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技術 過負荷運転時の油入変圧器の運転制御装置及び運転制御方法

出願人 東京電力ホールディングス株式会社
発明者 関口朋之大野高宏河野豊緒志哲郎
出願日 2007年2月2日 (13年10ヶ月経過) 出願番号 2007-024882
公開日 2008年8月21日 (12年4ヶ月経過) 公開番号 2008-192775
状態 拒絶査定
技術分野 一般用変成器の容器,取付け
主要キーワード 絶縁巻線 寿命年数 負荷履歴 変圧器毎 絶縁油温度 導体巻線 期待寿命 目標負荷率
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図面 (13)

課題

油入変圧器内部の温度分布を考慮して、新規巻線上部の絶縁紙部の紙中水分量を精度良く推定する装置及び方法を提供すること。

解決手段

巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する手段が、平均油温カーブを推定する手段と、プレスボードの紙中水分量を推定する手段と、推定平均油温カーブ及び推定プレスボード紙中水分量から、油中水分量カーブを推定する手段と、巻線絶縁紙表面温度カーブを推定する手段と、推定油中水分量カーブ及び推定巻線絶縁紙表面温度カーブから、巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する手段を備える。ここで、前記プレスボードの紙中水分量を推定する手段は、次式(10)により紙中水分量を推定する。

数1】

概要

背景

変電所等で用いられる油入変圧器では、電力需要の一時的なピーク時等において、設備の効率的な運用を図る目的で過負荷運転が行われている。また、同じ目的で、変圧器故障時に他の変圧器に負荷を分散することで、過負荷運転が行われている。

油入変圧器の過負荷運転により導体巻線の温度が上昇すると、巻線絶縁紙から水分が放出され絶縁油中侵入して、絶縁油水蒸気圧が上昇する。このため、高温の導体巻線により絶縁油中に水蒸気気泡が発生し、巻線間部分放電開始電圧が急激に低下する。

従って、部分放電が発生しない範囲で、設備の稼働率の一層の向上を図り又は電力需要のピーク時等へ対応するため、過負荷運転時の変圧器内部の水分の挙動を把握する必要がある。

そこで、本出願人は、下記特許文献1により、変圧器内部の水分の挙動を推定し、油入変圧器の過負荷運転時の変圧器の寿命消費及び寿命年数を推定する方法を提案した。
特開2000-348945「油入変圧器の過負荷運転方法および装置」(公開日 2000年12月15日) 変圧器内部の水分の挙動に関し、絶縁油の水分蒸気圧と巻線絶縁紙の水分蒸気圧の間において、一方が他方より高い場合には蒸気圧が高い方から低い方へ水分の移動が開始する。水分の移動により絶縁油と巻線絶縁紙との水分蒸気圧が等しく平衡状態に達すると、水分の移動は終了する。

過去の研究より、巻線絶縁紙の紙中水分量気泡発生限界温度との関係が確認されており、これによると紙中水分量が少ないと気泡発生温度が高くなる傾向にある(前掲特許文献1の表4参照)。

しかし、運転中の変圧器では、巻線絶縁紙の紙中水分量を実測することができない。実測可能な絶縁油の油中水分量と絶縁油の温度から、巻線絶縁紙の紙中水分量を把握する必要がある。

そこで、前掲特許文献1に開示する第2実施形態では、温度T[°K]及び巻線絶縁紙の紙中水分濃度Wp[wt%]から巻線絶縁紙の水蒸気圧Pp[mmHg]を求める式(1)を規定し、温度T[°K]及び絶縁油の油中水分濃度Wo[wt%]から巻線絶縁紙の水蒸気圧Po[mmHg]を求める式(2)を規定し、水分の移動が終了する平衡状態に達するとPp=Poとなることより、温度T[°K]及び絶縁油の油中水分濃度Wo[wt%]から巻線絶縁紙の紙中水分濃度Wp[wt%]を求める式(3)を提案している。

式(3)により、測定可能絶縁油温度T及び油中水分量Woから、巻線絶縁紙の紙中水分量Wpを推定することができる。

その後、この紙中水分量Wpから、巻線絶縁紙の紙中水分量と気泡発生限界温度との関係に基づき気泡発生温度を求め(表4,ステップS4)、巻線温度がこの気泡発生温度に達しているか否かによって、変圧器の過負荷運転継続の可否を決定している(ステップS7〜S8)。

概要

油入変圧器内部の温度分布を考慮して、新規巻線上部の絶縁紙部の紙中水分量を精度良く推定する装置及び方法を提供すること。巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する手段が、平均油温カーブを推定する手段と、プレスボードの紙中水分量を推定する手段と、推定平均油温カーブ及び推定プレスボード紙中水分量から、油中水分量カーブを推定する手段と、巻線絶縁紙表面温度カーブを推定する手段と、推定油中水分量カーブ及び推定巻線絶縁紙表面温度カーブから、巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する手段を備える。ここで、前記プレスボードの紙中水分量を推定する手段は、次式(10)により紙中水分量を推定する。

目的

本発明は、油入変圧器内部の温度分布を考慮して、新規な巻線上部の絶縁紙部の紙中水分量を精度良く推定する装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

過負荷運転時油入変圧器運転制御装置において、巻線絶縁紙紙中水分量推定する手段が、平均油温カーブを推定する手段と、プレスボードの紙中水分量を推定する手段と、推定平均油温カーブ及び推定プレスボード紙中水分量から、油中水分量カーブを推定する手段と、巻線絶縁紙表面温度カーブを推定する手段と、推定油中水分量カーブ及び推定巻線絶縁紙表面温度カーブから、巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する手段を備える、油入変圧器の運転制御装置。

請求項2

請求項1に記載の油入変圧器の運転制御装置において、前記平均油温カーブを推定する手段は、稼働率カーブを想定する手段と、変圧器周囲温度カーブを想定する手段とを有し、想定稼働率カーブ及び変圧器周囲温度カーブから、前記平均油温カーブを推定する、油入変圧器の運転制御装置。

請求項3

請求項1に記載の油入変圧器の運転制御装置において、前記プレスボードの紙中水分量を推定する手段は、油中水分量及び推定平均油温から、前記プレスボードの紙中水分量を推定する、油入変圧器の運転制御装置。

請求項4

請求項3に記載の油入変圧器の運転制御装置において、前記油中水分量は、推定平均油温カーブが最高温度に達したときから所定時間経過後の測定値である、油入変圧器の運転制御装置。

請求項5

請求項1に記載の油入変圧器の運転制御装置において、前記プレスボードの紙中水分量を推定する手段は、次式(10)により紙中水分量を推定する、油入変圧器の運転制御装置。

