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技術 電気機器管理システム

出願人 東北電力株式会社北芝電機株式会社
発明者 武田直佐々木英
出願日 2009年10月5日 (11年3ヶ月経過) 出願番号 2009-231925
公開日 2011年4月21日 (9年8ヶ月経過) 公開番号 2011-082275
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 経時変化曲線 水分量データ 予測寿命 平行板コンデンサ 警報閾値 交換寿命 水分センサ 絶縁液体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年4月21日)のものです。
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図面 (4)

課題

植物油を用いた電気機器長寿命化を図り得る電気機器管理システムを提供する。

解決手段

構成部品が収容されるタンク2内に絶縁液体としての菜種油4を注入した変圧器1の管理システム10は、菜種油4の水分量を検出する水分センサ8a,8bと、水分センサ8a,8bにより検出された水分量が所定の警報閾値以上となる場合に、これを報知する警報を出力する警報出力手段20とを備える。

概要

背景

従来、絶縁液体としての植物油注入した電気機器としては、下記特許文献1に示すように、変圧器の内部に酸化防止剤を添加した植物油を注入した変圧器が知られている。

かかる変圧器では、空気中の酸素溶け込んだ水分が植物油に吸収されたとしても、酸化防止剤により植物油の酸化が抑制されるため、酸化による植物油の劣化を抑え、ひいては植物油の交換寿命延長し得る。

概要

植物油を用いた電気機器の長寿命化をり得る電気機器管理システムを提供する。構成部品が収容されるタンク2内に絶縁液体としての菜種油4を注入した変圧器1の管理システム10は、菜種油4の水分量を検出する水分センサ8a,8bと、水分センサ8a,8bにより検出された水分量が所定の警報閾値以上となる場合に、これを報知する警報を出力する警報出力手段20とを備える。

目的

本発明は、植物油を用いた電気機器の長寿命化を図り得る電気機器管理システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

構成部品が収容される容器内に絶縁液体としての植物油注入した電気機器の管理システムであって、前記植物油中の水分量を検出する水分量検出手段と、前記水分量検出手段により検出された水分量が、前記電気機器のメンテナンスを必要とする警報閾値以上となる場合に、これを報知する警報を出力する警報出力手段とを備えることを特徴とする電気機器管理システム

請求項2

請求項1記載の電気機器管理システムにおいて、前記警報閾値は、前記電気機器のメンテナンスとして前記植物油の脱気処理を必要とする第1警報閾値であり、前記警報出力手段は、前記水分量検出手段により検出された水分量が前記第1警報閾値以上となる場合に、これを報知する第1警報を出力することを特徴とする電気機器管理システム。

請求項3

請求項1記載の電気機器管理システムにおいて、前記警報閾値は、前記電気機器の不具合を示す第2警報閾値であり、前記警報出力手段は、前記水分量検出手段により検出された水分量が前記第2警報閾値以上となる場合に、これを報知する第2警報を出力することを特徴とする電気機器管理システム。

請求項4

請求項1乃至3のうちいずれか1項記載の電気機器管理システムにおいて、前記水分量検出手段により検出された水分量を積算した累積水分量を算出する累積水分量算出手段を備え、前記警報出力手段は、前記累積水分量算出手段により算出された累積水分量が、前記植物油の交換を必要とする第3警報閾値以上となる場合に、これを報知する第3警報を出力することを特徴とする電気機器管理システム。

技術分野

0001

本発明は、構成部品が収容される容器内に絶縁液体としての植物油注入した電気機器の管理システムに関する。

背景技術

0002

従来、絶縁液体としての植物油を注入した電気機器としては、下記特許文献1に示すように、変圧器の内部に酸化防止剤を添加した植物油を注入した変圧器が知られている。

0003

かかる変圧器では、空気中の酸素溶け込んだ水分が植物油に吸収されたとしても、酸化防止剤により植物油の酸化が抑制されるため、酸化による植物油の劣化を抑え、ひいては植物油の交換寿命延長し得る。

