(57)【要約】  電気機器１０，１３、特に、電力変圧器１３、補償リアクトル又は負荷時タップ切換器１０であり、この機器は、絶縁油１１，１１’を満たされた、或いは満たすことが可能な筐体１０１，１３１と、この筐体１０１，１３１内において絶縁油１１，１１’の最低液面レベル１９，１９’の高さに配置された圧電素子１６及びその圧電素子１６と接続された評価機器１８を備えた測定機器１２とを有し、この評価機器１８が、前記の圧電素子１６を一つの振動に励起できるとともに、前記の液面レベルに依存する、その振動の測定変数の測定値、特に、その振動の振幅の半減期を算出できるように構成されている。
2017534849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器（１０，１３）、特に、電力変圧器（１３）、補償リアクトル又は負荷時タップ切換器（１０）であって、
絶縁油（１１，１１’）を満たされた、或いは満たすことが可能な筐体（１０１，１３１）と、
この筐体（１０１，１３１）内において絶縁油（１１，１１’）の最低液面レベル（１９，１９’）の高さに配置された圧電素子（１６）及びその圧電素子（１６）と接続された評価機器（１８）を備えた測定機器（１２）と、
を有し、
この評価機器（１８）が、
前記の圧電素子（１６）を振動するように励起できるとともに、
前記の液面レベルに依存する、その振動の測定変数の測定値、特に、その振動の振幅の半減期を算出できる、
ように構成されている、
電気機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の評価機器（１８）は、最低液面レベル（１９，１９’）を監視するために、
測定値を所定の閾値と比較して、
この測定値がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
ように構成されている、
電気機器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の評価機器（１８）が前記の筐体（１０１，１３１）の外又は前記の筐体（１０１，１３１）の近くに配置されている、
電気機器。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の評価機器（１８）は、前記の電気機器（１０，１３）を音響方式により監視するために、前記の圧電素子（１６）を励起していない時間期間の少なくとも一部の間に、前記圧電素子（１６）の振動を検出する、
ように構成されている、
電気機器。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一つに記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の圧電素子（１６）が前記の筐体（１０１，１３１）の蓋の下側に取り付けられている、
電気機器。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一つに記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の測定機器（１２）が、前記の筐体（１０１，１３１）内に配置されて、前記の評価機器（１８）と接続されたアンテナ（２１）を有する、
電気機器。
【請求項７】
請求項６に記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の評価機器（１８）は、排油を監視するために、
前記のアンテナ（２１）が発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較して、
この振幅がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
ように構成されている、
電気機器。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の評価機器（１８）は、排油位置を特定するために、
前記のアンテナ（２１）が発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較して、
この振幅がその閾値よりも大きい場合に、前記の圧電素子（１６）の振動を検出する、
ように構成されている、
電気機器。
【請求項９】
請求項８に記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の評価機器（１８）は、
前記の振動の振幅を所定の閾値と比較して、
前記の振動の振幅がその閾値よりも大きい場合に、前記の振動の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点と前記のアンテナ信号の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点の間の差として伝播時間を算出して、この伝播時間から位置特定信号を発生する、
ように構成されている、
電気機器。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一つに記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の圧電素子（１６）の励起がその共振周波数で行なわれる、
電気機器。
【請求項１１】
絶縁油（１１，１１’）を満たされた、或いは満たすことが可能な筐体（１０１，１３１）を備えた、特に、請求項１から１０までのいずれか一つの通り構成された電気機器（１０，１３）を監視するための測定機器（１２）であって、
この筐体（１０１，１３１）内において絶縁油（１１，１１’）の最低液面レベル（１９，１９’）の高さに配置できる圧電素子（１６）と、
その圧電素子（１６）と接続された評価機器（１８）と、
を有し、
この評価機器（１８）が、
前記の圧電素子（１６）を振動するように励起できるとともに、
前記の液面レベルに依存する、その振動の測定変数の測定値、特に、その振動の振幅の半減期を算出できる、
ように構成されている、
測定機器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の測定機器（１２）において、
前記の筐体（１０１，１３１）内に配置できて、前記の評価機器（１８）と接続された温度センサ（２２）を有する、
測定機器。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の測定機器（１２）において、
前記の圧電素子（１６）が前記のアンテナ（２１）及び／又はた温度センサ（２２）と共に共通の測定筐体（１２１）内に配置されている、