請求項6

請求項1に記載の油入変圧器の運転制御装置において、前記油中水分量カーブを推定する手段は、次式(11)により油中水分量カーブを推定する、油入変圧器の運転制御装置。

請求項7

請求項1に記載の油入変圧器の運転制御装置において、前記巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する手段は、次式(15)により巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する、油入変圧器の運転制御装置。

請求項8

過負荷運転時の油入変圧器の運転制御方法において、巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する方法が、平均油温カーブを推定するステップと、プレスボードの紙中水分量を推定するステップと、推定平均油温カーブ及び推定プレスボード紙中水分量から、油中水分量カーブを推定し、巻線絶縁紙表面温度カーブを推定するステップと、推定油中水分量カーブ及び推定巻線絶縁紙表面温度カーブから、巻線絶縁紙の紙中水分量を推定するステップとを含む、油入変圧器の運転制御方法。

請求項9

請求項8に記載の油入変圧器の運転制御方法において、前記平均油温カーブを推定するステップ手段は、稼働率カーブを想定するステップと、変圧器周囲温度カーブを想定するステップとを有し、想定稼働率カーブ及び変圧器周囲温度カーブから、前記平均油温カーブを推定する、油入変圧器の運転制御方法。

請求項10

請求項8に記載の油入変圧器の運転制御方法において、前記プレスボードの紙中水分量を推定するステップは、油中水分量及び推定平均油温から、前記プレスボードの紙中水分量を推定する、油入変圧器の運転制御方法。

請求項11

請求項10に記載の油入変圧器の運転制御方法において、前記油中水分量は、推定平均油温カーブが最高温度に達したときから所定時間経過後の測定値である、油入変圧器の運転制御方法。

請求項12

請求項8に記載の油入変圧器の運転制御方法において、前記プレスボードの紙中水分量を推定するステップは、次式(10)により紙中水分量を推定する、油入変圧器の運転制御方法。

請求項13

請求項8に記載の油入変圧器の運転制御方法において、前記油中水分量カーブを推定するステップは、次式(11)により油中水分量カーブを推定する、油入変圧器の運転制御装置。

請求項14

請求項8に記載の油入変圧器の運転制御方法において、前記巻線絶縁紙の紙中水分量を推定するステップは、次式(15)により巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する、油入変圧器の運転制御方法。

請求項15

コンピュータ読み取り且つ実行可能なコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、請求項8〜14のいずれか一項に記載された油入変圧器の運転制御方法を実行させるためのプログラムである、コンピュータプログラム。

請求項16

請求項15に記載のコンピュータプログラムを記録した、記録媒体

請求項17

過負荷運転時の油入変圧器の運転制御装置において、運転目標負荷率冷却媒体温度とから、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図8)に基づいて巻線温度上昇値を算出する手段(ステップS3)と、請求項1〜6のいずれか一項に記載の巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する手段(ステップS5)と、前記紙中水分量を推定する手段で求めた絶縁紙中水分量から、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図1)に基づいて気泡発生温度を算出する手段(ステップS6)と、前記巻線温度上昇値を算出する手段で算出した巻線温度上昇値と、前記気泡発生温度を算出する手段で算出した気泡発生温度とを比較し、過負荷運転可否を判断する判断手段(ステップS7)とを備える、油入変圧器の運転制御装置。

請求項18

請求項17に記載の油入変圧器の運転制御装置において、更に、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図9)に基づき、目標負荷率における変圧器絶縁油の温度を算出する手段(ステップS15)と、前記変圧器絶縁油の温度を算出する手段で算出した温度上昇値を元にして、油温による絶縁油の変動油量を算出する手段(ステップS16)と、コンサベータ応動油量と、前記絶縁油の変動油量を算出する手段で算出した変動油量とを比較し、過負荷運転の可否を判断する判断手段(ステップS17)とを備える、油入変圧器の運転制御装置。

請求項19

請求項17に記載の油入変圧器の運転制御装置において、更に、変圧器負荷履歴と周囲温度履歴の所定時間毎の記録から、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図8)に基づいて、巻線温度上昇値を算出して規格化寿命消費量を算出する手段(ステップS34)と、絶縁紙の基本劣化特性式から任意の平均重合度に達するまでの規格化時間を算出する手段(ステップS36)と、前記規格化寿命消費量を算出する手段で算出した規格化寿命消費量と、前記規格化時間を算出する手段で算出した任意の平均重合度に到達するまでの規格化時間とから、変圧器での任意平均重合度へ到達するまでの寿命年数を計算する手段(ステップS37)とを備える、油入変圧器の運転制御装置。

請求項20

請求項19に記載の油入変圧器の運転制御装置において、更に、前記変圧器での任意平均重合度へ到達するまでの寿命年数を計算する手段における加熱温度および加熱時間に依存した絶縁紙平均重合度の低下特性(Dp)は、平均重合度が半減するまでの時間を1とすることで規格化され、劣化基本式として次式(19)により算出される、油入変圧器の運転制御装置。

請求項21

過負荷運転時の油入変圧器の運転制御方法において、運転目標負荷率と冷却媒体温度とから、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図8)に基づいて巻線温度上昇値を算出するステップ(ステップS3)と、請求項1〜6のいずれか一項に記載の巻線絶縁紙の紙中水分量を推定するステップ(ステップS5)と、前記紙中水分量を推定する手段で求めた絶縁紙中水分量から、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図1)に基づいて気泡発生温度を算出するステップ(ステップS6)と、前記巻線温度上昇値を算出する手段で算出した巻線温度上昇値と、前記気泡発生温度を算出する手段で算出した気泡発生温度とを比較し、過負荷運転の可否を判断する判断ステップ(ステップS7)とを備える、油入変圧器の運転制御装置。

請求項22

請求項21に記載の油入変圧器の運転制御方法において、更に、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図9)に基づき、目標負荷率における変圧器絶縁油の温度を算出するステップ(ステップS15)と、前記変圧器絶縁油の温度を算出する手段で算出した温度上昇値を元にして、油温による絶縁油の変動油量を算出するステップ(ステップS16)と、コンサベータ応動油量と、前記絶縁油の変動油量を算出する手段で算出した変動油量とを比較し、過負荷運転の可否を判断する判断ステップ(ステップS17)とを備える、油入変圧器の運転制御方法。

請求項23

請求項21に記載の油入変圧器の運転制御方法において、更に、変圧器負荷履歴と周囲温度履歴の所定時間毎の記録から、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図8)に基づいて、巻線温度上昇値を算出して規格化寿命消費量を算出するステップ(ステップS34)と、絶縁紙の基本劣化特性式から任意の平均重合度に達するまでの規格化時間を算出するステップ(ステップS36)と、前記規格化寿命消費量を算出する手段で算出した規格化寿命消費量と、前記規格化時間を算出する手段で算出した任意の平均重合度に到達するまでの規格化時間とから、変圧器での任意平均重合度へ到達するまでの寿命年数を計算するステップ(ステップS37)とを備える、油入変圧器の運転制御方法。