先行技術

0004

特表2000−502493号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記のように酸化防止剤を植物油に溶解させることで植物油自体の劣化を抑えることは可能であるが、植物油に吸収された水分は当該植物油中に存在し続ける。そのため、植物油中に吸収された水分が電気機器の構成部品に作用することにより、当該構成部品の劣化を招く(例えば、変圧器の絶縁紙に吸収されて当該絶縁紙を劣化させ強度の低下を招く)こととなり、結果として電気機器自体長寿命化を図ることが困難となってしまう。

0006

以上の事情に鑑みて、本発明は、植物油を用いた電気機器の長寿命化を図り得る電気機器管理システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

第1発明の電気機器管理システムは、構成部品が収容される容器内に絶縁液体としての植物油を注入した電気機器管理システムであって、前記植物油中の水分量を検出する水分量検出手段と、前記水分量検出手段により検出された水分量が、前記電気機器のメンテナンスを必要とする警報閾値以上となる場合に警報を出力する警報出力手段とを備えることを特徴とする。

0008

第1発明の電気機器管理システムによれば、絶縁液体としての植物油に含まれる水分量が水分量検出手段により検出され、検出された植物油中の水分量が当該電気機器のメンテナンスを必要とする警報閾値以上の場合に警報が出力される。

0009

そのため、当該電気機器の不具合により植物油中に水分が多量に吸収された場合のほか、植物油中に水分が徐々に吸収されて当該植物油中の水分量が変化した場合にも、これを検出することができる。そして、警報出力によりユーザにメンテナンスの必要を認識させることができ、ユーザが適切なメンテナンスを実施することで当該電気機器の長寿命化を図り得る。

0010

第2発明の電気機器管理システムは、第1発明の電気機器管理システムにおいて、前記警報閾値は、前記電気機器のメンテナンスとして前記植物油の脱気処理を必要とする第1警報閾値であり、前記警報出力手段は、前記水分量検出手段により検出された水分量が前記第1警報閾値以上となる場合に、これを報知する第1警報を出力することを特徴とする。

0011

第2発明の電気機器管理システムによれば、植物油中に水分が含まれる場合でも、その水分量が然程多くない場合には脱気処理により、当該植物油の再利用が可能であることに着目して、警報閾値として、前記植物油の脱気処理を必要とする第1警報閾値が設定される。そして、植物油中の水分量が当該第1警報閾値以上となる場合には第1警報が出力される。

0012

そのため、植物油中の水分量が脱気処理を必要とする状態に変化した場合にもこれを確実に検出することができる。そして、第1警報出力によりユーザに脱気処理のトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで当該電気機器の長寿命化を図り得る。

0013

第3発明の電気機器管理システムは、第1発明の電気機器管理システムにおいて、前記警報閾値は、前記電気機器の不具合を示す第2警報閾値であり、前記警報出力手段は、前記水分量検出手段により検出された水分量が前記第2警報閾値以上となる場合に、これを報知する第2警報を出力することを特徴とする。

0014

第3発明の電気機器管理システムによれば、植物油中に水分が徐々に吸収されて当該植物油中の水分量が変化する経年変化が緩やかであることに着目し、警報閾値として、当該経年変化ではあり得ない第2警報閾値が設定される。そして、植物油中の水分量が当該第2警報閾値以上の場合には第2警報が出力される。

0015

そのため、経年変化ではあり得ない、当該電気機器の不具合に起因する植物油中に水分量の変化を確実に検出することができる。そして、第2警報出力によりユーザに当該機器点検のためのトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで当該電気機器の長寿命化を図り得る。

0016

第4発明の電気機器管理システムは、第1〜第3発明のいずれかの電気機器管理システムにおいて、前記水分量検出手段により検出された水分量を積算した累積水分量を算出する累積水分量算出手段を備え、前記警報出力手段は、前記累積水分量算出手段により算出された累積水分量が、前記植物油の交換を必要とする第3警報閾値以上となる場合に、これを報知する第3警報を出力することを特徴とする。

