(57)【要約】【課題】外部から変圧器内部の診断状況（変質、断線、短絡等）を監視できる。【解決手段】変圧器本体１１にはブッシングポケット１２を介してブッシング１３を設置し、ブッシングポケット１２内には発振器接続用変成器１５と電流測定用の変成器１６を設ける。変成器１４には周波数可変発振器１９から高周波信号が入力される。この信号は変成器１６から電流測定値として取り出される。取り出された電流値とラインリード２１の電圧値が周波数分析器２０に入力される。この周波数分析器２０により変圧器内部の状況（変質、変形、断線、短絡等の異常レベル）が予め設定された状況（正常レベル）との差が比較されて判定・記録装置２３により判定され、記録されたのち、異常レベルに達していたなら警報装置２４に報知して変圧器内部状況が異常である警報を出す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器巻線に高周波信号または系統内のサージを入力し、その信号またはサージの応答状況を外部に設けた観測手段で観測して、予め設定した応答状況レベルに達したかを判断し、その判断の結果から変圧器内部の良否状況を診断することを特徴とする変圧器内部診断装置。
【請求項２】
前記観測手段は、高周波信号またはサージによる変圧器内部からの応答信号を分析する周波数分析器と、この分析器による分析結果から変圧器内部の良否を判定する判定装置と、この判定装置からの判定結果を報知する手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の変圧器内部診断装置。
【請求項３】
前記高周波信号は、周波数可変発振器から発振して変圧器のラインリードに入力することを特徴とする請求項１または２に記載の変圧器内部診断装置。
【請求項４】
前記変圧器内部の良否状況の診断は、変圧器巻線のインピーダンス−周波数特性の分析から判定することを特徴とする請求項１に記載の変圧器内部診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変圧器内部異常診断技術（油入変圧器の油中ガス分析等）と併用して、より多くの変圧器内部の情報（例えば、巻線のインピーダンス−周波数特性の変化等）を外部から検知可能にした変圧器内部診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高度成長期に大量生産され、設置された大容量変圧器が、２０年を越え始め、これらの変圧器を更に長期間安全に使用していくことが求められるようになってきている。このような状況下において、稼動中の変圧器を高度かつ確実に診断し、変圧器の劣化診断と耐久性の判定を実施することが要望されている。この実施のために、現在、油入変圧器の油中ガス分析やガス絶縁変圧器のガス分析が行なわれている。この分析においては、変圧器の内部点検・解体調査を行なうことなく、変圧器の不具合箇所をある程度特定あるいは限定できる。
【０００３】
上記診断方法は、油入変圧器の場合には油中ガス分析により、また、ガス絶縁変圧器の場合にはガス分析に基づいて、変圧器内部異常判定の診断が行なわれている。
【０００４】
上記方法として、ガス分析によって検出される分析対象成分から不具合様相を診断（ガスパターン、組成比、特定ガスによる診断）して、不具合箇所を推定し、必要に応じて変圧器の運転停止を行なうようにしている。
【０００５】
運転停止後、変圧器の電気的試験（絶縁抵抗測定、変圧比試験、低圧励磁電流測定、巻線抵抗測定、インピーダンス試験等）を実施して最終的に変圧器内部異常判定を診断し、運転継続の可否および内部点検の必要性や方法を決定する手段を採用している（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００６】
【非特許文献１】
電気協同研究  第５４巻  第５号（その１）油入変圧器の保守管理
【０００７】
【非特許文献２】
電気協同研究  第５４巻  第５号（その２）ガス絶縁変圧器の保守管理
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記ガス分析技術は簡便、安価な面からは非常に優れた変圧器内部異常診断方法であり、解離・酸化・加水分解等による絶縁物の変質およびその進行状況を変圧器タンク内全体として評価することができる。
【０００９】
