JPS59222910A - 変圧器冷却器用自動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、変電所等に設けられる変圧器の冷却装置を効
率よく自動的に運転制御する変圧器冷却器用自動制御装
置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、−次超高圧用ならびに送電用度１ｎ所等におけ
る主要変圧器の冷却装置は、変圧器の電圧階級や容量等
により方式、構成が異なるが１通常は送油風冷式が採用
され工いる。この送油風冷式の冷却装置は１ユニツトあ
たり２台ないし６台の強制空冷ファンと、１台の油循環
用ポンプとにより構成されたユニットクーラーを１台の
変圧器に対し８台ないし１５台装備し、このうち１台は
予備用とするのが普通である。

そして、従来、この冷却器の運転制御は、季節等により
ユニットクーラーの運転台数を人為的に選択する手動制
御と、変圧器の油温や負荷の変動によりユニットクーラ
ーの運転群数を制御する自動制御の２通りの方式が採ら
れている。

しかしながら、手動制御の場合は、季節内の最大需要負
荷を見込んだ運転台数に固定的に設定するため、夜間等
負荷の小さいときに余分なり−ラーを運転することにな
り、変電所所内電力の省エネルギーという点から得策で
はない。

まＴこ、自動制御の場合は、本来、変圧器の運転指針に
基づい℃油温および負荷の変化に対して連続的にユニッ
トクーラーの運転台数を投入制御するのが冷却器の運転
効率上は好ましいが、このような構成とするためには、
ユニットクーラーの運転、停止を制御するための電磁開
閉器の回路が複雑となることからユニットクーラーをう
群に分割し段数制御を行う構成としている。従つ℃、冷
却装置のきめ細かい運転制御を行うことができず、運転
効率という点では不利である。また、電磁開閉器の使用
頻度が高く、その寿命に悪影響を与えるという欠点があ
った。

〔発明の目的〕

本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、自動制御回路
にて全ユニットクーラーの回転数を制御することにより
、冷却器の運転効率の向上を計り、同時に電磁開閉器の
頻糖な開閉の必要がないためこれに伴５騒音および冷却
ポンプおよび冷却ファンの回転に伴う雁音も低減でき、
また、自動制御回路の故障時等にはフェイルセイフ回路
が動作することによりシステムの機能が維持でき％さら
に非常時には手ｉすにても制御でき安全性を保証できる
変圧器冷却器用自動制御装置を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明の変圧器冷却器用自動制御装置は、変圧器を冷却
すべく設けられた全ユニットクーラーを冷却ポンプと冷
却ファンとに分割した冷却器と、前記変圧器の潮流を検
出する潮流検出器と、前記変圧器の油温を検出する油温
検出器と、前記冷却ポンプは潮流検出器の検出値に基づ
いてまた冷却ファンは油温検出器の検出値に基づいてそ
れぞれ別個に回転数を比例制御しかつ前記各検出値が所
定値以下のときは冷却ポンプおよび冷却ファンの回転数
を一定に維持する自動制御回路と、変圧器の油温上昇、
冷却器の過電流、新油、新風および自動制御回路の機能
異常を検出する故障検出回路と、故障検出時に動作する
フェイルセイプ回路を具備し、さらに切換器により前記
自動制御回路と完全に分離できる手動制御回路とを伺え
たことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

次に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

矛１図は変圧器冷却器用自動制御装置の単線結線図であ
る。この図において、ｆｉ＋は三相交流電源入力端子で
電於欠相検出用リレー（２）と主ブレーカ−（３）とを
介して各部に電源を供給して℃・る。（α）（力（Ｃ）
（ｄｌ（ｅ）は手動・自ケリ切換用尾磁開閉器（４）の
各接点を示し、手動の場合は（α）（ｅ）接点が閉、＜
勺（ＣＪ　（ｄ）接点が開となり、自動の場合は（α）
（ｇ）接点が開、（４１（Ｃ）　（ＣＬ１接点が閉とな
る。

（５）は冷却ポンプ用インバータで、変圧器の潮流、つ
まり負荷電流を検出するカレントトランス等の潮流検出
器としての潮流検出センサー（６）の検出値に基づいて
牙２図に示す自動制御器（７）にて制御される。