測定機器。
【請求項１４】
請求項１１から１３までのいずれか一つに記載の測定機器（１２）において、
前記の圧電素子（１６）が、少なくとも部分的に凸面である上側と、部分的に平面であり、水平でない上側と、少なくとも部分的に平面であり、水平である上側と、少なくとも部分的に凹面である上側と、絶縁油用の少なくとも一つの排出部又は正確に一つの排出部を備えた上側との中の一つ以上を有する、
測定機器。
【請求項１５】
電気機器（１０，１３）を監視するための方法であって、
この電気機器が、請求項１から１０までのいずれか一つの通り構成されていることと、
この電気機器が、絶縁油（１１，１１’）を満たされた、或いは満たすことが可能な筐体（１０１，１３１）と、測定機器（１２）とを有することとの一つ以上であり、
この測定機器が、請求項１１から１４までのいずれか一つの通り構成されていることと、
この測定機器が、この筐体（１０１，１３１）内において絶縁油（１１，１１’）の最低液面レベル（１９，１９’）の高さに配置された圧電素子（１６）を有することとの一つ以上である、
方法において、
前記の圧電素子（１６）を振動するように励起する工程と、
前記の液面レベルに依存する、その振動の測定変数の測定値、特に、その振動の振幅の半減期を算出する工程と、
を有する方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
前記の最低液面レベル（１９，１９’）を監視するために、
前記の測定値を所定の閾値と比較して、
前記の測定値がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
方法。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の方法において、
前記の電気機器（１０，１３）を音響方式により監視するために、
前記の圧電素子（１６）を励起していない時間期間の少なくとも一部の間に、前記の圧電素子（１６）の振動を検出する、
方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
前記の測定機器（１２）は、前記の筐体（１０１，１３１）内に配置されたアンテナ（２１）を有し、
排油を監視するために、
このアンテナ（２１）が発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較して、
この振幅がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
方法。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の方法において、
排油位置を特定するために、
前記のアンテナ（２１）が発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較して、
このアンテナ信号の振幅がその閾値よりも大きい場合に、前記の圧電素子（１６）の振動を検出する、
方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、
前記の振動の振幅を所定の閾値と比較して、
前記の振動の振幅がその閾値よりも大きい場合に、前記の振動の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点と前記のアンテナ信号の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点の間の差として伝播時間を検出して、この伝播時間から位置特定信号を発生する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁油を満たされた筐体を備えた電気機器、特に、電力変圧器、補償リアクトル又は負荷時タップ切換器と、その電気機器を監視するための測定機器及び方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、容器内の液体の液面レベルを検出する機器を記載している。その機器は、容器の壁に音響的に連結された圧電変換器１、第一の検出器２、アダプタ変圧器３、第一のコンデンサＣ１、高周波ケーブル４、第二のコンデンサＣ２、掃引信号発生器５、第二の検出器６、第三のコンデンサＣ３、増幅器７、二つの比較器８と９、及び表示ユニット１０を備えている。その掃引信号発生器の中心周波数は、壁の厚さが音響振動の半波の整数である時の共振に対応している。その条件の下では、アダプタ変圧器の二次巻線と圧電素子の容量から成る回路の振動の最大振幅は、液体が壁の後ろに存在するか、或いは存在しないかに依存する。その周知の機器は、非常に負担のかかる構造であり、不正確で温度に依存する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ロシア特許第２２０５３７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、絶縁油を満たされた筐体を備えた電気機器とその電気機器を監視するための測定機器及び方法において、監視の温度依存性を低減するとともに、監視の精度を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本課題は、独立請求項の対象によって解決される。本発明の有利な改善構成及び実施構成は従属請求項に記載されている。
【０００６】
第一の観点において、本発明は、
（ａ）絶縁油を満たされた、或いは満たすことが可能な筐体と、
（ｂ）特に、第二の観点の通り構成された測定機器、及び／又は
ｉ）筐体内において絶縁油の最低液面レベルの高さに配置された圧電素子と、
ｉｉ）その圧電素子と接続された評価機器と、を備えた測定機器と、
を有する電気機器であり、
（ｃ）この評価機器が、
ｉ）前記の圧電素子を振動するように励起できるとともに、
ｉｉ）前記の液面レベルに依存する、その振動の測定変数の測定値、特に、その振動の振幅の半減期を算出できる、
ように構成されている、電気機器を提案する。
【０００７】
この観点に基づき提案した電気機器は、非常に簡単な構造であり、高い精度と低い温度依存性による監視を可能とする。
【０００８】
この提案した電気機器は、必要に応じて任意の形態に、例えば、
（ａ）電力変圧器、補償リアクトル又は負荷時タップ切換器として、及び／又は
（ｂ）少なくとも一つの追加の測定機器を備えるか、或いは備えないように、
構成することができる。
【０００９】
この評価機器は、最低液面レベルを監視するために、
（ａ）測定値を所定の閾値と比較して、