0017

第4発明の電気機器管理システムによれば、累積水分量算出手段により、現時刻までの水分量の経時変化を積算した予測累積水分量が算出される。かかる予測累積水分量は、植物油中の水分が当該電気機器の構成部品に作用して該構成部品の劣化を招くことから、当該電気機器の予測寿命に対応している。

0018

そのため、予測累積水分量に基づくことで、かかる予測寿命に鑑みて、現在までの水分量の推移が、脱気処理よりも確実に植物油中の水分量をほぼ0にする必要がある場合、すなわち、植物油の交換を必要とする場合に、これを確実に検出することができる。そして、第3警報出力によりユーザに植物油の交換のトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで当該電気機器の長寿命化を図り得る。

図面の簡単な説明

0019

電気機器管理システムの全体的な構成を示す構成図。
電気機器管理システムの警報処理手順を示すフローチャート
電気機器管理システムにおける処理内容を示す説明図。

実施例

0020

図1を参照して、本実施形態の電気機器管理システムについて説明する。電気機器管理システムは、電気機器の管理としての変圧器1の管理システム10であって、例えば、変電所制御室内配電盤に設けられる。

0021

変圧器1は、図1に模式的に示すように、タンク2(本発明の容器に相当する)内に、構成部品である変圧器本体3を収容し、内部に絶縁液体としての菜種油4を注入含浸した状態で上部隔壁5により密封された構造となっている。変圧器本体3は、鉄心3aに一次、二次のコイル3bを巻装して構成されている。

0022

また、上部隔壁5には、これを貫通するようにブッシング6が設けられており、ブッシング6の先端部の端子部6aを介して図示しない電線が接続される。

0023

タンク2内の側方には、タンク2の上側と下側とを連通するバイパス管路7が設けられている。タンク2内の菜種油4は、タンク2の上側と下側の温度差によりタンク2内を自然循環するため、これに応じてバイパス管路7内の菜種油4も滞留することなく絶えずバイパス管路7内を循環している。

0024

バイパス管路7の上側および下側位置には、それぞれバイパス管路7内の菜種油4に含まれる水分量を計測する水分センサ8a,8bが設けられている。水分センサ8a,8bは、その先端素子部に平行板コンデンサ板状電極)を有し、この電極間静電容量(誘電率)を図示しないコントローラを介して水分量に変換することで、当該菜種油4中の水分量(ppm)を検出する。

0025

管理システム10は、警報出力手段20と、累積水分量算出手段30と、警報出力手段20から出力された警報をユーザに報知する報知手段としてのLED41およびスピーカ42とを備える。警報出力手段20は、水分センサ8a,8bにより検出された水分量等に基づいて、所定の警報処理を行う。累積水分量算出手段30は、水分センサ8a,8bにより検出された逐次検出された水分量にこの検出周期サンプリング周期)を乗算した値を積算した予測累積水分量を算出する。

0026

具体的に、警報出力手段20は、水分量認識部21と、判定閾値設定部22と、判定処理部23とを備える。

0027

水分量認識部21は、水分センサ8a,8bにより検出された水分量を逐次取得し、取得した水分量を図示しないメモリに記憶する。

0028

判定閾値設置部22は、水分量認識部21により取得された水分量に対して、後述する第1〜第2警報閾値を設定可能に構成されると共に、累積水分量算出手段30により算出された予測累積水分量に対して、後述する第3警報閾値を設定可能に構成される。なお、第1〜第3警報閾値は、図示しないトリマー等により設定されてもよく、図示しない入力手段(キーボード等)により設定されてもよい。

0029

ここで、第1警報閾値は、水分量認識部21により取得された水分量が菜種油4の脱気処理を必要とするか否かを判定する判定閾値X(ppm)であり、第2警報閾値は、当該水分量が変圧器1の不具合に対して変圧器1の点検を必要とするか否かを判定する判定閾値Y(ppm)であり、判定閾値Xと判定閾値Yの大小関係は、Y>Xとなっている。また、第3警報閾値は、累積水分量算出手段30により算出された予測累積水分量が、菜種油4の交換を必要とするか否かを判定する判定閾値Z(ppm・t)である。

