WO2014174915A1

WO2014174915A1 - 静止誘導電器

Info

Publication number: WO2014174915A1
Application number: PCT/JP2014/055897
Authority: WO
Inventors: 秀幸宮原; 明山岸; 健司奥田; 敏明田中
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2014-10-30
Also published as: US20160055965A1; JPWO2014174915A1

Abstract

　静止誘導電器内の部分放電を良好な感度で検出可能で、既設の静止誘導電器にも電磁波検出センサを容易に後付けできる静止誘導電器を提供する。タンク内に複数の鉄心脚を有する鉄心と、鉄心脚の周囲に巻回された巻線とを備えた静止誘導電器において、タンクの上面に支持金具１８を介してポリマーブッシング６を固定する。ポリマーブッシング６は電磁波検出センサ１１を備える。電磁波検出センサ１１は支持金具１８を避けて配置する。

Description

静止誘導電器

　本発明は変圧器やリアクトルなどの静止誘導電器に係り、特に、ポリマーブッシングを用いた静止誘導電器に関する。

　変圧器やリアクトル等の静止誘導電器の巻線内に発生する部分放電の有無を検出することにより、電気機器の健全性を診断することが広く行われている。この部分放電を検出する方法の一つとして、部分放電発生箇所から放射されるＵＨＦ帯域の電磁波を、電磁波検出センサやアンテナで検出する方法がある。

　この電磁波は金属導体を透過せず反射されるため、静止誘導電器の殆どを覆う金属タンクを通過することができない。また、ブッシングには一般的に碍子型の油入コンデンサブッシングが用いられることが多く、その内部はコンデンサコアの幾層も積層された金属箔によって塞がれているため電磁波は殆ど通過できない。

　よって、予め静止誘導電器製作時に電磁波の検出センサをタンク内に設置するか、予めタンクに絶縁体の観測用窓を設けて窓の外に検出センサを設置する方法が取られるが、実際にフィールドで使用されている既設変圧器に対し、タンク内に新たに検出センサを設置することは容易ではなく、静止誘導電器の運転を停止し、絶縁媒体を抜き取り、タンクを加工する等の大掛かりな工事が必要となる。

　上記の様な問題に対し、特許文献１に、変圧器タンクとセンサ収納容器とを蝶形弁を介して接続する発明が開示されている。

　具体的には、信号検出部とセンサ支持部とからなる部分放電検出センサを金属製でパイプ形状のセンサ挿入ロッドの先端部に取り付け、センサ挿入ロッド内には信号ケーブルを配設し、この信号ケーブルを外部端子に接続する。センサ挿入ロッドは、その一端に配設した部分放電検出センサがセンサ収納容器内に設置されると共に、その他端がセンサ収納容器に形成された開口部を貫通して外部に引き出され、ロッド支持シリンダによって摺動可能に支持され、部分放電検出センサが変圧器タンクとセンサ収納容器間を移動することができるように構成する。

特開２０１０－７３９８４号公報

　特許文献１に記載された発明は、既設の静止誘導電器に電磁波検出センサを後付けする場合に、既設の静止誘導電器の採油バルブもしくは冷却器配管のバルブを利用することになり、電磁波検出センサの位置はこれらのバルブの位置に限定さる。多くの場合、これらのバルブは静止誘導電器タンクの側面に位置する。部分放電は静止誘導電器のどの巻線の内部に生じるかわからず、部分放電の発生箇所が電磁波検出センサに対して遠くに位置する場合、もしくは、鉄心を挟んで裏側に位置する場合に、電磁波が反射を繰り返して伝播する間に電磁波信号が減衰して電磁波検出センサの検出感度が鈍くなるおそれがある。

　そこで、本発明では、静止誘導電器内の部分放電を良好な感度で検出可能で、既設の静止誘導電器においても電磁波検出センサを容易に後付けできる静止誘導電器を提供することを目的とする。

　上記の課題を解決するために、本発明は、タンク内に複数の鉄心脚を有する鉄心と、前記鉄心脚の周囲に巻回された巻線とを備えた静止誘導電器において、前記タンクの上面に支持金具を介してポリマーブッシングを固定し、前記ポリマーブッシングは電磁波検出センサを備え、前記電磁波検出センサは前記支持金具を避けた位置に配置する。

　本発明によれば、既設の静止誘導電器においても電磁波検出センサの後付けが可能で、かつ、良好な感度で部分放電を検出することできる。

本発明に係る静止誘導電器の全体構成の一例を示す概略図である。図１のポリマーブッシングとタンクの接合部を示す一部切り欠き断面図である。電磁波シールドの一例を示したものである。電磁波シールドの別の例を示したものである。

　以下では、本発明を実施する上で好適な実施例について図面を用いて説明する。下記はあくまでも実施の例に過ぎず、発明の実施態様を限定する趣旨ではない。

　図１に示すように、金属製のタンク１内に鉄心３と、鉄心３の周囲に巻回された巻線２と、巻線２に接続されたリード線４が収納されている。タンク１の上面にはブッシングポケット５を介してポリマーブッシング６が設置される。