（ｂ）この測定値がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
ように構成されると規定することができる。
【００１０】
この評価機器が筐体の外又は筐体の近くに配置されると規定することができる。
【００１１】
この評価機器は、電気機器を音響方式により監視するために、
（ａ）圧電素子を励起していない時間期間の少なくとも一部の間に、圧電素子の振動を検出して、特に、評価する、
ように構成されると規定することができる。
【００１２】
この圧電素子が筐体の蓋の下側に取り付けられると規定することができる。
【００１３】
この測定機器が、筐体内に配置されて、評価機器と接続されたアンテナを有すると規定することができる。
【００１４】
この評価機器は、排油を監視するために、
（ａ）アンテナが発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較して、
（ｂ）この振幅がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
ように構成されると規定することができる。
【００１５】
この評価機器は、排油位置を特定するために、
（ａ）アンテナが発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較し、特に、アンテナ信号を検出して、
（ｂ）この振幅がその閾値よりも大きい場合に、圧電素子の振動を検出して、特に、評価するとともに、特に、アンテナ信号も評価する、
ように構成されると規定することができる。
【００１６】
この評価機器は、
（ａ）振動の振幅を所定の閾値と比較して、
（ｂ）この振動の振幅がその閾値よりも大きい場合に、この振動の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点とアンテナ信号の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点の間の差として伝播時間を算出して、この伝播時間から位置特定信号を発生する、
ように構成されると規定することができる。
【００１７】
圧電素子の励起がその共振周波数で行なわれると規定することができる。
【００１８】
この測定機器は、筐体内に配置されて、評価機器と接続された少なくとも一つの温度センサを有すると規定することができる。
【００１９】
各電気機器は、必要に応じて任意の形態に、例えば、少なくとも一つの追加の筐体を備えるか、或いは備えないことと、少なくとも一つの追加の測定機器を備えるか、或いは備えないこととの一つ以上であるように構成することができる。
【００２０】
第二の観点において、本発明は、絶縁油を満たされた、或いは満たすことが可能な筐体を備えた、特に、第一の観点の通り構成された電気機器を監視するための測定機器であって、
（ａ）筐体内において絶縁油の最低液面レベルの高さに配置できる圧電素子と、
（ｂ）その圧電素子と接続された評価機器と、
を有し、
（ｃ）この評価機器が、
ｉ）圧電素子を振動するように励起できるとともに、
ｉｉ）液面レベルに依存する、その振動の測定変数の測定値、特に、その振動の振幅の半減期を算出できるように構成されている、
測定機器を提案する。
【００２１】
この観点に基づき提案した測定機器は、非常に簡単な構造であり、高い精度と低い温度依存性による監視を可能とする。
【００２２】
各圧電素子は、必要に応じて任意の形態に、例えば、
（ａ）円板、フォイル、中空シリンダ又は薄膜として、及び／又は
（ｂ）例えば、窒化アルミニウム、チタン酸バリウム又は鉛・ジルコネート・タイタネート（ＰＺＴ）などの少なくとも一つの圧電セラミックと、例えば、石英、ニオブ酸リチウム又は燐化ガリウムなどの少なくとも一つの圧電結晶と、例えば、ポリフッ化ビニリデンなどの少なくとも一つの圧電プラスチックと、酸化亜鉛との中の一つ以上から製作されるように、
構成することができる。
【００２３】
この評価機器は、最低液面レベルを監視するために、
（ａ）測定値を所定の閾値と比較して、
（ｂ）この測定値がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
ように構成されると規定することができる。
【００２４】
この評価機器は、筐体の外又は筐体の近くに配置されると規定することができる。
【００２５】
この測定機器は、評価機器を圧電素子と接続するためのケーブルを備えると規定することができる。
【００２６】
この評価機器は、電気機器を音響方式により監視するために、
（ａ）圧電素子を励起していない時間期間の少なくとも一部の間に、圧電素子の振動を検出して、特に、評価する、
ように構成されると規定することができる。
【００２７】
この圧電素子は、筐体の蓋の下側に取り付け可能であると規定することができる。
【００２８】
この測定機器は、筐体内に配置することが可能な、評価機器と接続されたアンテナを備えると規定することができる。
【００２９】
この評価機器は、排油を監視するために、
（ａ）アンテナが発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較して、
（ｂ）この振幅がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
ように構成されると規定することができる。
【００３０】
この評価機器は、排油位置を特定するために、
（ａ）アンテナが発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較して、特に、アンテナ信号を検出し、
（ｂ）この振幅がその閾値よりも大きい場合に、圧電素子の信号を検出して、特に、評価するとともに、特に、アンテナ信号も評価する、
ように構成されると規定することができる。
【００３１】
この評価機器は、
（ａ）振動の振幅を所定の閾値と比較して、
（ｂ）この振動の振幅がその閾値よりも大きい場合に、この振動の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点とアンテナ信号の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点の間の差として伝播時間を検出して、この伝播時間から位置特定信号を発生する、
ように構成されると規定することができる。
【００３２】
圧電素子の励起がその共振周波数で行なわれると規定することができる。
【００３３】
この測定機器は、筐体内に配置することが可能な、評価機器と接続された少なくとも一つの温度センサを有すると規定することができる。
【００３４】
この圧電素子は、アンテナ及び／又は温度センサと共に共通の測定筐体内に配置又は収容されると規定することができる。