請求項24

請求項23に記載の油入変圧器の運転制御方法において、前記変圧器での任意平均重合度へ到達するまでの寿命年数を計算するステップにおける加熱温度および加熱時間に依存した絶縁紙平均重合度の低下特性(Dp)は、平均重合度が半減するまでの時間を1とすることで規格化され、劣化基本式として次式(19)により算出される、油入変圧器の運転制御方法。

請求項25

コンピュータに読み取り且つ実行可能なコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、請求項21〜24のいずれか一項に記載された油入変圧器の運転制御方法を実行させるためのプログラムである、コンピュータプログラム。

請求項26

請求項25に記載のコンピュータプログラムを記録した、記録媒体。

技術分野

0001

本発明は、過負荷運転時油入変圧器運転制御装置及び運転制御方法に関する。

背景技術

0002

変電所等で用いられる油入変圧器では、電力需要の一時的なピーク時等において、設備の効率的な運用を図る目的で過負荷運転が行われている。また、同じ目的で、変圧器故障時に他の変圧器に負荷を分散することで、過負荷運転が行われている。

0003

油入変圧器の過負荷運転により導体巻線の温度が上昇すると、巻線絶縁紙から水分が放出され絶縁油中侵入して、絶縁油水蒸気圧が上昇する。このため、高温の導体巻線により絶縁油中に水蒸気気泡が発生し、巻線間部分放電開始電圧が急激に低下する。

0004

従って、部分放電が発生しない範囲で、設備の稼働率の一層の向上を図り又は電力需要のピーク時等へ対応するため、過負荷運転時の変圧器内部の水分の挙動を把握する必要がある。

0005

そこで、本出願人は、下記特許文献1により、変圧器内部の水分の挙動を推定し、油入変圧器の過負荷運転時の変圧器の寿命消費及び寿命年数を推定する方法を提案した。
特開2000-348945「油入変圧器の過負荷運転方法および装置」(公開日 2000年12月15日) 変圧器内部の水分の挙動に関し、絶縁油の水分蒸気圧と巻線絶縁紙の水分蒸気圧の間において、一方が他方より高い場合には蒸気圧が高い方から低い方へ水分の移動が開始する。水分の移動により絶縁油と巻線絶縁紙との水分蒸気圧が等しく平衡状態に達すると、水分の移動は終了する。

0006

過去の研究より、巻線絶縁紙の紙中水分量気泡発生限界温度との関係が確認されており、これによると紙中水分量が少ないと気泡発生温度が高くなる傾向にある(前掲特許文献1の表4参照)。

0007

しかし、運転中の変圧器では、巻線絶縁紙の紙中水分量を実測することができない。実測可能な絶縁油の油中水分量と絶縁油の温度から、巻線絶縁紙の紙中水分量を把握する必要がある。

0008

そこで、前掲特許文献1に開示する第2実施形態では、温度T[°K]及び巻線絶縁紙の紙中水分濃度Wp[wt%]から巻線絶縁紙の水蒸気圧Pp[mmHg]を求める式(1)を規定し、温度T[°K]及び絶縁油の油中水分濃度Wo[wt%]から巻線絶縁紙の水蒸気圧Po[mmHg]を求める式(2)を規定し、水分の移動が終了する平衡状態に達するとPp=Poとなることより、温度T[°K]及び絶縁油の油中水分濃度Wo[wt%]から巻線絶縁紙の紙中水分濃度Wp[wt%]を求める式(3)を提案している。

0009

0010

式(3)により、測定可能絶縁油温度T及び油中水分量Woから、巻線絶縁紙の紙中水分量Wpを推定することができる。

0011

その後、この紙中水分量Wpから、巻線絶縁紙の紙中水分量と気泡発生限界温度との関係に基づき気泡発生温度を求め(表4,ステップS4)、巻線温度がこの気泡発生温度に達しているか否かによって、変圧器の過負荷運転継続の可否を決定している(ステップS7〜S8)。

発明が解決しようとする課題

0012

前掲特許文献1の式(3)では、変圧器内部の温度Tと水分分布を一様と仮定し、巻線絶縁紙の紙中水分量Wpを推定している。

0013

しかし、実際に油入変圧器が運転されている状態では、変圧器内部に温度分布、即ち温度勾配があり、変圧器内部の上部では温度が高く、下部では温度が低い傾向にある。巻線絶縁紙の紙中水分量Wpは、この温度勾配に応じて分布している。即ち、巻線絶縁紙の温度が低い変圧器下部では紙中水分量Wpは多く、反対に温度が高い変圧器上部では紙中水分量Wpは少ない傾向にある。

0014

従って、気泡発生で問題となる巻線上部にある絶縁紙部分の紙中水分量Wpは、この式(3)で推定した値と比較して、更に少ないと推測される。

0015

図1(前掲特許文献1の表4に対応する。)は、実験により求めた巻線絶縁紙の紙中水分量Wp[wt%]と気泡発生限界温度Tb[°C]の関係を表す図である。図1に示すように、例えば、前掲特許文献1の方法を用いて巻線絶縁紙の紙中水分量Wpを3.0[wt%]と推定すると気泡発生限界温度Tb1は約143[°C]となるのに対して、仮に紙中水分量Wpが2.2[wt%]とすると気泡発生限界温度Tb2は約155[°C]となる。即ち、紙中水分量Wpを精度良く求めることにより、気泡発生限界温度Tb1〜Tb2の範囲においても変圧器の過負荷運転が可能となる。

課題を解決するための手段

0016

そこで、本発明は、油入変圧器内部の温度分布を考慮して、新規な巻線上部の絶縁紙部の紙中水分量を精度良く推定する装置を提供することを目的とする。

0017

更に、本発明は、油入変圧器内部の温度分布を考慮して、新規な巻線上部の絶縁紙部の紙中水分量を精度良く推定する方法を提供することを目的とする。

0018

更に、本発明は、上記紙中水分量を精度良く推定する装置を用いて、新規な過負荷運転制御装置を提供することを目的とする。

0019

更に、本発明は、上記紙中水分量を精度良く推定する方法を用いて、新規な過負荷運転制御方法を提供することを目的とする。

0020

上記目的に鑑みて、本発明に係る油入変圧器の運転制御装置は、過負荷運転時の油入変圧器の運転制御装置であって、巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する手段が、平均油温カーブを推定する手段と、プレスボードの紙中水分量を推定する手段と、推定平均油温カーブ及び推定プレスボード紙中水分量から、油中水分量カーブを推定する手段と、巻線絶縁紙表面温度カーブを推定する手段と、推定油中水分量カーブ及び推定巻線絶縁紙表面温度カーブから、巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する手段を備える。