　前記ポリマーブッシング６は、図２に示すように、中心導体７、固体絶縁物８、外皮９、ひだ１０、金属フランジ１３、支持金具１８、ブッシング下部端子１５により構成される。中心導体７は固体絶縁物８により電気的に絶縁され、また、前記中心導体７が有するブッシング下部端子１５はリード線４を介して巻線２に電気的に接続されている。

　金属フランジ１３よりも上の固体絶縁物８の表面は外皮９によって覆われ、前記外皮９は複数のひだ１０を有する。支持金具１８は固体絶縁物８の中にモールドされており、ポリマーブッシング６の倒立を支持するための補強金具としての役割を果たし、前記支持金具１８は前記金属フランジ１３と電気的に同電位（接地電位）に接続されている。

　ポリマーブッシング６は支持金具１８と連結された金属フランジ１３を介し、ブッシングポケット５に溶接されたブッシング取付座１２に固定用ボルト１４で固定されてタンク１と連結される。つまり、支持金具１８はポリマーブッシング６の内周側に配される。

　また、ポリマーブッシング６は、外皮９表面、すわちポリマーブッシング６の外周側に電磁波検出センサ１１を備える。電磁波検出センサ１１は、例えばガラステープのような絶縁体のセンサ固定具１９で固定され、測定ケーブル１６が接続される。また、電磁波検出センサ１１の外面は接地線１７を介して金属フランジと固定ボルト１４の間に接続されて接地される。

　電磁波検出センサ１１の取付位置は、支持金具１８を避けて配置する。好ましくは、支持金具１８よりも上側で、支持金具１８に最も近いひだの真下に配置する。

　以下、本実施例に係る静止誘導機器の部分放電監視について図１、２を参照しつつ説明する。巻線２の内部で発生した部分放電によって放射された電磁波は、巻線２を構成する導体や、鉄心３で反射を繰り返しながら伝播し巻線外部へ到達する。

　特に、巻線２の内部から巻線２の軸方向に放射される電磁波は、一次巻線２ａと二次巻線２ｂの間や、鉄心３と二次巻線２ｂの間の絶縁上の離隔スペースを通り伝播するため、巻線２の半径方向への伝播に比べて比較的容易に巻線外部へ到達する。

　巻線外部へ到達した電磁波は、巻線２のすぐ上方にあるポリマーブッシング６に到達し、ポリマーブッシング６内の中心導体７と支持金具１８との間の固体絶縁物８部分を通過して、支持金具１８より上側の外皮９に取付けられた電磁波検出センサ１１により検出される。つまり、電磁波は支持金具１８を透過しないため、支持金具１８の上端側からポリマーブッシング６の外に透過し、電磁波検出センサ１１により検出される。

　電磁波検出センサ１１により検出された電磁波は電気信号に変換されて測定ケーブル１６を介して観測器へ信号を送信し、その測定値に基づいて変圧器内部の異常診断が行われる。なお、信号は発信器を用いて送信しても良く、電磁波検出センサ１１から先の信号の伝送方法は特に限定されない。

　電磁波検出センサ１１の取り付け位置としては、ポリマーブッシング６の外周側であって支持金具１８の上側が好ましい。この位置は中心導体７と支持金具１８との間を伝播してきた電磁波が集中するため感度良く電磁波を検出できる。

　また、ひだ１０の真下に配置することで、電磁波検出センサ１１の風雨、塵埃による汚損を防ぐことが出来る。よって、好ましくは、電磁波検出センサ１１を指示金具１８の上側であって、ひだ１０の真下に配置するのが好ましい。

　また、図２では一番下のひだ１０の下に電磁波検出センサ１１を配置した例を示しているが、例えば、支持金具１８が長く、一番下のひだ１０よりも上まである場合は、二段目のひだ１０の下に配置して良い。但し、絶縁性能上、電磁波検出センサ１１はポリマーブッシング６の上部先端からはなるべく遠い位置に配置することが望ましい。

　なお、室内に置かれる場合など電磁波検出センサ１１の汚損の心配がなければ、電磁波検出センサ１１をひだ１０の真下に配置する必要は無く、支持金具１８の真上に配置するのが望ましい。

　電磁波検出センサ１１の取り付けは、例えば締付リングによるセンサ固定具１９によってポリマーブッシング６に固定しても良いし、接着剤で固定しても良い。また、例えば半円に二分割した金属製のリングを、ボルト締付で連結させるような構造のセンサ固定具１９で電磁波検出センサ１１を固定しても良い。

　この場合の電磁波検出センサ１１外面の接地は、センサ固定具１９を接地線１７を介して金属フランジ１３に接続し、センサ固定具１９と共に電磁波検出センサ１１外面を接地しても良い。電磁波検出センサ１１の取り付けや接地の実施形態はこれらに限定されない。