【００３５】
この圧電素子は、少なくとも部分的に凸面である上側と、部分的に平面であり、水平でない上側と、少なくとも部分的に平面であり、水平である上側と、少なくとも部分的に凹面である上側と、絶縁油用の少なくとも一つの排出部又は正確に一つの排出部を備えた上側との中の一つ以上を有すると規定することができる。
【００３６】
最低液面レベルに到達するか、或いはそのレベルを下回った場合に、場合によっては、圧電素子の上側に依然として残る、或いは存在する絶縁油を排出部を通して排出することができる。この排出部は、必要に応じて任意の形態に構成することができ、例えば、少なくとも一つ又は正確に一つの排出口と、少なくとも一つ又は正確に一つの排出穴と、少なくとも一つ又は正確に一つの排出溝と、少なくとも一つ又は正確に一つの排出スリットとの中の一つ以上から構成される。
【００３７】
有利には、アンテナの中の少なくとも一つ及び／又は温度センサの中の少なくとも一つは、圧電素子の中の少なくとも一つの直ぐ近くに配置されるか、或いは圧電素子の中の少なくとも一つに取り付けられる。
【００３８】
第三の観点において、本発明は、電気機器を監視するための方法を提案し、
この電気機器が、第一の観点の通り構成されることと、
（ａ）絶縁油を満たされた、或いは満たすことが可能な筐体と、
（ｂ）第二の観点の通り構成された測定機器、及び／又は筐体内において絶縁油の最低液面レベルの高さに配置された圧電素子を備えた測定機器と、
を有することとの一つ以上であり、この方法は、
（ａ）圧電素子を振動するように励起する工程と、
（ｂ）液面レベルに依存する、その振動の測定変数の測定値、特に、その振動の振幅の半減期を算出する工程と、
を有する。
【００３９】
この観点に基づき提案した方法は、高い精度と低い温度依存性による監視を可能とする。
【００４０】
最低液面レベルを監視するために、
（ａ）測定値を所定の閾値と比較して、
（ｂ）この測定値がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
と規定することができる。
【００４１】
この電気機器を音響方式により監視するために、
（ａ）圧電素子を励起していない時間期間の少なくとも一部の間に、圧電素子の振動を検出して、特に、評価する、
と規定することができる。
【００４２】
（ａ）この測定機器は、筐体内に配置されたアンテナを備え、
（ｂ）排油を監視するために、
ｉ）アンテナが発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較して、
ｉｉ）この振幅がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
と規定することができる。
【００４３】
排油位置を特定するために、
（ａ）アンテナが発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較して、特に、アンテナ信号を検出し、
（ｂ）この振幅がその閾値よりも大きい場合に、圧電素子の振動を検出して、特に、評価するとともに、特に、アンテナ信号も評価する、
と規定することができる。
【００４４】
（ａ）振動の振幅を所定の閾値と比較して、
（ｂ）この振動の振幅がその閾値よりも大きい場合に、この振動の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点とアンテナ信号の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点の間の差として伝播時間を検出して、この伝播時間から位置特定信号を発生する、
と規定することができる。
【００４５】
圧電素子の励起がその共振周波数で行なわれると規定することができる。
【００４６】
ここで提案した電気機器及び測定機器の各々を用いて、例えば、ここで提案した方法の中の一つを実施することができる。
【００４７】
有利には、ここで提案した電気機器及び測定機器の各々は、ここで提案した方法の中の一つを実施するように、及び／又は実施できるように構成することと、そのような役割を果たすことと、そのために適していることとの一つ以上であるとすることができる。
【００４８】
各測定機器は、必要に応じて任意の形態に、例えば、少なくとも一つの追加の圧電素子を備えるか、或いは備えないことと、少なくとも一つの追加の評価機器を備えるか、或いは備えないことと、少なくとも一つの追加のケーブルを備えるか、或いは備えないことと、少なくとも一つの追加のアンテナを備えるか、或いは備えないことと、少なくとも一つの追加の温度センサを備えるか、或いは備えないこととの一つ以上であるように構成することができる。
【００４９】
各圧電素子は、必要に応じて任意の形態に、例えば、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ、２００ｋＨｚ〜５ＭＨｚ、５００ｋＨｚ〜２ＭＨｚ、７００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚ、５００ｋＨｚ、７５０ｋＨｚ、１ＭＨｚ、１．５ＭＨｚ、２ＭＨｚ、３ＭＨｚ又は５ＭＨｚの共振周波数を有するように構成することができる。
【００５０】
この圧電素子の励起は、必要に応じて任意の形態により、例えば、主周波数が圧電素子の共振周波数と一致する少なくとも一つバースト信号と、主周波数が圧電素子の共振周波数と一致しない少なくとも一つバースト信号と、少なくとも一つのディラックパルスと、方形波パルスと、共振周波数及び／又は少なくとも一つのそれ以外の周波数を含む少なくとも一つ広帯域信号との中の一つ以上を用いて行なうことができる。
【００５１】
このバースト信号の主周波数は、必要に応じて任意の形態に、例えば、所定の差分又は所定の比率だけ共振周波数から上方又は下方にずれるように選定することができる。有利には、この所定の差分は、例えば、１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、２００ｋＨｚ又は５００ｋＨｚである値よりも大きいか、或いはその値に等しい。有利には、第一の値が、例えば、５％、７％、１０％、１５％、２０％又は３５％であり、第二の値が、例えば、５％、７％、１０％、１５％、２０％又は３５％であるとして、この所定の比率は、第一の値よりも大きいか、或いはその値に等しいことと、第二の値よりも小さいか、或いはその値に等しいこととの中の一つ以上である。
【００５２】