（８）は冷却ファン用インバータで、変圧器の油温を検
出するサーミスタ等の油温検出器としての油温センサー
（９）の検出（Ｒに基づいて自動制御器（７）にて制御
される。

（ＩＩはユニットクーラーで、複数段けらｋＡ、Ｂ。

Ｃの５群に分割され℃いる。これらユニットクーラー（
ＩＱはそれぞれ冷却ポンプ（１１１と冷却ファンＯ２と
からなっている。

←３ｉ（１４＋　（＋５１は電磁開閉器で、それぞれＡ
、Ｂ、Ｃ５群のユニットクーラーａすの冷却ポンプ投入
用である。また、αｅは同じく電磁開閉器で全てのユニ
ットクーラー（Ｘｑの冷却ファン投入用である。

なお、面は冷却ポンプ保護用ブレーカ、（１ｅ＆工冷却
ファン保す用ブレーカである。

１１２図は自動制御器（７）のブロック図である。

ψυは潮流検出表示回路で、潮流センサー（６）にて検
出された値を潮流レベル表示器Ｃ２々に表示出力させる
とともに冷却ポンプ回転数制御回路（２３１に送出する
Ｏ この冷却ポンプ回転数制御回路（ハ）は、潮流最大値設
定器り）から入力される最大設定値、潮流最小値設定器
（２５１から入力される最小設定値および冷却ポンプ回
転比最小値設定器四から入力される最小回転比に基づい
て、入力されｔこ検出値から冷却ポンプ回転比を演算し
、この回転比に対応する制御信号を冷却ポンプ用インバ
ータ（５）に送出する。

つまり、この冷却ポンプ回転数制御回路（ハ）は、例え
ば最大設定値Ｘ、が９０％、最小設定値Ｘ２が５０％、
最小回転比Ｙが３０％であれば、矛５図に示すように、
潮流の検出値が３０％以下の場合は回転比がう０チの制
御信号を出力し、検出値が５０％より大きく９０％未溝
の場合は回転比が検出値と比例関係となる制御信号を出
力し、検出値が９０係以上の鳴合は回転比が１００％の
制御信号を出力するものである。

（２？）は油温検出表示回路で、油ｎセンサー（９）に
て検出された値を油温レベル表示器□□□にて表示出力
させるとともに冷却ファン回転数制御回路（２９に送出
する。

この冷却ファン回転数制御回路（２９）は油温ノ１″、
犬値設定器艶から入力される最大設定値、油温ハ小股・
　定器ｔ’ｌｌ＋から入力される最小設定値および冷却
ファン回転比最小値設定器（３２から入力されるル小回
転比に基づいて、入力された検出値から冷却ファン回転
比を演算し、この回転比に対応する制御信号を冷却ファ
ン用インバータ（８）に送出する。

つまり、この冷却ファン回転数制御回路ｒＢは。

例えば最大設定値Ｘ、が６０Ｃ，最小設定値Ｘ２がう５
Ｃ，最小回転比Ｙが３０係であれば、）・４図に示すよ
うに、油温が３５Ｃ以下の場合は回転比が３０％となる
制御信号を出力し、油温かう５Ｃより大きく６０Ｃ未満
の場合は回転比が検出値と比例関係となる制御信号を出
力し、検出値がＧＯＣ以上の場合は回転比が１００チと
なる制御信号を出力するものである。

すなわち１木刀式は全ユニットクーラーａαの冷却ポン
プ旧）を潮流により、冷却ファン（１２１を油温により
、別個に無限変速制御するものである。

なお、冷却ポンプ旧）と冷却ファンα２とを異なるデー
タにて制御する構成としたのは、冷却ポンプｔｏ＋と冷
却ファン（１２１の機能が異なるためである。つまり、
冷却ポンプｆｕｌｌは変圧器の本体損失とクーラーによ
る機械損失の合計であるため総合発生損失が最小となる
点で回転制御すべきであるが、総合発生損失最小点の回
転比率と潮流比率（負荷率）はほぼ１対１で対応してお
り、潮流により冷却ポンプＵの回転数を比例制御する方
が簡便かつ合理的である。なお、冷却ポンプ０】↑の回
転比最小値は。