0021

更に、上記油入変圧器の運転制御装置では、前記平均油温カーブを推定する手段は、稼働率カーブを想定する手段と、変圧器周囲温度カーブを想定する手段とを有し、想定稼働率カーブ及び変圧器周囲温度カーブから、前記平均油温カーブを推定してもよい。

0022

更に、上記油入変圧器の運転制御装置では、前記プレスボードの紙中水分量を推定する手段は、油中水分量及び推定平均油温から、前記プレスボードの紙中水分量を推定してもよい。

0023

更に、上記油入変圧器の運転制御装置では、前記油中水分量は、推定平均油温カーブが最高温度に達したときから所定時間経過後の測定値としてもよい。

0024

更に、上記油入変圧器の運転制御装置では、前記プレスボードの紙中水分量を推定する手段は、次式(10)により紙中水分量を推定してもよい。

0025

0026

更に、上記油入変圧器の運転制御装置では、前記油中水分量カーブを推定する手段は、次式(11)により油中水分量カーブを推定してもよい。

0027

0028

更に、上記油入変圧器の運転制御装置では、前記巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する手段は、次式(15)により巻線絶縁紙の紙中水分量を推定してもよい。

0029

0030

更に、本発明に係る油入変圧器の運転制御方法は、過負荷運転時の油入変圧器の運転制御方法であって、巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する方法が、平均油温カーブを推定するステップと、プレスボードの紙中水分量を推定するステップと、推定平均油温カーブ及び推定プレスボード紙中水分量から、油中水分量カーブを推定し、巻線絶縁紙表面温度カーブを推定するステップと、推定油中水分量カーブ及び推定巻線絶縁紙表面温度カーブから、巻線絶縁紙の紙中水分量を推定するステップとを含む。

0031

更に、上記油入変圧器の運転制御方法では、前記平均油温カーブを推定するステップ手段は、稼働率カーブを想定するステップと、変圧器周囲温度カーブを想定するステップとを有し、想定稼働率カーブ及び変圧器周囲温度カーブから、前記平均油温カーブを推定してもよい。

0032

更に、上記油入変圧器の運転制御方法では、前記プレスボードの紙中水分量を推定するステップは、油中水分量及び推定平均油温から、前記プレスボードの紙中水分量を推定してもよい。

0033

更に、上記油入変圧器の運転制御方法では、前記油中水分量は、推定平均油温カーブが最高温度に達したときから所定時間経過後の測定値としてもよい。

0034

更に、上記油入変圧器の運転制御方法では、前記プレスボードの紙中水分量を推定するステップは、次式(10)により紙中水分量を推定してもよい。

0035

0036

更に、上記油入変圧器の運転制御方法では、前記油中水分量カーブを推定するステップは、次式(11)により油中水分量カーブを推定してもよい。

0037

0038

更に、上記油入変圧器の運転制御方法では、前記巻線絶縁紙の紙中水分量を推定するステップは、次式(15)により巻線絶縁紙の紙中水分量を推定してもよい。

0039

0040

更に、本発明に係るコンピュータ読み取り且つ実行可能なコンピュータプログラムは、コンピュータに、上記油入変圧器の運転制御方法を実行させるためのプログラムである。

0041

更に、本発明に係る記録媒体は、上記コンピュータプログラムを記録した記録媒体である。

0042

更に、本発明に係る油入変圧器の運転制御装置は、過負荷運転時の油入変圧器の運転制御装置であって、運転目標負荷率冷却媒体温度とから、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図8)に基づいて巻線温度上昇値を算出する手段(ステップS3)と、上記巻線絶縁紙の紙中水分量を推定する手段(ステップS5)と、前記紙中水分量を推定する手段で求めた絶縁紙中水分量から、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図1)に基づいて気泡発生温度を算出する手段(ステップS6)と、前記巻線温度上昇値を算出する手段で算出した巻線温度上昇値と、前記気泡発生温度を算出する手段で算出した気泡発生温度とを比較し、過負荷運転の可否を判断する判断手段(ステップS7)とを備える。

0043

更に、上記油入変圧器の運転制御装置では、更に、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図9)に基づき、目標負荷率における変圧器絶縁油の温度を算出する手段(ステップS15)と、前記変圧器絶縁油の温度を算出する手段で算出した温度上昇値を元にして、油温による絶縁油の変動油量を算出する手段(ステップS16)と、コンサベータ応動油量と、前記絶縁油の変動油量を算出する手段で算出した変動油量とを比較し、過負荷運転の可否を判断する判断手段(ステップS17)とを備えてもよい。

0044

更に、上記油入変圧器の運転制御装置では、更に、変圧器負荷履歴と周囲温度履歴の所定時間毎の記録から、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図8)に基づいて、巻線温度上昇値を算出して規格化寿命消費量を算出する手段(ステップS34)と、絶縁紙の基本劣化特性式から任意の平均重合度に達するまでの規格化時間を算出する手段(ステップS36)と、前記規格化寿命消費量を算出する手段で算出した規格化寿命消費量と、前記規格化時間を算出する手段で算出した任意の平均重合度に到達するまでの規格化時間とから、変圧器での任意平均重合度へ到達するまでの寿命年数を計算する手段(ステップS37)とを備えてもよい。

0045

更に、上記油入変圧器の運転制御装置では、更に、前記変圧器での任意平均重合度へ到達するまでの寿命年数を計算する手段における加熱温度および加熱時間に依存した絶縁紙平均重合度の低下特性(Dp)は、平均重合度が半減するまでの時間を1とすることで規格化され、劣化基本式として次式(19)により算出してもよい。

0046

0047

更に、本発明に係る油入変圧器の運転制御方法は、過負荷運転時の油入変圧器の運転制御方法であって、運転目標負荷率と冷却媒体温度とから、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図8)に基づいて巻線温度上昇値を算出するステップ(ステップS3)と、上記巻線絶縁紙の紙中水分量を推定するステップ(ステップS5)と、前記紙中水分量を推定する手段で求めた絶縁紙中水分量から、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図1)に基づいて気泡発生温度を算出するステップ(ステップS6)と、前記巻線温度上昇値を算出する手段で算出した巻線温度上昇値と、前記気泡発生温度を算出する手段で算出した気泡発生温度とを比較し、過負荷運転の可否を判断する判断ステップ(ステップS7)とを備える。

0048

更に、本発明に係る油入変圧器の運転制御方法では、更に、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図9)に基づき、目標負荷率における変圧器絶縁油の温度を算出するステップ(ステップS15)と、前記変圧器絶縁油の温度を算出する手段で算出した温度上昇値を元にして、油温による絶縁油の変動油量を算出するステップ(ステップS16)と、コンサベータ応動油量と、前記絶縁油の変動油量を算出する手段で算出した変動油量とを比較し、過負荷運転の可否を判断する判断ステップ(ステップS17)とを備えてもよい。

