JPS6023574B2 - 変圧器保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は変圧器の保護装置に関するものである。

従来、油入変圧器の運転状況の判定は保守員による日常
点検、例えば油もれ、異常音、異臭等の他に１〜２年に
一回程度の油中ガス分析やコロナ測定を行ない、正常か
或いは異常かの判定をしていた。

勿論、万が一、内部事故が発生すれば大電流によるアー
クの発生で油噴出となり、過電流リレー群による系統を
切離して積極的に予防する。しかしながら、事前に僅か
な事故の徴候を検出するためにはある原因により、いつ
発生したか不定であり、また一旦徴候が生ずると、その
事故メカニズムの進展は時間と共に外部事故に至る。こ
のため、外部事故にならないように、従来では保守員が
（１１スポット的な人間の五感によるデータ収集、■散
発的な測定診断、等によって行なつてし、た。従って、
データが少〈精度が悪かった。

そのため、上記徴候を事前に知ることは容易ではなかっ
た。そこで、第１図に示す如く変圧器１に油圧により動
作する油圧リレー２を取付け、この油圧リレー２の出力
を制御回路３を介してしや断器制御回路４に与えこのし
や断器制御回路４によって変圧器１の入力をしや断する
しや断器５を制御する方式を用い、変圧器内微小リーク
６等によって変圧器１に異常をきたし、変圧器１内の油
圧が上常した際にこれにより油圧リレ−２を作動させ、
しや断器５を動作ごせて大事故に至る以前に変圧器１を
系統から切り離す方式が用いられつつある。

しかし、油圧リレー２は応答速度が遅く変圧器１をしや
腕器５により系統から切り離す前に変圧器事故は大規模
になることが少なくない。そこで、他の手段として変圧
器１に超音波検知器′７を取付け、その検出出力にて制
御回路３を作動させるようにして、変圧器１の内部事故
を超音波検知器７により小規模のうちに検出する方式や
コロナ検出器８により電流パルスとして検出する方法等
が実施されている。

しかし雑音レベルが微小内部放電事故を検出できるレベ
ルに比べて大きいので、特に超音波検知器７による方式
では雷９や投石１０による衝撃音等の雑音か微小なアー
ク発生等の内部事故によるものであるのかの判別ができ
る時点では事故がかなり進展してしまう欠点があった。

従って、いずれの方式も事故を最小限の規模に留め変圧
器の保護を図るには不十分であった。本発明は上記事情
に鑑みて成されたもので、共振周波数の異なる二個以上
の超音波検知器を用いこれら各超音波検知器の信号レベ
ル差を判別してほぼ同程度の場合には内部事故と判断し
て系統保護を行なうようにまた信号レベル差が所定値以
上異なる場合には外乱として扱うようにすることにより
、内部事故が小規模のうちに系統からの分離を可能とし
た変圧器保護装置を提供することを目的とする。以下、
本発明の一実施例について第２図及び第３図を参照しな
がら説明する。

超音波検知器が感ずる超音波振動には変圧器内の微４・
内部アーク音の他に落石による衝撃音や雷鳴、励磁音、
励磁突入音、ポンプ音、ファン音「短絡機械力による音
等の外乱がある。従って、超音波検知器によって変圧器
の内部事故を早期に検出して変圧器保護システムを作動
させるには内部アークとこれら外乱とを瞬時に判別する
ことが必要である。さて、発明者等の実験によれば内部
アーク音と外乱音の周波数分析結果は第２図の如くとな
っている。

即ち、図に示すように内部アーク音はａの如く１ぴ〜１
０７〔ＨＺ〕まではほぼ平坦である。ところが、励磁突
入音、短絡機械力による音等の瞬時的な音はｂのように
１ぴ〔日２〕領域では高レベルであるが１ぴ〔ＨＺ〕領
域では１ぴ〔日２〕領域の場合に比べて３桁以上もレベ
ルが小さい。また、励磁音、ポンプ音、ファン音はｃの
ように、また、落石音、雷音の変圧器外部の音はｄのよ
うにいずれも１ぴ〔ＨＺ〕の領域では１ぴ〔ＨＺ〕の領
域に比べて約２桁程小さくなっている。このように外乱
費の周波数分析によれば高周波になるとそのレベルは小
さくなることがわかる。従って、この性質を利用し超音
波検知器によって検出された超音波信号を周波分析する
ことによって周波数分布が平坦ならば内部事故と判断し
、また、高周波成分が低周波成分よりも低レベルであれ
ば外乱と判別することが可能と思われる。

しかしながら、このような判別方法を採用するには周波
数特性の完全に平坦な超音波検知器が必要であり、実際
、そのような超音波検知器を得ることは甚だ困難である
。このことから、超音波検知器の出力を周波数分析して
変圧器の内部事故を検出することは事実上、不可能であ
る。