変圧器個々の性質により設定すべきであるが、通常、新
油および油流滞流が生じない３０％前後の値が採られる
。

一方、冷却ファンα２は油温を制御するためのものであ
り、制御すべき巻線温度の最大値と変圧器個々の巻線と
油の温度差データにより油温最大値が設定される。

矛５図は変圧器冷却器用自動制御装置全体を示す図で、
点線に℃囲まれた部分は自動制御ｉ＋１］盤３１示すも
のである。

この図におい℃、（１）は三相交流電源入力端子で、こ
の端子ｆｉｌには電源監視制御回路図）が接続され℃い
る。この電源監視制御回路（ト）は、１−１図に示す電
源欠相検出リレー（２）および主ブレーカ−（３）等を
備え、電源欠ａ時または回路短絡により過電流が流れた
とき後述する各回路への電源供給を停止するとともに、
電源投入時、各回路への電源投入時差を制御する。

Ｏｎは自動手動切換器で、２１１図に示す全てのユニッ
トクーラーａＱかうなる被制御機器である冷却器（至）
を自動、手動いずれにて制御するかを選択する。

６９は手動制御回路で、外部手動操作により矛１図に示
す′ｉｔ磁開開開閉器３１　（１４＋　（１５１を開閉
する。

（４ｆ）は自動制御回路で、矛２図に示す自動制御器（
７）、冷却ポンプ用インバータ（５）および冷却ファン
用インバータ（８）とからなり、外部条件検出器圓にて
検出される潮流および伸温にて冷却器側の冷却ポンプ１
１１１および冷却ファン（＋２）の回転数を制御する。

（４２１はフェイルセイフ回路で、自動制御回路＋４Ｃ
１ｌに対し並列に接続され℃おり、故障検出回路（４３
ｉに℃故障が検出されたとき動作される。このフェイル
セイフ回路（４３が動作される条件としては、外部条件
検出器ＣＤを介し℃変圧器の油温の異常上昇が検出され
たとき、冷却ポンプ［ＩＩＪと冷却ファンα２の過電流
が検出されたとき、変圧器への新油、新風が検出された
ときおよび自動制御回路（４０の装置異常が検出された
ときである。なお、このフェイルセイフ回路（４３は、
全ユニットクーラーｕＱｌ’ｖ−斉投入することなく、
Ａ、Ｂ、Ｃの各群を順次投入し、異常が解消した場合は
その時点で次の群の投入を停止する。

（４４）は運転検出回路で、冷却器（３８１の運転状態
を検出し、これを運転表示回路（・伺および外部表示回
路（４６１にて表示する。

（４ηは故障表示回路で、故障検出回路（４３にて検出
された故障をその穂暗に応じて表示する。ＩＪ：お、こ
れは外部表示回路（伺にても表示される。

（４Ｆ３は外部操作回路で、遠方から電源の投入、切断
を制御できる。

次”にこの実施例の作用暑説明する。

通常は、１買）手動切換器（３７）を自動側としてお（
。

すると、自動制御回路ｃ＋ｏ＋　ｂ′−動作し、潮流の
検出値に基づいて冷却ポンプ０．１＋の回転Ｙ、ｆた、
油温の検出値に基づいて冷却ファン（１２＋の回転を全
ユニットクーラー１ｌ（Ｉｔに対し℃連続制御し、常に
変圧器を効率よく動作するのに適した温度に冷却し℃い
る。

このときの運転状態が、運転検出回路１４４１”ｒ介し
て運転表示回路（４５１および外部表示回路（（６）に
表示される。

この状態で例えば自動制御回路（べ■に装餞異常が生じ
た場合、自動制御回路Ｃαが正常に動作し又いる場合で
も冷却ファンα２のモータ等が故障し変圧器の油温か上
昇した場合、冷却ポンプ旧）および冷却ファン（１２に
過電流が流れた場合、または変圧器への新油および新風
が生じた場合は、故ｆｌ　ｉｋ−出回路（４３１カ故障
を検出し、これによりフェイルセイフ回路（４３が動作
されると、電磁開閉器（４）が手！ＩＩ側に切換えられ
る。このとき全冷却ポンプ（Ｉｌｌ、冷却ファンＣＬｚ
の投入によるラッシュ電流を防止するため。