0049

更に、本発明に係る油入変圧器の運転制御方法では、更に、変圧器負荷履歴と周囲温度履歴の所定時間毎の記録から、個々の変圧器毎に予め測定により又は設計条件に基づく解析により求められる特性図(図8)に基づいて、巻線温度上昇値を算出して規格化寿命消費量を算出するステップ(ステップS34)と、絶縁紙の基本劣化特性式から任意の平均重合度に達するまでの規格化時間を算出するステップ(ステップS36)と、前記規格化寿命消費量を算出する手段で算出した規格化寿命消費量と、前記規格化時間を算出する手段で算出した任意の平均重合度に到達するまでの規格化時間とから、変圧器での任意平均重合度へ到達するまでの寿命年数を計算するステップ(ステップS37)とを備えてもよい。

0050

更に、本発明に係る油入変圧器の運転制御方法では、前記変圧器での任意平均重合度へ到達するまでの寿命年数を計算するステップにおける加熱温度および加熱時間に依存した絶縁紙平均重合度の低下特性(Dp)は、平均重合度が半減するまでの時間を1とすることで規格化され、劣化基本式として次式(19)により算出してもよい。

0051

0052

更に、本発明に係るコンピュータに読み取り且つ実行可能なコンピュータプログラムは、コンピュータに、上記油入変圧器の運転制御方法を実行させるためのプログラムである。

0053

更に、本発明に係る記録媒体は、上記コンピュータプログラムを記録した記録媒体である。

発明の効果

0054

本発明によれば、油入変圧器内部の温度分布を考慮して、新規な巻線上部の絶縁紙部の紙中水分量を精度良く推定する装置を提供することができる。

0055

更に、本発明によれば、油入変圧器内部の温度分布を考慮して、新規な巻線上部の絶縁紙部の紙中水分量を精度良く推定する方法を提供することができる。

0056

更に、本発明によれば、上記紙中水分量を精度良く推定する装置を用いて、新規な過負荷運転制御装置を提供することができる。

0057

更に、本発明によれば、上記紙中水分量を精度良く推定する方法を用いて、新規な過負荷運転制御方法を提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0058

以下、本発明に係る過負荷運転時の油入変圧器の運転制御装置及び運転制御方法の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。ここで、図中の同じ要素の対しては同じ符号を付して、重複した説明を省略する。

0059

[第1の実施形態]
第1実施形態では、変圧器内部の温度勾配において比較的温度が高い巻線上部の絶縁紙部分の紙中水分量(前掲特許文献1の「紙中水分濃度」に同じ。)Wpを精度良く推定する方法を説明する。

0060

本発明者等は、第1ステップとして変圧器モデル試験を行い変圧器内部の絶縁油及び絶縁紙間の水分移行特性を把握した。その後、第2ステップとして得られた水分移行特性を変圧器実器で検証すると共に、巻線上部の絶縁紙部の紙中水分量を精度良く推定する方法を発明したのである。

0061

ここで、巻線絶縁紙は巻線に被覆され巻線相互間絶縁する絶縁紙であり、プレスボードは変圧器内部で巻線等を支持する支持物である。

0062

(モデル試験による水分移行特性)
図2は、変圧器モデル試験に使用した試験装置概要図である。この試験装置10は、ポンプ9により駆動された絶縁油Oが、巻線(図示せず。)を包んだ巻線絶縁紙C及びプレスボードPに対して循環するよう構成されている。試験装置10では、絶縁油Oと固体絶縁物(巻線絶縁紙C,プレスボードP)との重量比を、変圧器実器と同等にしている。更に、巻線絶縁紙Cを加熱するヒータHcと絶縁油Oを加熱するヒータHoを別個に設け、巻線絶縁紙Cの温度が絶縁油の温度より高くなるように強制的に加熱できるようになっている。

0063

試験条件は、使用する巻線、巻線絶縁紙、プレスボード、絶縁油及び初期紙中水分量等を変化させて、絶縁油温度及び巻線絶縁紙温度を昇温・降温させている。

0064

図2の試験装置10を用いて、試験条件範囲内で複数の条件を設定し、夫々油中水分量Wo[wt%]及び固体絶縁物水分量Wc,Wp[wt%]の時間変化を、平衡状態に達して変化が無くなるまで測定した。

0065

図3は、巻線絶縁紙C、絶縁油O及びプレスボードPの間の水分の移動を説明する図である。巻線の加熱により巻線絶縁紙Cが温度上昇し、巻線絶縁紙Cの紙中水分が絶縁油Oに放出される。絶縁油Oに放出された水分は、プレスボードPへ吸着される。巻線絶縁紙Cから絶縁油Oへの水分の移動は、両者の水蒸気圧が平衡に達したときに終了する。絶縁油OからプレスボードPへの水分の移動は、同様に両者の水蒸気圧が平衡に達したときに終了する。巻線絶縁紙Cの温度が下降する場合は、その逆の現象が生じる。

0066

この変圧器モデル試験により、次の結果を得ることができた。

0067

(a)プレスボードの水分量の推定
例えば、試験条件として、巻線太さ6[PC]、初期紙中水分量0.5[%[、絶縁油30[°C]及び巻線温度45[°C]を設定し、初期から平衡状態に達するまでのプレスボード水分量Wp[wt%]、巻線絶縁紙水分量(前掲特許文献1の「紙中水分濃度」に同じ。)Wc[wt%]及び油中水分量(同「油中水分濃度」に同じ。)Wo[ppm]を実測した。同様に、様々な試験条件を設定して同様の実測を行った。

0068

絶縁巻線の加熱により巻線絶縁紙Cから放出された水分の大部分は、絶縁油Oに放出され、更にプレスボードPへ吸着される。絶縁油水分蒸気圧Poとプレスボード水分蒸気圧Ppが等しくなると、この水分の移行は終了する。

0069

これらのデータを解析した結果、平衡状態でのプレスボードの紙中水分量Wp[wt%]は、平衡状態の油中水分量Wo[wt%]と絶縁油の平均油温To[°C]とを用いて、次式により推定できることが判明した。

0070

0071

(b)絶縁油の油中水分量の時間変化
例えば図4に示すように、試験条件として巻線太さ6[PC]、初期紙中水分量0.5[%]、絶縁油温度70[°C]及び巻線絶縁紙温度105[°C]を設定し、初期から平衡状態に達するまでの油中水分量Wo[ppm]の時間変化を実測した。同様に、様々な試験条件を設定して同様の実測を行った。

0072

これらのデータを解析した結果、油中水分量Wo[wt%]の時間変化(カーブ)は、絶縁油温度Toに対して所定の時定数τoをもって一次遅れで変化することが分かった。

0073

そこで、漸化式を利用して、(n+1)時間目の絶縁油の油中水分量Wo(n+1)は、(n+1)時間目の平均油温To(n+1)での平衡油中水分量Woe(n+1)とn時間目の油中水分量Wo(n)とから、次式で算出できることが判明した。

