(57)【要約】【課題】冷却部の故障発生時において、変圧部への電力供給が遮断されるまでの猶予時間を延長可能な、移動用変圧装置の保護装置、移動用変圧装置、及び移動用変圧装置の保護方法を提供する。【解決手段】本発明の移動用変圧装置１の保護装置３０は、変圧部１０に加わる負荷値を検出する負荷検出部３３と、前記変圧部１０を冷却する冷却部２０が故障した場合に、前記負荷検出部３３により検出された負荷値Ａ０，Ａに基づいて、前記変圧部１０を停止させるまでの猶予時間Ｔ０，Ｔを演算する演算部３５と、前記演算部３５により演算された猶予時間Ｔ０，Ｔを計時するタイマー３８と、前記猶予時間Ｔ０，Ｔが終了した場合に、前記変圧部１０を遮断させる遮断制御部３９と、を備える。【選択図】図１
2017163783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧部に加わる負荷値を検出する負荷検出部と、
変圧部を冷却する冷却部が故障した場合に、前記負荷検出部により検出された負荷値に基づいて、前記変圧部を停止させるまでの猶予時間を演算する演算部と、
前記演算部により演算された猶予時間を計時するタイマーと、
前記猶予時間が終了した場合に、前記変圧部を遮断させる遮断制御部と、
を備える移動用変圧装置の保護装置。
【請求項２】
前記負荷検出部は、前記負荷値を、一定の間隔で取得し、
前記演算部は、前記一定の間隔で取得された負荷値を基に、前記猶予時間の演算を繰り返して新たな猶予時間を演算し、
前記タイマーは、前記新たな猶予時間を設定し直す、
請求項１に記載の移動用変圧装置の保護装置。
【請求項３】
前記負荷値は、前記変圧部に加えられた電流値である、
請求項１または２に記載の移動用変圧装置の保護装置。
【請求項４】
前記負荷値は、前記変圧部を冷却する冷却油の温度である、
請求項１または２に記載の移動用変圧装置の保護装置。
【請求項５】
前記移動用変圧装置を管理する制御所に対して、前記猶予時間の情報を送信する送信部を有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の移動用変圧装置の保護装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の保護装置と、
変圧部と、
前記変圧部を冷却する冷却部と、を備える、
移動用変圧装置。
【請求項７】
変圧部に加わる負荷値を検出し、
変圧部を冷却する冷却部が故障した場合に、検出された負荷値に基づいて、前記変圧部を停止させるまでの猶予時間を演算し
演算された猶予時間を計時し、
前記猶予時間が終了した場合に、前記変圧部を遮断させる、
移動用変圧装置の保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動用変圧装置の保護装置、移動用変圧装置、及び移動用変圧装置の保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動用変圧装置はトレーラー車載等で運搬可能されるものであるので重量制限がある。このため、大型のラジエータをもたず、油入量を減らすため送油ポンプ及び冷却ファンを含む冷却部で変圧部を冷却している。このような移動用変圧装置は、冷却部において故障が発生すると、短時間に冷却機能が著しく失われる。このため、冷却部の故障が発生した場合、故障時からタイマーにより猶予時間を設定し、猶予時間経過後、変圧器への電力供給を遮断する。猶予時間設定の際、変圧器に加えられる負荷として、安全面より運転期間中の最大値が採用され、この負荷値に応じて、変圧器の寿命に支障がない範囲で固定値が設定されている。
【０００３】
しかし、実際には負荷は一定ではない。負荷が小さい時間帯に冷却部が故障した場合、負荷が大きい場合と比べて、変圧部の温度上昇は小さい。このような場合であっても、猶予時間は固定されているために、変圧器の温度上昇にまだ余裕があるにもかかわらず、電力供給を遮断させることになる。
このような状況を回避するため、従来技術として、入力変圧器用の冷却ファンが故障停止した場合に、所定の条件で運転継続を行うことが可能な電動機駆動用インバータ装置がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１００７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術は、冷却ファンが故障し、入力変圧器の発熱指標が所定値を超えた場合に交流電動機の負荷（仕事量）を低減させ所定の温度以下に抑えるといった内容である。しかし、負荷の低減は電力供給量を制限することになるため現実的に困難である。
