(57)【要約】【課題】  保護リレー交換のメンテナンス性を改善した異常電圧検出用保護リレーのメンテナンス方法の提供。【解決手段】  変圧器保護継電器盤１のリレー収納室１０に収納された単機の異常電圧検出用保護リレーの交換のためのメンテナンス方法である。交換する保護リレーＲｙａをリレー収納室１０から取り出す。空にしたリレー収納室１０に、変圧器負荷側電圧で異常電圧が一定時間継続して発生すると動作する機能を備えた市販されている汎用品の交換用電圧検出リレー３０と、同機能を正常に動作させるための一定時間を設定するタイマー機能を備えた市販されている汎用品の交換用タイマー３１を有する単機の交換用保護リレーＲｙ１を収納して、リレー交換を行う。【選択図】図４
2009050060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器保護継電器盤のリレー収納室に収納された単機の保護リレーのメンテナンス方法であって、変圧器負荷側電圧で異常電圧が一定時間継続して発生すると動作するリレーで、前記異常電圧を検出する異常電圧検出機能および一定時間を設定するタイマー機能を合わせ持つ単機の異常電圧検出用保護リレーの交換を、当該保護リレーを取り外した前記リレー収納室に、前記異常電圧検出機能のみを具備する単体の交換用電圧検出リレーと、前記タイマー機能のみを具備する単体の交換用タイマーとを収納して行うことを特徴とする異常電圧検出用保護リレーのメンテナンス方法。
【請求項２】
前記リレー収納室に前記交換用電圧検出リレーと前記交換用タイマーを左右または上下に並列状態に配置し、かつ、前記交換用電圧検出リレーと交換用タイマーを収納するリレーケースと前記交換用電圧検出リレーおよび交換用タイマー、また、前記リレーケースと前記リレー収納室との電気的・機械的な取り付け部を差し込み式コネクター構造とし、前記交換用電圧検出リレーと交換用タイマーの交換が現地での電気配線作業を要さずに、それぞれ単独に差し替えて交換可能な形態で収納したことを特徴とする請求項１に記載の異常電圧検出用保護リレーのメンテナンス方法。
【請求項３】
前記交換用電圧検出リレーはＤＣ／ＤＣコンバータを内蔵する直流制御電源回路を有し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが、構造的に経年劣化によって発生する高周波ノイズのレベルが低いＤＣ／ＤＣコンバータを使用したものを選定することで、経年劣化によってＤＣ／ＤＣコンバータから発生する高周波ノイズにより自身のリレー内部抵抗の焼損や、隣接する他の保護リレーへの誤動作等の影響を防止することを特徴とする請求項１または２に記載の異常電圧検出用保護リレーのメンテナンス方法。
【請求項４】
前記変圧器保護継電器盤は複数の前記リレー収納室を有し、当該複数のリレー収納室の定められた一つのリレー収納室に前記保護リレーを単機収納したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一記載の異常電圧検出用保護リレーのメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発変電所などの変圧器保護継電器盤に設置された異常電圧検出用保護リレーのメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発変電所の変圧器保護継電器盤には、保護対象となる変圧器負荷側電圧の異常電圧を検出し警報する異常電圧検出用保護リレーが交換可能に設置されている。当該保護リレーは、変圧器負荷側電圧の異常電圧発生が一定時間継続すると動作するリレーで、前記異常電圧を検出する機能、一定時間を設定するタイマー機能などの各種機能を有する。変圧器保護継電器盤に設置される保護リレーは、メーカーによって機能、サイズ、リレー収納室との電気的、機械的接続方法が異なるなど複数機種あるのが一般的である。この複数機種ある保護リレーは、複数のメーカーの製品が使用されており、それぞれに合わせた機能点検や交換などのメンテナンスが行われている。