各ケーブルは、必要に応じて任意の形態に、例えば、撚対線ケーブルとして形成されることと、例えば、少なくとも二本又は正確に二本の心線から成ることと、例えば、少なくとも３ｍ、少なくとも４ｍ、少なくとも５ｍ、少なくとも６ｍ、少なくとも８ｍ、少なくとも１０ｍ、少なくとも１５ｍ、少なくとも２０ｍ又は少なくとも３０ｍの長さであることとの中の一つ以上であるように構成することができる。
【００５３】
各アンテナは、必要に応じて任意の形態に、例えば、電気アンテナ、磁気アンテナ、フェライトロッドアンテナ又はダイポールアンテナとして形成されることと、例えば、少なくとも一つ又は正確に一つのコイルを備えることと、少なくとも一つ又は正確に一つのコンデンサを備えることとの一つ以上であるように構成することができる。
【００５４】
この振幅の比較の各々は、必要に応じて任意の形態に、例えば、その振幅を少なくとも一つの追加の閾値と比較するように行なうことができる。
【００５５】
本発明の観点の中の一つに対する、特に、その観点の個々の特徴に対する実施形態及び説明は、本発明の別の観点に対しても同様に、それに対応して有効である。
【００５６】
以下において、添付図面に基づき、本発明の実施構成を例示して詳しく説明する。しかし、それにより明らかとなる個々の特徴は、それらの個々の実施構成に限定されず、上述した別の個々の特徴及び／又はそれ以外の実施構成の個々の特徴と結合すること及び／又は組み合わせることが可能である。図面における詳細は、説明のためだけであり、限定するためであると解釈してはならない。請求項に含まれる符号は、本発明の保護範囲を決して限定せず、図面に図示された実施構成だけを参照するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】絶縁油を満たされた筐体と第一の実施構成の測定機器を備えた第一の実施構成の電気機器の模式図
【図２】第二の実施構成の測定機器を備えた第二の実施構成の電気機器の模式図
【図３】第三の実施構成の測定機器の部分側面図
【図４】図３の分解図
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図
【図６】図５の細部ＶＩの拡大図
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図１には、絶縁油１１を満たされた、或いは満たすことが可能な筐体１０１と測定機器１２を備えた、例えば、電力変圧器１３用の負荷時タップ切換器１０を構成する第一の実施構成の電気機器１０が模式的に図示されている。
【００５９】
この実施構成では、電気機器又は負荷時タップ切換器１０が、以下において、切換器筐体１０１とも称する筐体１０１内の下方領域に配置された選択器１４と、切換器筐体１０１内の上方領域に配置された負荷切換器１５とを有する。有利には、負荷時タップ切換器１０は、選択器１４と負荷切換器１５が負荷選択器ユニットに集約された負荷選択器として構成されている。
【００６０】
この測定機器１２は、第一の実施構成に基づき構成されている。
【００６１】
この実施構成では、測定機器１２は、測定筐体１２１、圧電素子１６、ケーブル１７及びこのケーブル１７を介して圧電素子１６と接続された評価機器１８を備えている。この圧電素子１６は、切換器筐体１０１内において絶縁油１１の最低液面レベル１９の高さで配置されており、例えば、１ＭＨｚの共振周波数を有する。この測定筐体１２１は、その上端を切換器筐体１０１の蓋の下側に取り付けられており、その下端に圧電素子１６を収容して、油を通過させ、その結果、十分な液面レベルでは、絶縁油１１が少なくとも部分的に、有利には、出来る限り完全に圧電素子１６を包囲することができる。この測定筐体１２１は、例えば、絶縁油１１に対する複数の貫通穴を有することと、互いに連結された棒、少なくとも一つの格子及び少なくとも一つの網の中の一つ以上から成る台座を備えることとの一つ以上である。
【００６２】
例えば、このケーブル１７は、例えば、少なくとも二本、特に、正確に二本の心線から成るシールド撚対線ケーブル（ＳＴＰケーブル）であり、この評価機器１８は、例えば、変圧器筐体１３１の近くに、そのため、切換器筐体１０１の近くに配置されている。
【００６３】
この評価機器１８は、圧電素子１６が振動を励起できるとともに、その振動の振幅の半減期を検出できるように構成されている。この半減期は、振動の減衰に依存する。この減衰は、圧電素子１６に接する媒体に依存し、その媒体は、切換器筐体１０１内の絶縁油１１の表面が最低液面レベル１９に有る、或いはそのレベルを上回る第一の場合には絶縁油１１であり、絶縁油１１の表面が最低液面レベル１９を下回る第二の場合には少なくとも部分的に空気である。絶縁油１１の密度が空気と比べてより大きいので、第一の場合の減衰は第二の場合よりも大きい。従って、半減期は、第一の場合の方が第二の場合よりも短く、従って、液面レベルに依存する。そのため、この半減期は、例えば、液面レベルに依存する、振動の測定変数の測定値を表す。
【００６４】
この評価機器１８は、最低液面レベル１９を監視するために、例えば、正確に一つの所定の第一の閾値と測定値を比較して、この測定値がその閾値よりも大きい場合に、それに対応する第一の警報信号を発生するように構成されている。それは、例えば、半減期を所定の第一の閾値と比較して、この半減期がその閾値よりも大きい場合に、第一の警報信号を発生することによって行なわれる。この場合、第一の閾値は、表面が少なくとも部分的に、特に、完全に絶縁油１１と接せず、空気と接する場合の圧電素子１６の振動の半減期と一致する。
【００６５】
この励起は、例えば、周波数が圧電素子１６の共振周波数と一致するバースト信号を用いて行なわれる。
【００６６】
図２には、絶縁油１１’で満たされた、或いは満たすことが可能な筐体１３１、測定機器１２及び図示されていないコアと図示されていない巻線を備えた作動部品２０を有し、例えば、電力変圧器１３を形成する第二の実施構成の電気機器１３が図示されている。この実施構成は、第一の実施構成に類似しており、そのため、以下では、特に、相違点を詳しく説明する。
【００６７】
この実施構成では、電気機器又は電力変圧器１３は、以下において、切換器筐体１３１とも称する筐体１３１内の第一の領域に配置された負荷時タップ切換器１０を有する。作動部品２０は、変圧器筐体１３１内の第二の領域に配置されている。第一の領域は、変圧器筐体１３１の（図２で右側の）第一の側壁に接し、第二の領域は、第一の側壁と対向する、変圧器筐体１３１の（図２で左側の）第二の側壁に接する。
【００６８】
この負荷時タップ切換器１０は、選択器１４と負荷切換器１５が、切換シャフトを介して機械的に接続されるとともに、図示されていない接続ケーブルを介して電気的に接続された別個のユニットを形成する負荷切換器として構成されている。この選択器１４は、第一の実施構成の場合のように切換器筐体内ではなく、切換器筐体１０１の外で、かつ変圧器筐体１３１の中に配置されており、切換シャフトと図示されていない接続ケーブルは、切換器筐体１０１を貫通して変圧器筐体１３１内に延びている。