【０００６】
本発明は、冷却部の故障発生時において、変圧部への電力供給が遮断されるまでの猶予時間を延長可能な、移動用変圧装置の保護装置、移動用変圧装置、及び移動用変圧装置の保護方法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】
本発明の移動用変圧装置の保護装置は、変圧部に加わる負荷値を検出する負荷検出部と、変圧部を冷却する冷却部が故障した場合に、前記負荷検出部により検出された負荷値に基づいて、前記変圧部を停止させるまでの猶予時間を演算する演算部と、前記演算部により演算された猶予時間を計時するタイマーと、前記猶予時間が終了した場合に、前記変圧部を遮断させる遮断制御部と、を備える。
【０００８】
前記負荷検出部は、前記負荷値を、一定の間隔で取得し、前記演算部は、前記一定の間隔で取得された負荷値を基に、前記猶予時間の演算を繰り返して新たな猶予時間を演算し、前記タイマーは、前記新たな猶予時間を設定し直してもよい。
【０００９】
前記負荷値は、前記変圧部に加えられた電流値であってもよい。
【００１０】
前記負荷値は、前記変圧部を冷却する冷却油の温度であってもよい。
【００１１】
前記移動用変圧装置を管理する制御所に対して、前記猶予時間の情報を送信する送信部を有してもよい。
【００１２】
また、本発明の移動用変圧装置は、上記保護装置と、変圧部と前記変圧部を冷却する冷却部と、を備える。
【００１３】
さらに、本発明の移動用変圧装置の保護方法は、変圧部に加わる負荷値を検出し、変圧部を冷却する冷却部が故障した場合に、検出された負荷値に基づいて、前記変圧部を停止させるまでの猶予時間を演算し、演算された猶予時間を計時し、前記猶予時間が終了した場合に、前記変圧部を遮断させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、冷却部の故障発生時において、変圧部への電力供給が遮断されるまでの猶予時間を延長可能な、移動用変圧装置の保護装置、移動用変圧装置、及び移動用変圧装置の保護方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の保護装置３０を含む移動用変圧装置１のブロック図である。
【図２】冷却ファン２２が停止した場合の、停止前後の負荷の割合に対する猶予時間を示すグラフである。
【図３】冷却ファン２２の故障時における、保護装置３０のタイマー３８における、猶予時間変更動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態の保護装置３０を含む移動用変圧装置１のブロック図である。図示するように、移動用変圧装置１は、変圧部１０と、変圧部１０を冷却する冷却部２０と、保護装置３０と、を備え、トレーラー車載等で運搬可能なものである。
【００１７】
変圧部１０は、変電所における変圧器の点検または故障の際、あるいは変電所の工事期間中に、停止した変圧器の代わりに変圧を行う部分である。変圧部１０は、電力が入力される一次側に、遮断器１１が設けられている。
【００１８】
冷却部２０は、変圧部１０を冷却する絶縁油を循環する送油ポンプ２１と、循環した送油ポンプ２１を冷却する冷却ファン２２と、を備える。絶縁油は、送油ポンプ２１により、送油管２３を介して、変圧部１０の周りを循環する。このように、送油ポンプ２１で絶縁油を循環させて、冷却ファン２２で冷却することで、変圧部１０の冷却を促進することができる。これにより、絶縁油の油量を減らし、トレーラー車載での運搬が容易となる。
【００１９】
移動用変圧装置１は、冷却部２０が故障した際に、一定時間後に変圧部１０への電力供給を遮断する保護装置３０を備える。
保護装置３０は、冷却部２０の故障を検出する故障検出部３１と、故障を検出した場合に故障情報を、移動用変圧装置１を制御している制御所２に送信する故障情報送信部３２とを備える。
さらに保護装置３０は、変圧部１０の一時側に入力される電流値を検出する電流検出部３３と、電流検出部３３により検出された電流の所定時間内の平均値を算出する平均電流算出３４と、を備える。なお、電流検出部３３は、既存の変圧部二次電流検出装置および三次電流検出装置を活用することが可能である。
【００２０】