【０００３】
また、変圧器保護継電器盤は、各種目的の保護リレーに対応させた構造のリレー収納室を複数備える。リレー収納室は、変圧器保護継電器盤の平坦な盤面に部分的に開口した矩形の保護リレー用出入口を有する。この出入口からリレー収納室に単機の保護リレーが交換可能に収納される。リレー収納室に単機ずつ収納された保護リレーに不具合が発生すると、当該保護リレーが同一機種の新品と交換される。また、変圧器保護継電器盤に設置された各種の保護リレーは、数年に一度といったように定期点検され、経年特性劣化したものが同一機種の新しい保護リレーと交換される。本発明の対象とする異常電圧検出用保護リレーのメンテナンスも同様である。
【０００４】
変圧器負荷側電圧の異常電圧発生で動作する異常電圧検出用保護リレーの故障事例を調査分析したところ、当該保護リレーの内部抵抗の焼損、他の保護リレーの誤動作、他の保護リレーの特性不良の発生が認められた。この異常現象の原因究明を行った結果、異常電圧検出用保護リレーは、直流制御電源回路にＤＣ／ＤＣコンバータを内蔵して電圧を変換しており、このＤＣ／ＤＣコンバータに不具合が生ずると高周波ノイズを発生することが判明した。この高周波ノイズは他の正常な保護リレーに悪影響を及ぼすことがある。例えば、異常電圧検出用保護リレーからの高周波ノイズが、変圧器保護継電器盤に設置されている他の保護リレーを動作させ、変圧器停止に至った事例がある。そこで、不具合が発生した保護リレーを変圧器保護継電器盤のリレー収納室から取り出し、代わりに同一機種で機能、取付構造が同じ新しい異常電圧検出用保護リレーに取り替えてリレー収納室に収納している。
【０００５】
また、例えば変圧器保護の情報を記録などするメモリーを有する機種の保護リレーにおいては、メモリーのみ残して保護リレーを交換することもある（例えば、特許文献１参照）。この場合の保護リレー交換も、同一機種で機能、取付構造が同一の新しい市販品の保護リレーを使用して行われる。
【特許文献１】特開平０９−０１６４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような異常電圧検出用保護リレーの不具合は、何時発生するか不明であり、複数機種のいずれの機種に不具合が発生するかも不明である。また、不具合を発生した当該保護リレーは、できる限り短時間で交換されることが望まれる。変圧器保護継電器盤に設置されている複数機種の異常電圧検出用保護リレーと同じ複数機種の保護リレーを交換用保護リレーとして常備しておけば、不具合が発生した場合に即座に交換できる。しかし、故障発生頻度の少ない異常電圧検出用保護リレー全てに対して交換用の予備品を保管して置くメンテナンス方法は、予備品のコストや管理費用がかかり、また、保管スペースも必要となり実用的でない。
【０００７】
そこで、単機の異常電圧検出用保護リレーに不具合が発生すると、同一機種の保護リレーを、この保護リレーのメーカーに注文し取り寄せ、交換するようにしている。しかし、電力会社等で使用する保護リレーは市中には多く出回っていないので、メーカー側にも常時同一機種の保護リレーが在庫として保管されているとは限らず、取り寄せて交換するまでに時間を要することがあり、その間、変圧器負荷側電圧の異常電圧検出ができなくなることがある。また、不具合を発生した保護リレーと同一機種の保護リレーとの交換であるために、交換した保護リレーが同じ不具合を発生する可能性が高く、再度の交換となるケースも考慮しておく必要がある。さらには、不具合を発生する保護リレーは、概して高機能、高品質で高価な特別仕様のものが多く、メンテナンス費用が高いという問題があった。
【０００８】