一旦電磁開閉器０３圓（１５１（１６）が開とＩＬり電
磁開閉器（４）が手動側へ切換ったところで電磁開閉器
（１〜（ｔ４１　（１５１卸が一定時限をもって厄次投
入され、ユニットクーラー（ＩＩの中で故障個所を除く
全台が運転状態となる。

次にユニットクーラー（ｔｅの点検時、または非常時に
は自ｖｌＩ手動切僕器０Ｄを手動側とする。これにより
、ユニットクーラー四の冷却ポンプ（１１１と冷却ファ
ンＨの作Ｆ；）１、停止は各保欣用ブレーカ−α７）■
により手動にて行うことができる。

なお、前記実施例ではフェイルセイフ回路（４２１の動
作時および手動側の回路（３鎌の動作時のみ冷却ポンプ
ＵをＡ群、Ｂ群、０群に５分割し、各群ごとの作動、停
止を制御できる構造としたが、自動制御回路ｆ４０の動
作時にも、この自動制御回路（４０１により電磁開閉器
（１３１（１４１（１５１を開閉制御し、各群ごとのユ
ニットクーラーの作動、停止を制御できる構造としても
よい。

また、冷却ポンプａ１Ｊは、Ａ、Ｂ、Ｃ３群ではなく、
ヰ群、５群に分割し又もよい。

〔発明の効果〕

不発明によれば、ユニットクーラーの冷却ポンプおよび
冷却ファンの回転数を潮流および油温に基づい℃別個に
自動制御するため、冷却器のテコ［膜制御を行うことが
でき、運転効率を向上できる。

しかも、冷却ポンプおよび冷却）７ンの回転数と回転機
軸動力は２．５乗からう乗の指数関数的関係にあるため
、回転数を低下することにより省エネルギー効率は太き
（なり、従来の段数制ｆｉｖ方式に比べ２倍以上となる
。

また１回転数制御により伏間等９□１１負荷時の？１１
却器回転数が下がり、例えば回転比が５０％となった場
合の騒音レベルは回転比を下げ１よいときに比し約１５
ホン低下し、さらに、冷却器の延命効果により保守点検
コストが低下する。さらに、従来のような電磁開閉器制
御に伴って発生していた電磁洲閉器の損耗と騒音を防止
できる。

また、本制御器を故障検出回路とフェイルセイフ回路等
を付加し１こ自動制御装置に構成することにより、自動
制御回路に万一故障が発生した場合にもシステムの機能
が維持され安全性が保証される。

【図面の簡単な説明】

オ・１図は本発明の変圧器冷却器用自動制御装置の一実
施例を示す単線結綜図、矛２図は同上自動制御器のブロ
ック図、２１５図は冷却ポンプ制御出力曲線図、第４図
は冷却ファン制御出力面だ！図、矛５図は本発明の自動
制御回路を含む自動制御盤のシステム図である。 （６１−−潮流検出器としての潮流センサー、（９）・
・油温検出器とし℃の油温センサー、ｆｌＯ）・・ユニ
ットクーラー、ｆｉｌｌ・・冷却ポンプ、　（１２１＠
拳冷却ファン、（３７）・・自動手動切換器、（３；４
・・冷却器、Ｑ１φ・手動制御回路、（４（Ｂ・・自動
制御回路、（・１ｚ・・フェイルセイフ回路、（４３・
・故障検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）変圧器を冷却すべく設けられた全ユニットクーラ
   ーを冷却ポンプと冷却ファンとに分割した冷却器と、前
   記変圧器の潮流を検出する潮流検出器と、前記変圧器の
   油温を検出する油温検出器と、前記冷却ポンプは潮流検
   出器の検出値に基づい℃また冷却ファンは油温検出器の
   検出値に基づいてそれぞれ別個に回転数を比例制御しか
   つ前記各検出値が所定値以下のときは冷却ポンプおよび
   冷却ファンの回転数を一定に維持する自動制御回路と、
   変圧器の油温上昇、冷却器の過電流、新油、新風および
   自動制御回路の（！、！能異常を検出する故障検出回路
   と、故障検出時に動作するフェイルセイフ回路を具備し
   、さらに切換器により前記０盾り制御回路と完全に分離
   できる手動制御回路とを例えたことを特徴とする変圧器
   冷却器用自動側ｎ装置。