0074

0075

式(11)中の平衡油中水分量Woe(n+1)は、次のように求められる。絶縁油OからプレスボードPへ水分移行が行われ、この水分移行は絶縁油水分蒸気圧Poとプレスボード水分蒸気圧Ppが平衡状態に達すると終了する。このため、平均油温To(n+1)での平衡油中水分量Woe(n+1)は、平均油温To(n+1)の状態が継続し、絶縁油水分蒸気圧Poとプレスボード水分蒸気圧Ppが等しくなった場合の油中水分量Woe(n+1)として算出することができる。

0076

0077

0078

式(12)と式(13)を等号で結んだ式を変形すると、平均油温To(n+1)での平衡油中水分量Woe(n+1)を得ることができる。

0079

0080

(c)巻線絶縁紙の紙中水分量の時間変化
例えば図5に示すように、試験条件として巻線太さ6[PC]、初期紙中水分量1.0[%]、絶縁油温度70[°C]及び巻線絶縁紙温度105[°C]を設定し、初期から平衡状態に達するまでの巻線絶縁紙Cの紙中水分量Wc[wt%]の時間変化を実測した。同様に、様々な試験条件を設定し、同様の実測を行った。

0081

これらのデータを解析した結果、巻線絶縁紙Cの紙中水分量Wc[wt%]の時間変化(カーブ)は、絶縁油温度Toに対して所定の時定数τcをもって一次遅れで変化することが分かった。

0082

そこで、漸化式を利用して、(n+1)時間目の巻線絶縁紙の紙中水分量Wc(n+1)は、平均油温To(n+1)及び巻線絶縁紙表面温度Tc(n+1)での平衡紙中水分量Wce(n+1)とn時間目の紙中水分量Wc(n)とから、次式で算出できることが判明した。

0083

0084

なお、式(15)中の巻線絶縁紙表面温度Tc(n+1)での平衡紙中水分量Wce(n+1)は、次のように求められる。巻線絶縁紙Cから絶縁油Oへ水分移行が行われ、この水分移行は巻線絶縁紙水分蒸気圧Pcと絶縁油水分蒸気圧Poが平衡状態に達すると終了する。このため、平均油温To(n+1)及び巻線絶縁紙表面温度Tc(n+1)での平衡紙中水分量Wce(n+1)は、平均油温To(n+1)及び巻線絶縁紙表面温度Tc(n+1)の状態が継続し、巻線絶縁紙水分蒸気圧Pcと絶縁油水分蒸気圧Poとが等しくなった場合の紙中水分量Wce(n+1)として算出することができる。

0085

0086

0087

式(16)と式(17)を等号で結んだ式を変形すると、巻線絶縁紙表面温度Tc(n+1)での平衡紙中水分量Wce(n+1)を得ることができる。

0088

0089

上の変圧器モデル試験により、巻線絶縁紙部における紙中水分量Wcの時間変化(カーブ)は、絶縁油の油中水分量Woカーブと巻線絶縁紙表面温度Tcカーブから推定できることが判明した。

0090

(変圧器実器に対する適用)
このモデル試験から得られた結果を変圧器実器に適用するに際し、先ず、稼働率(「負荷率」ともいう。以下、同じ。)Lの時間変化(カーブ)及び変圧器周囲温度Tbの時間変化(カーブ)を想定する。次に、想定稼働率Lカーブ及び変圧器周囲温度Tbカーブに基づき、平均油温Toの時間変化(カーブ)及び巻線絶縁紙表面温度Tcの時間変化(カーブ)を想定する。

0091

一方、絶縁油OからプレスボードPへの水分の移動が終了するのは、絶縁油水蒸気圧Poとプレスボード蒸気圧Ppが平衡状態に達する必要がある。即ち、絶縁油Oを採油して油中水分量Woを測定するタイミングが重要となる。このため、プレスボード紙中水分量Wpの推定は、採油時刻を特定して行う必要がある。

0092

平均油温Toカーブと推定プレスボード紙中水分量Wpとから、油中水分量Woの時間変化(カーブ)を推定する。

0093

最後に、油中水分量Woカーブと巻線絶縁紙表面温度Tcカーブとから、巻線絶縁紙の紙中水分Wcの時間変化(カーブ)を推定する。

0094

このように、変圧器実器においては、実測可能な平衡状態での油中水分量Wo、想定稼働率Lカーブ及び想定変圧器周囲温度Tbカーブから、絶縁油油中水分量Woカーブ及び巻線絶縁紙表面温度Tcカーブを推定することにより、最終的に巻線絶縁紙Cにおける紙中水分量Wcカーブを推定する。以下、具体的に説明する。

0095

図6では、図で見て左半分のステップS41〜S45は、過負荷運転に際して採油して絶縁油Oの油中水分量Woを測定するタイミングが重要なプレスボード紙中水分量Wpを推定するフローである。図で見て右半分のステップS46〜S50は、過負荷運転前の採油タイミングとは特に関連しないフローである。

0096

ステップS41では、採油日の稼働率Lカーブ、変圧器周囲温度Tbカーブを想定する。採油日の稼働率Lカーブは、例えば、同じ変圧器の過去の同じ月日の稼働率データ(過去データ)を利用して想定する。採油日の変圧器周囲温度Tbカーブは、変圧器周囲の気温データであり、過去データ及び採油日の天候等を考慮して想定する。

0097

ステップS42では、採油日の平均油温Toカーブを推定する。採油日の平均油温カーブTo(t)は、変圧器周囲温度Tb、想定稼働率の変化前の平均油温上昇値To(0)、及び変化後の時定数を考慮した平均油温の温度上昇値(To−To(0))×{1−exp(−t/τ)}の積み上げとなる。ここで、t:同一稼働率継続時間、τ:変圧器のタイプに応じた時定数、とする。

0098

ステップS43では、平均油温Toが最大となる時刻t2から所定時間t3経過後(例えば、0〜1時間後)を採油時刻と設定する。この所定時間t3は、プレスボード水蒸気圧Ppと絶縁油水蒸気圧Poが平衡状態に達するに要する時間である。即ち、昇温時においては、油中水分量Woが最大になるタイミングであり、実測により平均油温Toが最高温度となる時刻t2から所定時間t3経過後であることが判明した。このため、想定稼働率Lと変圧器周囲温度Tbとから平均油温Toカーブを推定し、平均油温Toカーブが最高温度になるタイミングt2から所定時間t3経過後を採油時刻t1(=t2+t3)と設定する。ステップS41〜S43により、採油時刻t1が設定される。