0030

判定処理部23は、水分センサ8a,8bにより検出された水分量が、判定閾値設定部22により設定された第1警報閾値以上か否かを判定し、第1警報閾値以上の場合に脱気処理警報(本発明の第1警報に相当する)を出力すると共に、第2警報閾値以上か否かを判定し、第2警報閾値以上の場合に点検警報(第2警報に相当する)を出力する。

0031

また、判定処理部23は、累積水分量算出手段30により算出された予測累積水分量が、判定閾値設定部22により設定された第3警報閾値以上か否かを判定し、第3警報閾値以上の場合に油交換警報(本発明の第3警報に相当する)を出力する。

0032

具体的に、累積水分量算出手段30は、累積水分量算出処理部31を備え、累積水分量算出処理部31は、図示しないメモリに記憶された水分量の各データに、水分センサ8a,8bの検出周期(サンプリング周期)を乗算した値を積算した予測累積水分量を算出する。

0033

LED41は、例えば、複数の発光ダイオード(LED)により構成され、警報出力手段20から出力された警報に応じて、対応する1つのLEDを点灯させることで、警報内容をユーザに視覚的に認識させ得る。

0034

スピーカ42は、警報出力手段20から出力された警報に応じたブザー音声を出力する警報内容をユーザに聴覚的に認識させ得る。

0035

なお、管理システム10を構成する各手段や処理部は、CPU,ROM、RAM等のハードウェアにより構成されているが、これらの各手段は共通のハードウェアによって構成されていてもよく、これらの各手段の一部又は全部が、異なるハードウェアによって構成されていてもよい。

0036

次に、図2を参照して、本実施形態の管理システムによる警報出力方法について説明する。

0037

まず、警報出力手段20の水分量認識部21が、水分センサ8a,8bにより検出された水分量を取得する(STEP11)。ここで、水分量認識部21は、水分センサ8a,8bのいずれか一方の出力値をそのまま用いてもよいが、水分量の検出精度を向上させるために、各水分センサ8a,8bの出力値の平均値を水分量として用いることが好ましい。

0038

次いで、警報判定処理部23は、STEP11で取得した水分量が、第1警報閾値であるX(ppm)以上であるか否かを判定する(STEP12)。そして、この判定が“NO”である場合には再びSTEP11にリターンし、“YES”であれば、脱気処理警報を出力する(STEP13)。

0039

例えば、菜種油4の水分量の検出値が、図3(a)に示すような時系列データの場合には、時刻t(現時刻)における水分量は、第1警報閾値Xを超えているため、警報判定処理部23によるSTEP12の判定処理により、警報出力手段20から脱気処理警報が出力される。

0040

警報出力手段20から脱気処理警報が出力されると、これに応じてLED41が点灯すると共に、スピーカ42から脱気処理が必要である旨の音声アナウンスが出力される。これにより、ユーザは、変圧器1内の菜種油4は、油中の水分量が若干高まってきており、真空ポンプ等による脱気処理により油中の水分量を低減させる必要があることを認識することができる。すなわち、ユーザに脱気処理のトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで変圧器1の長寿命化を図り得る。

0041

次に、累積水分量算出手段30の累積水分量算出処理部31が、図示しないメモリに記憶された水分量の現在までの積算値である予測累積水分量を算出する(STEP14)。

0042

そして、警報判定処理部23は、STEP14で算出された予測累積水分量が、第3警報閾値であるZ(ppm・t)以上であるか否かを判定する(STEP15)。そして、この判定が“YES”である場合には、油交換警報を出力する(STEP16)。