【００６９】
この測定機器１２は、第二の実施構成に基づき構成されている。この実施構成は、第一の実施構成に類似しており、そのため、以下では、特に、相違点を詳しく説明する。
【００７０】
この実施構成では、圧電素子１６は、変圧器筐体１３１内において絶縁油１１’の最低液面レベル１９’の高さで負荷時タップ切換器１０と第二の側壁の間の第二の領域に配置されている。この測定筐体１２１は、その上端を変圧器筐体１３１の蓋の下側に取り付けられており、油を通過させ、その結果、十分な液面レベルでは、絶縁油１１’が少なくとも部分的に、有利には、出来る限り完全に圧電素子１６を包囲することができる。
【００７１】
この測定機器１２は、例えば、圧電素子１６の下方で測定筐体１２１に取り付けられて、ケーブル１７を介して評価機器１８と接続されたアンテナ２１を有する。このケーブル１７は、それに対応して、アンテナ２１のために、例えば、少なくとも二本、特に、正確に二本の追加の心線を有する。
【００７２】
この評価機器１８は、電力変圧器１３を音響方式により監視するために、圧電素子１６を励起していない時間期間の少なくとも一部の間に、圧電素子１６の振動を検出して評価するように構成されている。そして、圧電素子１６は、電力変圧器１３に発生して絶縁油１１’を通って伝播する、その振動が引き起こす音波のためのマイクロフォンとしての役割を果たす。
【００７３】
この評価機器１８は、排油を監視するために、アンテナ２１が発生するアンテナ信号の振幅を所定の第二の閾値と比較して、この振幅がその閾値よりも大きい場合に、電力変圧器１３において排油されている確率が低いことを表す、それに対応する第二の警報信号を発生するように構成されている。
【００７４】
この評価機器１８は、更に、振幅が第二の閾値よりも大きい場合に、圧電素子の振動を検出するように構成されている。この振動の検出は、圧電素子１６の事前の励起無しに行なわれ、その結果、圧電素子１６は、電力変圧器１３に発生して絶縁油１１’を通って伝播する、その振動が引き起こす音波のためのマイクロフォンとしての役割を果たす。この振動の振幅が第三の閾値よりも大きい場合、評価機器１８は、振動の振幅が第三の閾値よりも大きくなる時点とアンテナ信号の振幅が第二の閾値よりも大きくなる時点の間の差として音波の伝播時間を算出する。この伝播時間が、圧電素子１６の位置と電力変圧器１３のサイズに依存する所定の時間期間内に有る場合、評価機器１８は、電力変圧器１３において排油されている確率が高いことを表す第三の警報信号を発生する。
【００７５】
この評価機器１８は、排油の位置を特定するために、アンテナ２１が発生するアンテナ信号の振幅を第四の閾値と比較して、この振幅がその閾値よりも大きい場合に、圧電素子の振動を検出するように構成されている。この振動の検出は、圧電素子１６の事前の励起無しに行なわれる。この振動の振幅が第五の閾値よりも大きい場合、評価機器１８は、振動の振幅が第五の閾値よりも大きくなる時点とアンテナ信号の振幅が第四の閾値よりも大きくなる時点の間の差として音波の伝播時間を算出する。この伝播時間が、電力変圧器１３内における圧電素子１６と場合によっては生じる第一の排油源の間の間隔に依存する所定の第一の時間期間内に有る場合、評価機器１８は、第一の排油源での排油を表す第一の位置特定信号を発生する。この伝播時間が、電力変圧器１３内における圧電素子１６と場合によっては生じる第二の排油源の間の間隔に依存する所定の第二の時間期間内に有る場合、評価機器１８は、第二の排油源での排油を表す第二の位置特定信号を発生する。例えば、第一の排油源が選択器１４であり、第二の排油源が作動部品２０である。この実施構成では、作動部品２０は、選択器１４よりも遠くに圧電素子１６から離れているので、第二の時間期間の下限は第一の時間期間の上限よりも大きく選定されるか、或いはその上限と等しく選定される。
【００７６】
図３、図４、図５及び図６には、第三の実施構成の測定機器１２の一部が模式的に図示されている。この実施構成は、第二の実施構成に類似しており、そのため、以下では、特に、相違点を詳しく説明する。
【００７７】
この実施構成では、アンテナ２１は、例えば、コイルを備え、測定機器１２は、例えば、圧電素子１６の上方で測定筐体１２１に取り付けられて、図示されていないケーブル１７を介して評価機器１８と接続された温度センサ２２を有する。このケーブル１７は、それに対応して、例えば、温度センサ２２のための少なくとも二本、特に、正確に二本の心線を有する。
【００７８】
この測定筐体１２１は、例えば、三つの部分から構成され、上端に筐体頭部２３１を備えた（図４で上方の）上方筐体部分２３と、ほぼ筒形状の（図４で中央の）中央筐体部分２４と、円環形状のカラー部２５１、少なくとも一つの歯付ストッパ２５２及びアンテナ支持部２５３を備えたほぼ筒形状の（図４で下方の）下方筐体部分２５とから構成されている。これらの筐体部分２３〜２５は、電気的に絶縁されている。
【００７９】
この上方筐体部分２３は、変圧器筐体１３１の図示されていない蓋を貫通して延びて、その蓋に固定されており、その結果、上方筐体部分２３のほぼ筒形状の下端区画は、変圧器筐体１３１の中に有り、その筐体頭部２３１は変圧器筐体１３１の外に有る。この筐体頭部２３１は、ケーブル１７のためのケーブル貫通部２６を有する。この温度センサ２２は、上方筐体部分２３の下端区画を貫通して延びている。
【００８０】
この測定機器１２は、一つの外側シールド部材２７、二つの内側シールド部材２８、二つの楔形状のリテーナリング２９、二つのＯリング３０及び一つの支持リング３１を有する。この外側シールド部材２７は、例えば、導電性格子又は網から成るパイプ又はチューブから構成され、そのため、油を通過させる。この部材の上端は、上方筐体部分２３の下端区画の上端に固定され、この部材の端部区画は、その上端区画及び下端区画と共に中央筐体部分２４を収容している。中央筐体部分２４は、第一の内側シールド部材２８、第一のリテーナリング２９、第一のＯリング３０、圧電素子１６、第二のＯリング３０、第二のリテーナリング２９、第二の内側シールド部材２８及び支持リング３１を（図４，５で上方から下方に）この順番で収容している。下方筐体部分２５は、例えば、円筒形の周囲壁と、その下方周縁部に半径方向に対して内側に向かって突き出たカラー部２５１とを有する。このカラー部２５１の内側周縁部から、ストッパ２５２が半径方向に突き出ている。この周囲壁の下端からは、アンテナ２１のコイルを固定したアンテナ支持部２５３が軸方向に対して下に向かって突き出ている。