また、変圧器保護継電器盤は耐用年数が数十年と長く、製作して長期間経過しているものが多く使用されている。新設される発変電所には最新製品が納入されるが、変圧器保護継電器盤は注文生産で製造数も少ないために頻繁に新規開発はされない。このため、多くの変圧器保護継電器盤は性能、各部品ともに旧式機となり、その後の技術革新を反映した機器となり難い。このような旧式機のメンテナンスにおいては、従来の不具合が発生した保護リレーと同一仕様、同一機種の保護リレーに単純に交換するメンテナンス方法では、旧式の技術や部品を使用したものであるために、経年的に再び同じトラブルに遭遇する可能性が高い。このため、最新技術を使用した信頼性の高い構成部品を使用して、従来の保護リレーと同一の機能と、高い性能、信頼性を持つ新保護リレーに交換することが望まれる。
【０００９】
長期間にわたる変圧器保護継電器盤の使用から、ＤＣ／ＤＣコンバータの劣化により高周波ノイズが発生すると、他の正常な保護リレーにも悪影響を及ぼす。変圧器保護継電器盤に設置されている多くの保護リレーの直流制御電源回路はつながっており、一つの保護リレーの故障でその回路に高周波ノイズが発生すると、変圧器保護継電器盤全体の制御トラブルに波及する。そのため、一つの保護リレーの故障でも他の保護リレーへの影響を防止できる、すなわち直流制御電源回路に異常をきたさない保護リレーに交換するメンテナンスを行う必要がある。このため、経年劣化の少ないＤＣ／ＤＣコンバータ、あるいは経年的に高周波ノイズの発生が少ないＤＣ／ＤＣコンバータを使用する保護リレーにする必要がある。
【００１０】
本発明の目的とするところは、異常電圧検出用保護リレーの交換を現場で短時間に、かつ費用的に有利に行えると共に、同保護リレーの経年劣化が少なく、高周波ノイズにより周辺機器への悪影響が及ばない保護リレーのメンテナンスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、変圧器保護継電器盤のリレー収納室に収納された単機の保護リレーのメンテナンス方法であって、変圧器負荷側電圧で異常電圧が一定時間継続して発生すると動作するリレーで、異常電圧を検出する異常電圧検出機能および一定時間を設定するタイマー機能を合わせ持つ単機の異常電圧検出用保護リレーの交換を、同保護リレーを取り外したリレー収納室に、異常電圧検出機能のみを具備する単体の交換用電圧検出リレーと、タイマー機能のみを具備する単体の交換用タイマーとを収納して行うことを特徴とする。
【００１２】
交換をする単機の異常電圧検出用保護リレーは、変圧器保護継電器盤のリレー収納室に収納されており、この保護リレーをリレー収納室から引き出して、代わりに電圧検出機能のみを具備する単体の交換用電圧検出リレーとタイマー機能のみを具備する単体の交換用タイマーを一組にした保護リレーを同じリレー収納室に挿入する。
【００１３】
ここでの交換用電圧検出リレーには、タイマー機能を有しない電圧検出機能のみを有する安価な市販されている汎用品が適用できる。交換用タイマーも安価な市販されている汎用品が適用できる。これら市販されている汎用品は、異常電圧検出機能と一定時間を設定するタイマー機能を備えた異常電圧検出用保護リレーに比べ大幅に小形であり、変圧器保護継電器盤のリレー収納室に余裕を持って収納できる。
【００１４】
異常電圧検出用保護リレーの交換を、異常電圧検出機能とタイマー機能の二品に分けて行えるようにすることで、交換のメンテナンス費用を低減させることができる。また、市販されている汎用品の交換用電圧検出リレーと交換用タイマーは、随時の入手が容易であるため、当該リレーの交換時間の短縮が図れる。
【００１５】
本発明においては、１つのリレーケースに交換用電圧検出リレーと交換用タイマーを、左右に並列または上下に縦列状態で、かつそれぞれ単独に交換可能に収納することができる。このように１つのリレーケースに交換用電圧検出リレーと交換用タイマーを並列・縦列状態で収納することで、リレー収納室に収納されていた交換前の異常電圧検出用保護リレーと同じ方法で交換用電圧検出リレーと交換用タイマーの一組を変圧器保護継電器盤に取り付けることができる。
【００１６】