しかし、その反面、変圧器の不具合部位および現象（例えば、主回路を構成する巻線の変形や絶縁物の損傷、シールドの接地線断線による電位の浮遊、あるいは、構造物の絶縁が損なわれ主磁束と鎖交する閉回路を形成等）については、ガス発生状況との間に因果関係はあるものの、当該部位の状態を直接調べているわけではない（あくまでもタンク内平均としてのガス分析に基づいて評価する）ために不明な点も多く例外もある。
【００１０】
従って、上述したガス分析によって変圧器内部の不具合部位が、全て判明するのであれば、それで充分であるが、上述のように不明な部位があると、変圧器内部の不具合部位を変圧器の外部からは明確に特定できない欠点がある。このため、近年、変圧器内部の異常診断が外部から容易に判明できる情報の収集が要望されている。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、運転中の変圧器巻線に高周波信号を入力し、その応答を観測することで外部から変圧器内部の診断状況を監視できるようにした変圧器内部診断装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、第１発明は、変圧器巻線に高周波信号または系統内のサージを入力し、その信号またはサージの応答状況を外部に設けた観測手段で観測して、予め設定した応答状況レベルに達したかを判断し、その判断の結果から変圧器内部の良否状況を診断することを特徴とするものである。
【００１３】
第２発明は、前記観測手段が、高周波信号またはサージによる変圧器内部からの応答信号を分析する周波数分析器と、この分析器による分析結果から変圧器内部の良否を判定する判定装置と、この判定装置からの判定結果を報知する手段とからなることを特徴とするものである。
【００１４】
第３発明は、前記高周波信号が、周波数可変発振器から発振して変圧器のラインリードに入力することを特徴とするものである。
【００１５】
第４発明は、前記変圧器内部の良否状況の診断が、変圧器巻線のインピーダンス−周波数特性の分析から判定することを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の第１形態を示す概略構成図で、変圧器本体１１にはブッシングポケット１２を介してブッシング１３が設置されている。ブッシングポケット１２内の例えばコンデンサコア１４には、貫通型の発振器接続用変成器１５と電流測定用の変成器１６を設ける。
【００１７】
両変成器１５，１６に接続する接続線路１７，１８はブッシングポケット１２内部から外部に引き出されて周波数可変発振器１９と周波数分析器２０に接続される。周波数分析器２０には、上記変成器１６から電流測定値が入力されるとともに、ブッシング１３を介して電力系統に接続されるラインリード２１の電圧測定値が入力される。なお、ラインリード２１に測定用の高周波信号が漏れて電力の質を低下させないように、低域通過フィルタ２２が介挿されている。また、上記高周波信号は、変圧器のラインリード２１から入力しても良い。
【００１８】
上記周波数分析器２０による分析結果は、判定・記録装置２３に入力され、ここで、変圧器内部の状況（変質、変形、断線、短絡等の異常レベル）が予め設定された状況（正常レベル）との差が比較されて判定され、記録される。
【００１９】
判定・記録装置２３による判定の結果、異常レベルに達していたなら警報装置２４に報知して変圧器内部状況が異常である警報を出す。
【００２０】
上記測定において、絶縁変圧器、分圧器、分流器や保護装置等を必要に応じて設けても良い。また、低域通過フィルタ２２の定数の値は、変圧器巻線、ブッシングやサージアブソーバ等との関係を考慮して決定する。さらに、電流測定用の変成器１６は、高周波電流を精度良く測定するために、高周波領域の制度が良く広帯域のものを使用する。なお、変成器１６は、測定状況に応じて、通常（５０Ｈｚなどの従来型）の変流器とは、別に高周波用の変流器を用いるか共通にするかを決定する。上記の構成は変圧器巻線の各相に設置する。例えば、変圧器巻線の１次側にも上記構成を設ける。
【００２１】
次に実施の形態の作用を述べるに当たり、変圧器は複雑なＲ，Ｌ，Ｃ，Ｍの回路網として考えられているから、これら個々の回路定数の値および分布は、変圧器を構成する材料と幾何学的形状により決定される。このため、変圧器内部の変質、変形、断線、短絡（接触）等の異常が発生し、回路定数が変化した場合には、その影響を受ける巻線のインピーダンスの周波数特性（波形）が変化することになる。そこで、この波形変化量が設定した限界値以上のレベルであれば、変圧器内部に異変があったとして察知することができる。
【００２２】
上記のことを鑑み図１のように構成した装置により、運転中の変圧器の各相各巻線のインピーダンス−周波数特性を監視すれば、変圧器の異変を察知できることになる。