【００８１】
この圧電素子１６は、例えば、円板であり、そのため、平坦な上側と平坦な下側を有する。この上側には、第一のＯリング３０が当接し、この下側には、第二のＯリング３０が当接する。各リテーナリング２９は、例えば、円筒形の外周面、円形の第一の正面及び楕円形の第二の正面を有し、その結果、このリングは、側面から見ると楔のように見える（図４〜６）。各リテーナリング２９の第二の正面は各Ｏリング３０に当接する。各内側シールド部材２８は、例えば、導電性の格子又は網から成る円板又はディスクを有し、そのため、油を通過させる。この部材の一方の側は各リテーナリング２９の第一の正面に当接する。この第一の内側シールド部材２８の他方の側、即ち、上側は、上方筐体部分２３の下端区画の下方正面に当接する。この支持リング３１は、例えば、一つの円筒形の外周面と二つの円形の正面を有する。この第二の内側シールド部材２８の他方の側、即ち、下側は、支持リング３１の上方正面に当接する。この支持リング３１の下方正面は、ストッパ２５２に当接する。この中央筐体部分２４の下方正面は、カラー部２５１に当接する。
【００８２】
この圧電素子１６は、リテーナリング２９の楕円形の第二の正面の間に斜めに挟持されているので、圧電素子１６が通常通り測定筐体１２１内に取り付けられ、測定筐体１２１が通常通り電力変圧器１３内に取り付けられている場合、その上側は水平ではない。この第一のＯリング３０は、有利には、その最も深い位置に図示されていないスリットを有し、このスリットは、絶縁油１１’のための排出部を形成し、この排出部を通して、最低液面レベル１９’に到達するか、或いはそのレベルを下回った場合に、圧電素子１６の上側に残る絶縁油１１’を排出することができる。
【００８３】
それに代わって、或いはそれに追加して、圧電素子１６自体が、例えば、排出口、排出穴、排出溝又は排出スリットとすることが可能な、絶縁油１１’のための排出部を備えることができる。それに代わって、或いはそれに追加して、圧電素子１６と第一のＯリング３０の間に、歯が軸方向に対して圧電素子１６の方に突き出た歯付ディスクを配置することができ、これらの歯の間から絶縁油１１’を排出することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１０    負荷時タップ切換器、電気機器
１０１  切換器筐体、電気機器１０の筐体
１１，１１’  切換器筐体１０１、変圧器筐体１３１の絶縁油
１２    測定機器
１２１  測定機器１２の測定筐体
１３    電力変圧器、電気機器
１３１  変圧器筐体、電力変圧器１３の筐体
１４    選択器
１５    負荷切換器
１６    圧電素子
１７    ケーブル
１８    評価機器
１９，１９’  絶縁油１１，１１’の最低液面レベル
２０    作動部品
２１    アンテナ
２２    温度センサ
２３    測定筐体１２１の上方筐体部分
２３１  上方筐体部分２３の筐体頭部
２４    測定筐体１２１の中央筐体部分
２５    測定筐体１２１の下方筐体部分
２５１  下方筐体部分２３のカラー部
２５２  下方筐体部分２３のストッパ
２５３  下方筐体部分２３のアンテナ支持部
２６    ケーブル貫通部
２７    外側シールド部材
２８    内側シールド部材
２９    リテーナリング
３０    Ｏリング
３１    支持リング
【図１】
2017534849.tif 000003
【図２】
2017534849.tif 000004
【図３】
2017534849.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2017534849.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月18日(2017.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器（１０，１３）、特に、電力変圧器（１３）、補償リアクトル又は負荷時タップ切換器（１０）であって、
絶縁油（１１，１１’）を満たされた、或いは満たすことが可能な筐体（１０１，１３１）と、
この筐体（１０１，１３１）内において絶縁油（１１，１１’）の最低液面レベル（１９，１９’）の高さに配置された圧電素子（１６）及びその圧電素子（１６）と接続された評価機器（１８）を備えた測定機器（１２）と、
を有し、
この評価機器（１８）が、
前記の圧電素子（１６）を一つの振動に励起できるとともに、
前記の液面レベルに依存する、その振動の測定変数の測定値、特に、その振動の振幅の半減期を算出できる、
ように構成されており、
前記の評価機器（１８）は、前記の電気機器（１０，１３）を音響方式により監視するために、前記の圧電素子（１６）を励起していない時間期間の少なくとも一部の間に、前記圧電素子（１６）の振動を検出するように構成されている、
電気機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の評価機器（１８）は、最低液面レベル（１９，１９’）を監視するために、
測定値を所定の閾値と比較して、
この測定値がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
ように構成されている、
電気機器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の評価機器（１８）が前記の筐体（１０１，１３１）の外又は前記の筐体（１０１，１３１）の近くに配置されている、
電気機器。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の圧電素子（１６）が前記の筐体（１０１，１３１）の蓋の下側に取り付けられている、
電気機器。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一つに記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の測定機器（１２）が、前記の筐体（１０１，１３１）内に配置されて、前記の評価機器（１８）と接続されたアンテナ（２１）を有する、
電気機器。
【請求項６】
請求項５に記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の評価機器（１８）は、排油を監視するために、
前記のアンテナ（２１）が発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較して、