また、保護装置３０は、故障検出部３１により冷却部２０の故障が検出された場合、平均電流算出３４により算出された電流の平均値を基に、変圧部１０の遮断までの猶予時間を演算する演算部３５と、演算部３５による演算に用いる情報を記憶している記憶部３６と、遮断までの猶予時間を制御所２に送信する猶予時間送信部３７と、タイマー３８と、遮断制御部３９とを備える。
【００２１】
タイマー３８は、変圧部１０を停止させるまでの猶予時間（タイマー時間、トリップ時間、整定時間）を計時する。遮断制御部３９は、タイマー３８に設定された猶予時間経過後、遮断器１１を通じて、変圧部１０への電流供給の遮断を停止させる。
【００２２】
次に、演算部３５によるタイマー３８に設定する猶予時間の演算について説明する。
冷却部２０の冷却ファン２２又は送油ポンプ２１が故障した場合、冷却効果が十分でない状態で変圧部１０を動作させ続けると、変圧部１０が過熱し、変圧部１０の寿命に影響を与える可能性がある。
猶予時間とは、冷却部２０の故障後、継続運転しても、変圧部１０へ与えるダメージが許容できる範囲である時間である。タイマー３８により、ある猶予時間が設定されると、その猶予時間からカウントダウンを開始し、猶予時間がゼロになると、遮断制御部３９を介して遮断器１１により、変圧部１０への電力供給が遮断される。
【００２３】
この猶予時間は、冷却停止時において変圧部１０に加えられている負荷の割合に応じて、予め規格により定められている。負荷の割合とは、最大負荷に対する割合である。
なお、本実施形態で負荷として、電流検出部３３によって変圧部１０の電流を検出する。ただし、これに限らず、変圧部１０内に温度計測ユニットを内蔵させ、温度計による温度上昇値を負荷としてもよい。なお、この場合、変圧部１０の鉄芯や巻線の温度上昇が絶縁油に伝わるまでに時間がかかるため放射型の温度測定ユニットによって、変圧部１０中心部の温度を測定する。
【００２４】
表１は冷却ファン２２が停止した場合、表２は送油ポンプ２１が停止した場合の変圧部１０を停止させるまでの猶予時間の一例である。
【００２５】
【表１】
2017163783.tif 000003
【００２６】
【表２】
2017163783.tif 000004
【００２７】
表１に示すように、冷却ファン２２が停止した場合、停止前後の負荷が１００％の場合、猶予時間は１分である。停止前後の負荷が９０％の場合、猶予時間は８分である。停止前後の負荷が７０％の場合、猶予時間は１時間１０分である。
送油ポンプ２１が停止した場合、冷却ファン２２の停止よりも冷却効果に対するダメージが大きい。停止前後の負荷が１００％の場合、猶予時間は１５秒である。停止前後の負荷が９０％の場合、猶予時間は１分３０秒である。停止前後の負荷が７０％の場合は、猶予時間は８分４０秒である。
このように、変圧部１０に加わる負荷によって、猶予時間は変圧部１０を停止させるべき時間は大きく異なっている。
【００２８】
図２は、冷却ファン２２が停止した場合の、停止前後の負荷の割合に対する猶予時間を示すグラフであり、表１に対応している。グラフＡは冷却ファン２２の停止前後の変圧部１０への負荷が１００％である場合を示すグラフである。グラフＢは冷却ファン２２の停止前後の変圧部１０への負荷が９０％であある場合を示すグラフである。グラフＣは冷却ファン２２の停止前後の変圧部１０への負荷が７０％である場合を示すグラフである。
【００２９】
例えば、夏季の重負荷時であれば変圧部１０への最大負荷は９０％程度のグラフＢである。一般に、猶予時間は、季節ごとの負荷状況に応じて、その季節の変圧部１０の最大負荷に基づいて設定されている。そして、安全面より、実際に変圧部１０において許容できる許容温度上限よりも若干低い温度において、変圧部１０への電力供給が遮断されるように猶予時間は定められる。図２の変圧部１０への最大負荷は９０％のグラフＢによると、８分が猶予時間である。
しかし、夏季であっても、時間帯によっては、負荷が９０％以下の例えば７０％の場合もある。負荷が７０％の場合、グラフＣに従って猶予時間を決定することが可能であり、グラフＣによると、冷却ファン２２が停止しても変圧部１０は７０分間可動可能である。
【００３０】
このため、本実施形態は、変圧部１０の負荷状況を監視し、負荷に応じてタイマー３８に設定される猶予時間を変更し、変圧部１０への電力供給の遮断時間を調整する。
なお、記憶部３６は、図２のグラフに示した情報をより詳細な形で、即ち、冷却ファン２２停止前後の負荷は、１００，９０，７０％のみならずそれ以外の値に応じた猶予時間の情報を記憶している。
