷が把握でき、変圧器の劣化診断が可能となる。変圧器に掛かる負荷を測定するためには電流のデータを取り出し負荷率の算出を行うことで可能となる。また、電流と電圧のデータを取り出すことで損失の算出が可能となる。

特開２００８−２０５１６２号公報

各種センサから取り出したデータを処理するマイコン類(以下、測定用デバイスという)を静止機器に設置する必要があるが、変圧器と測定用デバイスの寿命ではデバイスの寿命の方が早く交換が必要となるため、メンテナンスの容易な場所に設置することが望ましい。特許文献１では、測定用デバイスを変圧器に容易に取り付けることや、メンテナンスを容易にすることについては、開示はない。

また、現在使用されている変圧器に後付することが求められ、タンクの構造を変えない設置方法が求められる。さらに、測定用の各種センサを取り付ける必要があり、配線の容易性も問題となる。

本発明の目的は、静止機器内部を容易に測定することができる静止機器を提供することにある。

本発明の好ましい一例は、鉄心と、前記鉄心に巻く巻線と、前記鉄心と前記巻線が収められたタンクと、前記タンクの上部に配置した、ハンドホールを覆うハンドホールカバーと、前記ハンドホールカバーの上部または下部に配置され、前記タンクの内部を測定する測定手段を有する静止機器である。

本発明によれば、静止機器内部を容易に測定することができる静止機器を得ることができる。

実施例１における測定用デバイスとセンサの機能ブロックを示す図。 測定用デバイスとセンサとからなる回路構成を示す図。 実施例１の変圧器を説明する図。 実施例１における測定用デバイスを設置した状態を示す図。 実施例２における測定用デバイスを設置した状態を示す図。 実施例３における測定用デバイスを設置した状態を示す図。

以下に、図面を用いて、実施例を説明する。

図１は、実施例１における測定用デバイスとセンサの機能ブロックを示す図である。符号1aは、タンク内を測定する手段である測定用デバイスを示す。1bは、測定用デバイスを制御するマイコンである。1cは、RMS-DCコンバータを示す。交流入力あるいは変動する直流入力のRMS（交流電圧の2乗平均（Root Mean Square））値に等しい直流信号を出力するコンバータである。

1dは、変圧器内に設けた電流センサを示す。1eは、変圧器内に設けた電圧センサを示す。1ｆは、温度センサを示す。1gは、変圧器を示す。1hは、測定データを記録する記録手段の一例であるRAMを示す。1iは、外部とデータの入出力をする入出力端子である1/0部を示す。

各種センサを用いて各データを取り出しマイコンで処理をすることで負荷率、損失を算出する。また、油温の測定には、温度センサ1fとして、熱電対を絶縁油に入れることで油温の測定が可能となる。算出したデータは、携帯網で使用している無線によるデータ送信とUSB等によるデータ保存が可能となる。

図２は、測定用デバイスと各種センサとを接続した回路構成の一例を示す図である。図２の回路構成は、図１の各ブロックの接続関係を示す。

図３は、実施例１としての変圧器を説明する図である。図３（a）は、変圧器を上部から見たときの平面図を示し、図３（b）は、変圧器を正面からみた正面図を示す。符号2iは、ハンドホールカバーを示す。2hは、変圧器タンクを示す。変圧器タンク2hは、鉄心と巻線と、鉄心と巻線を覆う絶縁油を収容する。図３の例では、２つのハンドホールを変圧器タンク2hの上部に設けている。

ハンドホールカバー2iは、人間の手が入るぐらいの四角形の形状である。このハンドホールカバー2iを開けることで、開口部から変圧器タンク内の絶縁油を観察できる。また、ハンドホール内には、絶縁油の上部に巻線に接続した電線などのメンテナンスをすることができる作業空間が設けられている。2jは、変圧器の１次側端子に接続する一次ブッシングもしくは変圧器の２次側端子に接続する二次ブッシングを示す。

図４は、実施例１における測定用デバイスを設置した状態を示す図である。図４（a）は、測定用デバイス1aを上部から見た平面図を示す。図４（b）は、測定用デバイス1aを横方向から見た図である。