0099

ステップS44では、設定採油時刻t1で採油し、油中水分量Wo(t1)を測定する。また、採油時刻t1の平均油温To(t1)を推定するため、例えばダイヤル油温Td、変圧器周囲温度Tbを測定する。ダイヤル油温Tdは、変圧器に付設されているダイヤル温度計計測された油温であり、絶縁油の油温実測値を表す。但し、油温測定は、他の温度センサを利用してもよい。

0100

ステップS45では、式(10)を利用して、推定平均油温To、実測油中水分量Woから、プレスボードの紙中水分量Wp[wt%]を推定する。

0101

0102

図6の右半分のステップS46では、過負荷運転前の稼働率Lの時間変化(カーブ)及び変圧器周囲温度Tbの時間変化(カーブ)を想定する。ステップS41と同様であるが、過負荷運転前の採油時刻t1と関連付けされていない点で相違する。過負荷運転前の稼働率Lカーブは、例えば、過去の稼働率カーブのデータを利用して想定する。過負荷運転前の変圧器周囲温度Tbカーブは、変圧器周囲の気温データであり、過去データ及び当日の天候等を考慮して想定する。

0103

次に、ステップS47では、想定過負荷運転前の稼働率Lカーブ及び想定変圧器周囲温度Tbカーブにおける平均油温Toカーブを推定する。

0104

ここで、平均油温カーブTo(t)は、想定変圧器周囲温度Tbカーブ、想定稼働率の変化前の平均油温上昇値To(0)、及び変化後の時定数を考慮した平均油温の温度上昇値(To−To(0))×{1−exp(−t/τ)}の積み上げとなる。ここで、t:同一稼働率継続時間、τ:変圧器のタイプに応じた時定数、とする。

0105

次に、ステップS48では、モデル試験で得た式(11)を利用して、推定平均油温Toカーブと、ステップS45で得られた推定プレスボード紙中水分量Wpから油中水分Woの時間変化(カーブ)を推定する。

0106

0107

一方、ステップS46の後のステップS49では、想定稼働率Lカーブ、想定変圧器周囲温度Tbカーブにおける巻線絶縁紙表面温度Tcの時間変化(カーブ)を推定する。

0108

ここで、巻線絶縁紙表面温度Tcカーブは、変圧器周囲温度Tbカーブ、想定稼働率Lカーブの変化前の平均油温上昇値To(0)、想定稼働率カーブLの変化に対応し時定数を考慮した平均油温の温度上昇値(To−To(0))×{1−exp(−t/τ)}、及び想定稼働率Lでの平均油温に対する巻線絶縁紙表面温度の温度上昇値(Tc−To)の積み上げとなる。ここで、To:巻線温度上昇値(飽和時)、Tc:平均油温上昇値(飽和時)、t:同一稼働率継続時間、τ:変圧器のタイプに応じた時定数、とする。

0109

次に、ステップS50では、モデル試験で得られた式(15)を利用して、(n+1)時間目の巻線絶縁紙表面温度Tc(n+1)における平衡紙中水分量Wce(n+1)とn時間目の巻線絶縁紙表面温度Tc(n)における紙中水分量Wc(n)とから、(n+1)時間目の巻線絶縁紙の紙中水分量Wc(n+1)を推定する。

0110

0111

以上により、巻線絶縁紙の紙中水分量Wcの時間変化(カーブ)を推定できる。

0112

これらのフロー及び演算式は、図7に示す、油入変圧器の運転制御装置のメモリー14に記憶しておくこともできる。また、実測データは、各種センサー16から又はキーボード12からの入力操作により、メモリー14に記憶することもできる。

0113

次に、上記1実施形態を、前掲特許文献1の第2〜5実施形態に組み込んだ実施形態を説明する。

0114

[第2の実施形態]
第2実施形態は、実質的には、前掲特許文献1の第2実施形態に対して、本願の第1の実施形態を組み込んだ形態である。

0115

図7は、油入変圧器の運転制御装置のブロック結線図である。CPU回路11には、各種センサー16からのデータ又はキーボード12を入力操作したデータがバスライン13を介して供給される。各種センサ16ーは、各種の実測データを計測するセンサーである。CPU回路11は、供給されたデータとメモリー14に記憶されているデータを元にして演算を行い、結果をディスプレイ装置15に表示する。また、メモリー14には、各実施形態で説明するフロー及び演算式が記憶されていてもよい。

0116

図10は、第2実施形態に係る油入変圧器の過負荷運転方法を示すフローチャートであり、CPU回路11(図7)の動作を説明している。

0117

図10において、プログラムがスタートすると、ステップS1では、図6のステップS46と同様に、稼働率(「負荷率」ともいう。)Lカーブを想定する、或いは、運転可否を判断したい定格負荷に対する目標稼働率Lをキーボード2から入力してもよい。

0118

ステップS2では、図6のステップS46と同様に、変圧器周囲温度Tbカーブを想定する。或いは、予想される変圧器周囲の温度をキーボード2から入力してもよい。

0119

ステップS3では、図6のステップS49と同様に、想定想定稼働率L及び変圧器周囲温度Tbから、巻線絶縁紙表面温度Tcカーブを想定する。

0120

図8は、変圧器周囲温度Tbをパラメータとして、目標負荷率(横軸)に対する巻線絶縁紙表面温度Tc(縦軸)の関係を示す概略図である。ステップS1で入力された運転目標負荷率から、ステップS2で入力された冷却媒体温度をパラメータとして、図8に基づいて巻線絶縁紙表面温度を算出する。図8は、予めメモリー14に数値または関数として記憶されているものとする。なお、冷却媒体としては、空気または水が一般的に使用され、冷却媒体が空気の場合に冷却媒体温度は湿球温度となる。このような特性図を利用することもできる。

0121

ステップS4では、図6のステップS47,48と同様に、変圧器内の絶縁油中の水分量Wo及び絶縁油温度Toを推定する。

0122

ステップS5では、図6のステップS50と同様に、絶縁紙中の紙中水分量Wcカーブを推定する。

0123

ステップS6では、ステップS5で求めた絶縁紙中水分量Wcから、図1により気泡発生限界温度を算出する。図1は、予めメモリー14に記憶されているものとする。

0124

図1は、変圧器巻線導体温度を変化させて、変圧器巻線の導体に巻かれた絶縁紙の紙中水分量を予め測定により求められる特性図である。図1は、絶縁紙中水分量(縦軸)から気泡発生温度(横軸)を求める特性図として表現されている。

0125

ステップS7において、ステップS3で算出した巻線絶縁紙表面温度Tcと、ステップS6で算出した気泡発生温度とを比較する。

0126

巻線絶縁紙表面温度Tc≧気泡発生温度(YES)のときは、ステップS9に進み、過負荷運転が不可と判断して、結果をディスプレイ装置5に表示し、終了する。巻線絶縁紙表面温度Tc<気泡発生温度(NO)のときは、ステップS8に進み、過負荷運転が可能と判断して、結果をディスプレイ装置5に表示する。