0043

ここで、予測累積水分量は、水分量データの過去値の積算値となるため、図3(b)に斜線で示すように、水分量の経時変化曲線により囲まれた面積Sに相当する。補足すると、菜種油4中の水分は、変圧器1の構成部品(例えば、絶縁紙等)に作用して該構成部品の劣化を招くことから、面積S(予測累積水分量)が大きいほど変圧器1の寿命予測値は短くなり、面積Sが小さいほど変圧器1の寿命の予測値は長くなる。

0044

そして、この面積Sが、第3警報閾値Z以上となっているか否かが、STEP16で判定される。図3(b)に示す場合には、予測累積水分量(面積S)は、然程大きくなく、第3警報閾値を下回っている。結局、この場合、図中に仮想線で示すように、耐用年数Tまで変圧器1を使用しても、トータルの予測累積水分量(面積S+S´)は、耐用年数Tに対応したある一定の値を下回ることになる。

0045

一方、図3(c)に示すように、例えば、不十分な脱気処理が繰り返し行われているような場合には、予測累積水分量(面積S)が大きく、第3警報閾値を超えてしまっている。

0046

このような場合に、警報出力手段20から油交換警報を出力されると、これに応じてLED41が点灯すると共に、スピーカ42から菜種油の交換が必要である旨の音声アナウンスが出力される。これにより、ユーザは、変圧器1内の菜種油4の交換が必要であることを認識することができる。すなわち、ユーザに菜種油4の交換のトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで変圧器1の長寿命化を図り得る。

0047

具体的に、図3(c)に示す場合には、時刻tで菜種油4の交換を行うことで(通常、油の交換と併せて変圧器1の点検・整備が行われる)、脱気処理よりも確実に菜種油4の水分量をほぼ0にすることができ、図中に仮想線で示すように、耐用年数Tまで変圧器1を使用しても、トータルの予測累積水分量(面積S+S´)は、耐用年数Tに対応したある一定の値を下回らせることができる。

0048

一方、STEP15の判定が“NO”である場合には、警報判定処理部23は、STEP11で取得した水分量が、第2警報閾値であるY(ppm)以上であるか否かを判定する(STEP17)。そして、この判定が“NO”である場合には再びSTEP11にリターンし、“YES”であれば、点検(不具合)警報を出力する(STEP18)。

0049

例えば、前記図3(a)に示すような時系列データの場合には、時刻t(現時刻)における水分量は、第2警報閾値Yを超えているため、警報判定処理部23によるSTEP17の判定処理により、警報出力手段20から脱気処理警報と併せて点検警報が出力される。

0050

警報出力手段20から点検警報が出力されると、これに応じてLED41が点灯すると共に、スピーカ42から点検が必要である旨の音声アナウンスが出力される。これにより、ユーザは、経年変化ではあり得ない、変圧器1の不具合に起因する菜種油4に水分量の変化を認識することができる。すなわち、ユーザに変圧器1の点検のためのトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで変圧器1の長寿命化を図り得る。

0051

以上詳しく説明したように、本実施形態の管理システム10によれば、変圧器1の不具合により菜種油4に水分が多量に吸収された場合のほか、菜種油4に水分が徐々に吸収されてその水分量が変化した場合にもこれを確実に検出することができる。そして、これらの菜種油4の水分量の変化に応じた警報を出力することで、ユーザにメンテナンスのトリガを与えることができ、適切なメンテナンスをユーザに行わしめることで変圧器1の長寿命化を図り得る。

0052

尚、本実施形態では、図2において、第1〜第3警報閾値についてすべて判定を行ったが(STEP12,15,17)、第1〜第3警報閾値の一部についてのみ判定を行うようにしてもよい。

0053

また、本実施形態において、絶縁油としての植物油を、菜種油として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、大豆油ヒマワリ油綿実油オリーブ油ベニバナ油ホホバ油レスケレラ油およびベロニア油等であってもよい。

0054

1…変圧器、2…タンク(容器)、3…変圧器本体、4…菜種油(植物油)、7…バイパス管路、8a,8b…水分センサ(水分量検出手段)、10…管理システム、20…警報出力手段、30…累積水分量算出手段。

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