図４のハンドホールカバー2iは、各種センサ類につながったケーブルを通す穴3kを開けた形状となっている。この穴3kにケーブルを通し、測定用デバイス1aを、ハンドホールカバー2iの上部に設置する。この測定用デバイス1aに耐水性を持たせるために、測定用デバイス1aの周囲に防水保護層としての防止ジェル（図示は省略）で固め、ハンドホールカバー2iに貼り付ける。

さらに、耐久性を向上させるために測定用デバイス1aの保護用の測定用デバイス保護カバー3jをかぶせ、ボルト締めした構造となる。電源は、変圧器から直接取る方法と電池から取る方法があるが、この構造においては電源部を変圧器タンクの外側にも設置できることから電池式にすることも可能となる。

また、図１の入出力部I/O 1iをUSBの端子とするか、入出力部I/O 1iにUSBの端子をつけることで、測定用デバイスに記録したデータを外部に持ち出しが可能となる。また、測定用デバイス保護カバー3jを、非金属にすることで、測定用デバイスからの無線によるデータの取り出しも可能となる。

測定用デバイス1aとケーブルで接続した温度センサ1fは、鉄心と巻線を覆う絶縁油中に配置して、絶縁油の温度を測るようにしてもよい。

実施例１によれば、作業が容易なハンドホールを利用するので、測定用デバイスを静止機器内に配置するように、新たに開口部を形成する必要はなく、測定用デバイスを、変圧器などの静止機器に対して、装着、交換することが容易になる。また、変圧器の保守の作業も容易になる。

図５は、実施例２における測定用デバイスを設置した状態を示す図である。図５（a）は、測定用デバイス1aを横方向から見た図である。図５（b）は、測定用デバイス1aを下方から見た平面図を示す。

図５に示す実施例２では、測定用デバイス1aを、ハンドホールカバー2iの内側に貼り付け、ハンドホールカバー2iの上部に通信用のアンテナ3mを出した構成となっている。アンテナ3mを出すことで無線での通信の障害にならず、図４に示す実施例１に対して高い気密性を保持できる。

図６は、実施例３における測定用デバイスを設置した状態を示す図。図６（a）は、測定用デバイス1aを横方向から見た図である。図６（b）は、測定用デバイス1aを下方から見た平面図を示す。

図6では、測定用デバイス1aを、ハンドホールカバー2iの内側に貼り付けた構造となっている。ハンドホールカバー2iの材質を非金属に変えることで通信の障害をなくし、高い気密性も同時に確保できる構造となっている。

ハンドホールカバー2iに測定用デバイス1aを設置することで配線が容易となる。データの計測には電圧、電流センサを2次側のコイルに接続する必要があり、センサを設置するためには、配線作業と配線をするための作業スペースが必要となるが、ハンドホールは、変圧器内部の点検のために設けられたもので内部での作業用につけられたものである。

そのため、配線作業を行えるだけのスペースが確保できる。配線作業によりハンドホールカバー2iを開ける必要があるが、配線作業と同時に、測定用デバイス1aの設置が可能となる。また、国内の変圧器には同様のハンドホールが取り付けられているためメーカー問わず取り付けが可能となる。

1a…測定用デバイス、1b…マイコン、2h…変圧器タンク、2i…ハンドホールカバー、
3j…測定用デバイス保護用のカバー、3m…通信用のアンテナ

Claims (4)

1. 鉄心と、
   前記鉄心に巻く巻線と、
   前記鉄心と前記巻線が収められたタンクと、
   前記タンクの上部に配置した、ハンドホールを覆うハンドホールカバーと、
   前記タンクの内部を測定する測定手段とを有し、
   前記測定手段は、前記ハンドホールカバーの下部に配置され、
   前記ハンドホールカバーには、上面と下面を貫通する孔が設けられ、前記孔により、前記測定手段と通信用アンテナとを接続したことを特徴とする静止機器。
2. 請求項１に記載の静止機器において、
   前記測定手段は、測定データを記録する手段と、前記測定データを外部に取り出す接続部とを有することを特徴とする静止機器。
3. 請求項１に記載の静止機器において、
   前記測定手段と接続したセンサは、前記タンク内に配置され、前記センサと前記測定手段との間には、作業空間が設けられていることを特徴とする静止機器。
4. 請求項１に記載の静止機器は、変圧器であり、
   前記タンク内で、前記鉄心と前記巻線が絶縁油に覆われていることを特徴とする変圧器。

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