そこで、本発明では共振周波数の互いに異なる２つ以上
の超音波検知器を用い、これら超音波検知器は平坦な周
波数分布を有する超音波を使ってそれぞれ検出出力が同
一レベルになるよう調整して検出時、各超音波検知器の
出力レベルがほぼ等しいか否かを判別することにより内
部事故の検出を行なわせる。即ち、第３図に示すように
変圧器１の外壁に共振周波数がわかつていてしかも互い
に共振周波数の異なる超音波検知器１１，１２を取付け
る。

そして「平坦な周波数分布を有する超音波を用い、これ
ら超音波検知器１１，１２が互いにほぼ同レベルの検出
出力を出すよう予め鮫正しておく。尚、これらの超音波
検知器１１，１２は共振周波数の超音波に対してだけ十
分な出力が得られ、他の周波数に対しては、ほぼ共振周
波数の出力レベルより一桁以上出力が小さくなるような
超音波検知器を用いる方が良い。そして、これら超音波
検知器１１，１２の出力はこれら両者の出力レベルを比
較すると共に互いにほぼ等しいレベルであるときには内
部事故と判断し、また互いにレベルが所定値以上異なる
ときには外乱と判断する信号判別装置１３を用いて超音
波検知器１１，１２の出力をこれに与え、この信号判別
装置１３出力が事故と判断したときはしや断器制御回路
を作動させて変圧器１の系統分離用のしや断器を動作さ
せる構成としてある。

次に上記構成の本装置の動作について説明する。変圧器
１内に微小アーク６が発生したとすると、第２図にて説
明した通りこのアーク音は同図ａの如く平坦な周波数特
性を持つ超音波であるから、超音波検知器１１，１２に
伝幡された微小アーク６の発生点からの超音波１４，１
５の各超音波検知器１１，１２における検出出力は互い
にほぼ等しいものとなる。従って、この検出出力を受け
た信号判別装置１３はただちに事故と判断し、事故判別
信号を出力する。これによりしや断器制御回路を動作さ
せて変圧器１のしや断器を作動させ、系統から分離させ
れば変圧器１は微小な事故に留めることができる。また
、外乱による超音波１６，１７，１８発生の場合には第
２図のｂ，ｃ，ｄの如く周波数領域によりそのレベルが
著しく異なるので、超音波検知器１１，１２の検出出力
は互いに異なる。

従って、この検出出力を受けた信号判別装置１３は両検
出出力のレベル差から外乱と判断し、しや断器制御回路
の動作は行なわせない。尚、ポンプの動作中、またはフ
ァンの回転中に内部事故があるとポンプ音、ファン音の
ため、高周波成分と低周波成分の間にレベル差が生じて
外乱と判断される可能性があるが、これは次のようにす
ることで解決できる。

すなわち、第１には検出器の検出感度を低下させること
により、常時回転しているポンプあるいはファンの音で
は検出器は超音波を検出しないようにする。

また、第２にはファンの音やポンプ音等は前記した如く
低周波成分に多いので、検出器の周波数を例えば１びＨ
Ｚ程度より高いレベルで設定しておく。このような方法
を用いてもアークでの超音波は周波数成分にあまり変化
が無いので、何等問題無く内部事故の検出ができる。

このように内部ア−クの発生によるアーク音の超音波が
広い周波数領域にわたってほぼ平坦なしベル特性を示し
、一方、外乱による超音波は周波数領域によりそのレベ
ルが大幅に変化することを利用し、共振周波数帯におけ
る検出感度がほぼ等しくなるよう鮫正した互いに異なる
共振周波数を有する複数の超音波検知器を用いて変圧器
の超音波振動を検出すると共にこの検出出力を比較し互
いにほぼ等しい時にはアーク音と判断する信号判別装置
を用いて超音波検知器の検出出力を判別し、アーク音の
ときは変圧器を系統からしや断させるようにしたので、
変圧器の内部事故と外乱との識別が確実でしかも内部事
故発生時、ただちにこれを検出できるので、微小事故の
状態のうち変圧器を系統からしや断でき、従って、変圧
器及び系統ともに保護できる等、優れた特徴を有する変
圧器保護装置を提供することができる。

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定するこ
となく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実
施し得るものであり、例えば実施例では超音波検知器を
２個用いた場合について説明したが、２個以上としても
良く、この場合はより正確な判断が望める。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を説明するための概略図、第２図はアー
クによる超音波と外乱による超音波の周波数特性を示す
図、第３図は本発明の一実施例を示す概略図である。 １・・・・・・変圧器、４・・・・・・しや断器制御回
路、５・・・・・・しや断器、１１，１２・・・・・・
超音波検知器、１３・…・・信号判別装置。 図 縦 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 共振周波数帯における検出感度がほぼ等しくなるよ
   う較正され且つ互いに異なる共振周波数を有する変圧器
   の振動検出用の複数個の超音波検知器と、これら超音波
   検知器の検出出力を比較すると共にこれら検出出力のレ
   ベルがほぼ等しい時には事故と判断して前記変圧器のし
   や断を行なう装置を作動させる信号判別装置とより構成
   したことを特徴とする変圧器保護装置。