【００２３】
まず、運転中の変圧器巻線に対して、周波数可変型の発振器１９から高周波信号を変成器１５に入力（周波数掃引）する。図２は商用周波数ａに測定用の高周波信号ｂを重畳したときの様子を示す波形図である。
【００２４】
高周波信号は変成器１６で電流信号として検出されて周波数分析器２０に入力される。周波数分析器２０には、系統側から電圧信号が入力され、周波数分析器２０で電圧／電流からインピーダンスが得られる。周波数分析器２０では、さらに周波数特性も分析されるために、変圧器巻線のインピーダンス−周波数特性が得られる。
【００２５】
このインピーダンス−周波数特性が予め設定された正常時のレベルと比較され、そのレベル以上に達したなら判定・記録装置２３から警報装置２４を介して警報を発する。これにより、変圧器内部の状況を監視することができる。
【００２６】
上記の構成による変圧器内部の状況は、変圧器が設置されてある現地で行なわれて記録されるが、ＬＡＮ、インターネット等の通信設備を負荷して現地測定監視だけでなく、遠隔測定監視も可能である。
【００２７】
また、負荷時タップ切換装置（ＬＴＣ）と連動させることにより、タップ位置に合せた測定や切換動作中を避ける測定（例えば、毎日１回、最高タップ切換後に測定するような、単純な時間依存ではないスケジュール設定）が可能となる。
【００２８】
さらに、変圧器単体ではなく系統と連動させることにより、負荷の状態に応じた測定、当該変圧器が接続されている系統で発生した事故・災害による影響調査のための測定、異常が検出された場合の遮断器・開閉器の動作等が瞬時に行なうことができ、系統としての予防保全に効果的である。
【００２９】
上記の他に、図１に示した測定信号の入出力には、ブッシングポケット１２内に入出力コイルとして変成器１５，１６を用いたものであるが、この信号の入出力にブッシング１３のコンデンサ分圧により実現するように構成した実施の形態を用いても良い。
【００３０】
さらにこの他に、ブッシングポケット１２内に測定信号の入出力としてコイルを設ける場合や、ブッシングのコンデンサ分圧端子を用いて信号の入出力を行なう場合には、測定点がブッシングの数に限定されてしまう。しかし、変圧器のタップ切換器（ＬＴＣ）には、もともとブッシングの数よりも多くの端子が付いている。従って、その端子を用いて測定点を増加させることにより、より詳細な診断のためのデータを取得することができる。
【００３１】
例えば、タップの付いた巻線のタップのない部分（主巻線）のみ、粗タップ巻線のみ、密タップ巻線のみ、あるいは、密タップ巻線の中でも特定のタップのない間といったように、測定の対象とする部分を限定・細分化することが可能となる。
【００３２】
図３は本発明の実施の第２形態を示す概略構成図で、この第２形態は、系統内例えば変電所３０で発生するサージにより第１形態で用いた発振器からの高周波信号の代用とするものである。例えば、変電所３０内でサージが発生したとき、トリガをかけ、サージを変圧器３１に入力してその応答を測定する。
【００３３】
この測定には、周波数分析器２０にＦＦＴ処理回路を備えた処理部を付加し、変圧器巻線の周波数伝達関数を求めて、これを各相各巻線について健全状態と比較することにより、異常の判定を行なうようにしたものである。
【００３４】
なお、３２は開閉器、３３は負荷時タップ切換器、３４は監視制御室であり、監視制御室３４と判定・記録装置２３は、ＬＡＮやインターネット等で接続される。その他の構成、作用は第１形態と同様である。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、運転中の変圧器巻線に高周波信号あるいはサージを入力し、その応答を観測することで外部から変圧器内部の診断状況を監視できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態を示す概略構成図。
【図２】作用を述べるための波形図。
【図３】本発明の実施の第２形態を示す概略構成図。
【符号の説明】
１１…変圧器本体
１２…ブッシングポケット
１３…ブッシング
１５…発振器接続用変成器
１６…高周波用変成器
１９…周波数可変型発振器
２０…周波数分析器
２２…低域通過フィルタ
２３…判定・記録装置
２４…警報装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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