【００３１】
図３は、冷却ファン２２の故障時における、保護装置３０のタイマー３８における、猶予時間変更動作を示すフローチャートである。
冷却ファン２２に故障が発生すると、保護装置３０の故障検出部３１は故障を検知する（ステップＳ１）。
故障検出部３１が故障を検知すると、故障情報送信部３２は制御所２に故障情報を送信する（ステップＳ２）。
【００３２】
なお、制御所２は、故障情報を受信する（ステップｓ１）を行う。
そして、制御所２は、転負荷作業を行い、他のバンク電気所の変圧部１０への電流の振り分けを開始し、電線のループ切替により配電線路を変更して転負荷を行う（ステップｓ２）。
【００３３】
保護装置３０の電流検出部３３は、故障発生時における変圧部１０の電流Ａ０を検出する（ステップＳ３）。
演算部３５は、電流Ａ０を基に、記憶部３６に記憶されているデータより、猶予時間の初期値Ｔ０を求める（ステップＳ４）。例えば、電流Ａ０が９０％の場合、タイマー３８に初期値Ｔ０として８分を設定する。
【００３４】
タイマー３８は、初期値Ｔ０から計時を開始する（ステップＳ５）。すなわち、８分よりカウントダウンを開始する。
タイムアップしない（猶予時間が０以下になっていない）場合（ステップＳ６，ＮＯ）、故障発生から所定時間ｔ経過後、保護装置３０の電流検出部３３は、時間ｔを含む一定時間内の電流値の平均である電流値Ａを求める（ステップＳ７）。
演算部３５は、電流値Ａを基に、記憶部３６に記憶されているデータより、負荷が電流値Ａである場合の、変圧部１０の猶予時間Ｔを求める（ステップＳ８）。
Ｔ１＝Ｔ−ｔを、タイマー３８の新たな猶予時間Ｔ１として設定する（ステップＳ９）。
ここで、ＴがＴ０より大きい場合、故障発生時からの猶予時間はトータルで延長される。ＴがＴ０より小さい場合、故障発生時からの猶予時間はトータルで短縮される。
【００３５】
たとえば、冷却部２０が故障し、故障時の電流が９０％の場合、タイマー３８の猶予時間の初期値Ｔ０は８分間であり、制御所２による転負荷作業の時間が短く、停電が避けられない可能性もある。しかし、その後、例えば電流が７０％になると、猶予時間は７０分と延長され、十分な転負荷時間を得ることができる。
その後、ステップＳ６に戻り、Ｓ６において、タイムアップにならない限り（猶予時間が０以下にならない限り）、ステップＳ７からＳ９を繰り返す。
【００３６】
タイムアップになると（ステップＳ６，ＹＥＳ）、遮断制御部３９を介して、遮断器１１を作動させて、変圧部１０への電流供給が停止される。
この電流供給までに、制御所２による転負荷操作により、全電流が他のバンク電気所に振り分けられていれば需要家への電力供給の停止は発生せず、振り分けられていなければ、電力供給の停止が発生する。
【００３７】
（比較形態）
なお、本実施形態との比較のため、一般的な従来技術である比較形態について説明する。比較形態では、タイマー３８に設定される猶予時間は、変圧器に加えられる負荷に応じて、変圧器の寿命に支障がない範囲で固定値が設定されている。負荷の値としては、安全面より、運転期間中の最大値が採用され、この最大負荷に応じて猶予時間が設定されている。
しかし、実際には負荷は一定ではない。負荷が小さい時間帯に冷却部が故障した場合、負荷が大きい場合と比べて、変圧部の温度上昇は小さい。このような場合であっても、猶予時間は固定されているために、変圧器の温度上昇にまだ余裕がある状態であっても電力供給を遮断させることになる。
そうすると、制御所２による他の変圧器への電圧切替の作業時間が短くなり、電圧切替が間に合わずに不要な停電が発生する可能性がある。
しかし、本実施形態によると、上述したように、実際に変圧部１０に加えられている負荷を基に、変圧部１０の猶予時間が変更される。したがって、実際に加えられている猶予時間に応じて、十分な転負荷時間を得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ：グラフ
１：移動用変圧装置
２：制御所
１０：変圧器
１１：遮断器
２０：冷却部
２１：送油ポンプ
２２：冷却ファン
２３：送油管
３０：保護装置
３１：故障検出部
３２：故障情報送信部
３３：電流検出部
３４：平均電流算出
３５：演算部
３６：記憶部
３７：猶予時間送信部
３８：タイマー
３９：遮断制御部
【図１】
2017163783.tif 000005
【図２】
2017163783.tif 000006
【図３】
2017163783.tif 000007