0127

ステップS9では、次チェックが必要か否か判断され、必要なときはステップS1に戻る。不要なときは、終了する。

0128

[第3の実施形態]
第3実施形態は、実質的には、前掲特許文献1の第3実施形態に対して、本願の第1の実施形態を組み込んだ形態である。

0129

図11は、第3の実施形態に係る油入変圧器の過負荷運転方法を示すフローチャートである。第3実施形態では、コンサベータの噴油を考慮するようにしている点で、第2実施形態と異なるが、その他の点では、第2実施形態と同一であるので、図2と同じ構成部分には同じ参照番号を付して重複した説明を省略する。

0130

図11において、ステップS7では、図10のステップ7で巻線絶縁紙表面温度<気泡発生温度(NO)と判断したときには、ステップS13に移行する。

0131

ステップS13では、コンサベータの噴油を考慮するか否かをキーボード12から受け取る。YESであればステップS14に進み、NOであれば直ちにステップS8に移行する。

0132

ステップS14では、コンサベータ応動油量をキーボード12から受け取る。

0133

ステップS15では、図6のステップS47と同様に、想定稼働率Lにおける変圧器絶縁油の平均油温Toカーブを推定する。図9は、周囲温度Tbをパラメータとして推定稼働率L(横軸)に対する平均油温Toの上昇値(縦軸)の関係を示す概要図である。このような特性図を利用することもできる。

0134

ステップS16では、ステップS15で想定した平均油温To温度上昇値を元にして、絶縁油の体積変動量(変動油量)を算出する。

0135

ステップS17では、ステップS14で入力したコンサベータ応動油量と、ステップS16で算出した絶縁油の変動油量とを比較する。変動油量>コンサベータ応動油量のときは、ステップS9に進み、過負荷運転不可と判断して、結果をディスプレイ装置5に表示し、終了する。変動油量≦コンサベータ応動油量のときは、過負荷運転可と判断して、ステップS8に進み、結果をディスプレイ装置5に表示する。

0136

ステップS10では、次のチェックの要否を判断し、必要ならばステップS1に戻り、不要ならば終了する。

0137

[第4の実施形態]
第4の実施形態は、実質的には、前掲特許文献1の第5実施形態に対して、本願の第1の実施形態を組み込んだ形態である。この第5実施形態では、寿命消費および寿命年数を求める方法について説明している。

0138

図12は、第4の実施形態に係る油入変圧器の過負荷運転方法を示すフローチャートであり、CPU回路11(図7)の動作を説明している。

0139

ステップS31では、一定時間間隔の負荷記録を負荷履歴として入力する。

0140

次に、ステップS32では、一定時間間隔の気温記録を周囲温度履歴として入力する。

0141

次に、ステップS33では、図10のステップS3と同様にして巻線温度上昇値を算出する。なお、巻線温度上昇値を算出するに際して、時定数を考慮する場合も含むものとする。

0142

ステップS34では、次に説明するようにして、規格化時間を算出する。一定時間間隔の温度が一定時間一定していると仮定し、その温度での寿命時間に対する継続時間の比率分だけ寿命を消費本出願書類では、これを「規格化寿命消費」という。)したと考え、これを積算して一定時間内の寿命消費率(本出願書類では、これを「規格化時間」と言う)が求まる。

0143

ステップS35では、目標となる絶縁紙の平均重合度を入力する。

0144

ステップS36では、平均重合度が目標値となる規格化時間を算出する。ステップS37では、平均重合度が目標値に低下するまでの期間(寿命)を算出する。

0145

ステップS37における加熱温度および加熱時間に依存した絶縁紙平均重合度の低下特性(Dp)は、平均重合度が半減するまでの時間を1とすることで規格化され、劣化基本式として、次式(19)により算出される。

0146

0147

この第5実施形態によれば、ある運転パターンを実施したときの寿命消費の割合が求まる(短期寿命評価)。また、ある運転パターンを繰り返し実施したときの期待寿命が求まる(年間負荷パターン等を対象とする長期的寿命評価)。

0148

なお、上述した実施形態では、キーボード2を入力操作することで、CPU回路1にデータを供給するものとして説明したが、センサー等からCPU回路1にデータを供給するようにしてもよい。

0149

[その他]
本実施形態によれば、以下の利点・効果がある。
(1)油入変圧器内部の温度分布を考慮して、巻線絶縁紙の紙中水分量Wpを求めることができる。
(2)紙中水分量Wpを精度良く求めることができることにより、気泡発生限界温度Tbの範囲が拡がり、電力需要の一時的なピーク時等において、変圧器設備の効率的な運用を図ることが可能となる。

0150

以上、本発明に係る過負荷運転時の油入変圧器の運転制御装置及び運転制御方法を説明したが、これらは例示であって、本発明はこれらに限定されない。実施形態に対して当業者が容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲に含まれる。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。

図面の簡単な説明

0151

図1は、実験により求めた巻線絶縁紙の紙中水分量Wpと気泡発生限界温度Tbの関係を表す図である。
図2は、変圧器モデル試験に使用した試験装置の概要図である。
図3は、巻線絶縁紙、絶縁油及びプレスボードの間の水分の移動を説明する図である。
図4は、或る試験条件下での初期から平衡状態に達するまでの油中水分量の時間変化を実測したデータを示す図である。
図5は、或る試験条件下での初期から平衡状態に達するまでの巻線絶縁紙の紙中水分量の時間変化を実測したデータを示す図である。。
図6は、第1の実施形態に係る油入変圧器の巻線絶縁紙の紙中水分量を精度良く求めるフローチャートである。
図7は、油入変圧器の運転制御装置のブロック結線図である。
図8は、変圧器周囲温度をパラメータとして、想定稼働率に対する巻線絶縁紙表面温度の関係を示す概略図である。
図9は、周囲温度をパラメータとして推定稼働率に対する平均油温の上昇値(縦軸)の関係を示す概要図である。
図10は、第2の実施形態に係る油入変圧器の過負荷運転方法を示すフローチャートである。
図11は、第3の実施形態に係る油入変圧器の過負荷運転方法を示すフローチャートである。
図12は、第4実施形態に係る油入変圧器の過負荷運転方法を示すフローチャートであり、CPU回路7の動作を説明している。

符号の説明

0152

9:ポンプ、 10:変圧器モデル試験装置、 11:CPU、 12:キーボード、 13:バスライン、 14:メモリー、 15ディスプレイ、 16:各種センサー
O:絶縁油、 C:巻線絶縁紙、 P:プレスボード、 C,P:固体絶縁物、 Ho:絶縁油加熱用ヒータ、 Hc:巻線絶縁紙加熱用ヒータ、

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