　ポリマーブッシング６において、固体絶縁物８は例えばエポキシ樹脂、外皮９とひだ１０は例えばシリコーンゴムで構成できるが、実施形態はこれらの材質や形状に限定されない。

　図１の静止誘導電器の構成は例として三相３脚を示しているが、実施形態はこれに限定されない。ポリマーブッシング６は本実施例のようにブッシングポケット５を介してタンク１と連結しても良いし、直接タンク１に連結しても良い。

　本実施例において、電磁波検出センサ１１が、静止誘導電器の外部からのＵＨＦ帯の電磁波ノイズを検出してしまう恐れがある。そこで、電磁波検出センサ１１には電磁波シールド２１を設けることが好ましい。

　電磁波シールド２１は、例えば図３に示すように、電磁波検出センサ１１を外皮９表面に接触させ、外皮９との接触面にパッキン２２を有した電磁波シールド２１で前記電磁波検出センサ１１を覆い、電磁波検出センサ１１は電磁波シールド２１と溶接連結することで固定し、電磁波シールド２１をセンサ固定具１９で締め付けて電磁波検出センサ１１を密閉し、ポリマーブッシング６に固定することで実現できる。

　図３の構成では、電磁波シールド２１で密閉されていることで、ひだ１０の真下に配置しなくても雨水の浸入を防ぎ、風雨、塵埃による電磁波検出センサ１１の劣化を防ぐことができる。なお、電磁波シールド２１の形状は、電界緩和に配慮して角部に丸みを帯びた形状にすることが望ましい。

　また、電磁波シールド２１は、例えば図４に示すように、電磁波検出センサ１１を電磁波シールド２１で覆い、電磁波検出センサ１１は外皮９に触れないように電磁波シールド２１側に貼付け、電磁波シールド２１下部に、金属メッシュもしくはパンチングメタルの通気口２１ａを設けることによっても実現できる。

　図４の形態では、ポリマーブッシング６の外皮９表面を伝って外皮９と電磁波シールド２１との隙間から雨水が浸入しても雨水が電磁波検出センサ１１に触れるおそれが低減され、雨水は電磁波シールド２１下部の通気口から排出されるので、風雨、塵埃による電磁波検出センサ１１の劣化を防ぐことができる。図３の構成と比較して、パッキン２２を有しないので構造が簡易である。

　以上のとおり、本発明に係る静止誘導電器は、巻線２内部で発生した部分放電の電磁波の伝播が容易である巻線２の軸方向上側で電磁波を検出できるため、伝播による電磁波の減衰が小さいうちに検出ができ、検出感度を高くすることができる。また、電磁波検出センサ１１の取付け位置が静止誘導電器の外側であるので、既設器に対しても電磁波検出センサ１１を取り付けることが可能となる。

１・・・タンク
２・・・巻線
２ａ・・・一次巻線
２ｂ・・・二次巻線
３・・・鉄心
４・・・リード線
５・・・ブッシングポケット
６・・・ポリマーブッシング
７・・・中心導体
８・・・固体絶縁物
９・・・外皮
１０・・・ひだ
１１・・・電磁波検出センサ
１２・・・ブッシング取付座
１３・・・金属フランジ
１５・・・ブッシング下部端子
１６・・・測定ケーブル
１７・・・接地線
１８・・・支持金具
１９・・・センサ固定具
２１・・・電磁波シールド
２１ａ・・・通気口
２２・・・パッキン

Claims

　タンク内に複数の鉄心脚を有する鉄心と、前記鉄心脚の周囲に巻回された巻線とを備えた静止誘導電器において、
　前記タンクの上面に支持金具を介してポリマーブッシングを固定し、前記ポリマーブッシングは電磁波検出センサを備え、前記電磁波検出センサは前記支持金具を避けた位置に配されることを特徴とする静止誘導電器。
　請求項１において、前記支持金具は前記ポリマーブッシングの内周側に配され、前記電磁波検出センサは前記ポリマーブッシングの外周側に配され、前記電磁波検出センサは前記支持金具よりも上側に配されることを特徴とする静止誘導電器。
　請求項１において、前記ポリマーブッシングは複数のひだを有し、前記電磁波検出センサは前記ひだのいずれか一つの真下に配されることを特徴とする静止誘導電器。
　請求項２において、前記ポリマーブッシングは複数のひだを有し、前記電磁波検出センサは前記ひだのいずれか一つの真下に配されることを特徴とする静止誘導電器。
　請求項１において、前記電磁波検出センサは電磁波シールドにより密封されることを特徴とする静止誘導電器。
　請求項２において、前記電磁波検出センサは電磁波シールドにより密封されることを特徴とする静止誘導電器。
　請求項１において、前記電磁波検出センサは電磁波シールド内で前記ポリマーブッシングに接触せずに配され、前記電磁波シールドの下面に通気口を有することを特徴とする静止誘導電器。
　請求項２において、前記電磁波検出センサは電磁波シールド内で前記ポリマーブッシングに接触せずに配され、前記電磁波シールドの下面に通気口を有することを特徴とする静止誘導電器。