この振幅がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
ように構成されている、
電気機器。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の評価機器（１８）は、排油位置を特定するために、
前記のアンテナ（２１）が発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較して、
この振幅がその閾値よりも大きい場合に、前記の圧電素子（１６）の振動を検出する、
ように構成されている、
電気機器。
【請求項８】
請求項７に記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の評価機器（１８）は、
前記の振動の振幅を所定の閾値と比較して、
前記の振動の振幅がその閾値よりも大きい場合に、前記の振動の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点と前記のアンテナ信号の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点の間の差として伝播時間を算出して、この伝播時間から位置特定信号を発生する、
ように構成されている、
電気機器。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つに記載の電気機器（１０，１３）において、
前記の圧電素子（１６）の励起がその共振周波数で行なわれる、
電気機器。
【請求項１０】
絶縁油（１１，１１’）を満たされた、或いは満たすことが可能な筐体（１０１，１３１）を備えた、特に、請求項１から９までのいずれか一つの通り構成された電気機器（１０，１３）を監視するための測定機器（１２）であって、
この筐体（１０１，１３１）内において絶縁油（１１，１１’）の最低液面レベル（１９，１９’）の高さに配置できる圧電素子（１６）と、
その圧電素子（１６）と接続された評価機器（１８）と、
を有し、
この評価機器（１８）が、
前記の圧電素子（１６）を一つの振動に励起できるとともに、
前記の液面レベルに依存する、その振動の測定変数の測定値、特に、その振動の振幅の半減期を算出できる、
ように構成されている、
測定機器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の測定機器（１２）において、
前記の筐体（１０１，１３１）内に配置できて、前記の評価機器（１８）と接続された温度センサ（２２）を有する、
測定機器。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の測定機器（１２）において、
前記の圧電素子（１６）が前記のアンテナ（２１）及び／又はた温度センサ（２２）と共に共通の測定筐体（１２１）内に配置されている、
測定機器。
【請求項１３】
請求項１０から１２までのいずれか一つに記載の測定機器（１２）において、
前記の圧電素子（１６）が、少なくとも部分的に凸面である上側と、部分的に平面であり、水平でない上側と、少なくとも部分的に平面であり、水平である上側と、少なくとも部分的に凹面である上側と、絶縁油用の少なくとも一つの排出部又は正確に一つの排出部を備えた上側との中の一つ以上を有する、
測定機器。
【請求項１４】
電気機器（１０，１３）を監視するための方法であって、
この電気機器が、請求項１から９までのいずれか一つの通り構成されていることと、
この電気機器が、絶縁油（１１，１１’）を満たされた、或いは満たすことが可能な筐体（１０１，１３１）と、測定機器（１２）とを有することとの一つ以上であり、
この測定機器が、請求項１０から１３までのいずれか一つの通り構成されていることと、
この測定機器が、この筐体（１０１，１３１）内において絶縁油（１１，１１’）の最低液面レベル（１９，１９’）の高さに配置された圧電素子（１６）を有することとの一つ以上である、
方法において、
前記の圧電素子（１６）を一つの振動に励起する工程と、
前記の液面レベルに依存する、その振動の測定変数の測定値、特に、その振動の振幅の半減期を算出する工程と、
を有する方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、
前記の最低液面レベル（１９，１９’）を監視するために、
前記の測定値を所定の閾値と比較して、
前記の測定値がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の方法において、
前記の電気機器（１０，１３）を音響方式により監視するために、
前記の圧電素子（１６）を励起していない時間期間の少なくとも一部の間に、前記の圧電素子（１６）の振動を検出する、
方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、
前記の測定機器（１２）は、前記の筐体（１０１，１３１）内に配置されたアンテナ（２１）を有し、
排油を監視するために、
このアンテナ（２１）が発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較して、
この振幅がその閾値よりも大きい場合に、警報信号を発生する、
方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の方法において、
排油位置を特定するために、
前記のアンテナ（２１）が発生するアンテナ信号の振幅を所定の閾値と比較して、
このアンテナ信号の振幅がその閾値よりも大きい場合に、前記の圧電素子（１６）の振動を検出する、
方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、
前記の振動の振幅を所定の閾値と比較して、
前記の振動の振幅がその閾値よりも大きい場合に、前記の振動の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点と前記のアンテナ信号の振幅がそれに割り当てられた閾値よりも大きくなる時点の間の差として伝播時間を検出して、この伝播時間から位置特定信号を発生する、
方法。
【請求項２０】
請求項１４から１９までのいずれか一つに記載の方法において、
前記の圧電素子（１６）の励起がその共振周波数で行なわれる、
方法。
【国際調査報告】
2017534849.tif 000009
2017534849.tif 000010
2017534849.tif 000011
2017534849.tif 000012
2017534849.tif 000013
2017534849.tif 000014