交換用電圧検出リレーと交換用タイマーを一組にした異常電圧検出用保護リレーのリレー収納室への機械的取り付け、電気的結線は、リレー収納室に対応した差し込み式コネクター構造とし、また、保守点検方法は今までと変わらず全く同じにし、さらに何らかの理由によって同保護リレーを交換する場合は、交換用電圧検出リレーと交換用タイマーを、それぞれ単独差し替え交換可能な構造にすることで、現地での電気配線作業を要さない、異常電圧検出用保護リレーのメンテナンスができる。
【００１７】
また、直流制御電源回路のＤＣ／ＤＣコンバータは経年劣化時に高周波ノイズを発生する可能性が高く、これによって発生する高周波ノイズが異常電圧検出用保護リレー内部の抵抗を焼損させたり、隣接する他の保護リレーを誤動作させたりするなどの悪影響を及ぼす。これを防止するには、構造的に直流制御電源回路に高周波ノイズが伝搬しない構造の、または、高周波ノイズの発生レベルが低いＤＣ／ＤＣコンバータを用いた異常電圧検出用保護リレーのメンテナンス方法により達成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のメンテナンス方法によれば、変圧器保護継電器盤のリレー収納室に収納された単機の異常電圧検出用保護リレーの交換が、既存のリレー収納室を改造する必要が無く、交換前の同保護リレーへの交換と全く同じ方法ででき、また、交換に要する時間も短時間で済み、さらに同保護リレーの点検方法も全く変わらない、実用的なメンテナンスが実現できる。
【００１９】
また、異常電圧検出用保護リレーの構成を、異常電圧検出機能とタイマー機能の二つに分け、それぞれ単体の交換用電圧検出リレーと交換用タイマーにすることによって、交換用電圧検出リレーと交換用タイマーに小形で安価な市販されている汎用品が適用でき、交換メンテナンス費用を安くすることができると共に、調達も早くでき短時間でリレー交換が行えるようになる。
【００２０】
さらに、交換用電圧検出リレーと交換用タイマーの異常電圧検出用保護リレーのリレーケースへの電気的、機械的な取付方法を、差し込み式コネクター構造にすることで、リレー調達後の現地における交換作業において、電気配線の切離し、接続が発生しないので安全に短時間で交換ができる。
【００２１】
さらに、異常電圧検出用保護リレーを構成する交換用電圧検出リレー、交換用タイマーに、直流制御電源回路へ高周波ノイズが伝搬しない構造、または、高周波ノイズの発生レベルが低い構造のＤＣ／ＤＣコンバータを使っているものを選定することで、経年劣化によって発生する高周波ノイズの影響が無くなり、高周波ノイズによる異常電圧検出用保護リレーによって発生する高周波ノイズの影響が無くなり、高周波ノイズによる異常電圧検出用保護リレー自身の内部部品の焼損といった障害が無くなり、メンテナンス費用が大幅に削減できると共に、同保護リレーの信頼度も向上する。また、隣接する他の保護リレーの誤動作が無くなることで不要な停電が無くなり、電力の供給信頼度の維持向上が図れる。また、停電に至らなくとも誤動作による誤警報がなくなることで、警報発生に対する緊急対応が無くなる。
【００２２】
また、旧型式の変圧器保護継電器盤の異常電圧検出用保護リレーを最新技術の部品を使用した同保護リレーに更新でき、信頼性が向上すると共に、その後のメンテナンスが軽減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２４】
図１に変圧器保護継電器盤１の正面図を示す。変圧器保護継電器盤１は縦長矩形の盤面２に各種の保護リレーＲｙを収納するリレー収納室１０を有する。１つの盤面２に縦横配列で複数のリレー収納室１０が形成され、各リレー収納室１０に各種の保護リレーが単機ずつ収納される。盤面２は格子枠状のパネル盤３の前面である。パネル盤３の裏面側にリレー収納室１０とその他の電機部品とを配線し結線することで変圧器保護継電器盤１が形成される。
【００２５】
複数の保護リレーの各リレーの種類も複数で、図１では例えば４種類の保護リレーを使用している。図１における盤面２の上段位置、中段位置それぞれ横一列に同一種類、同一機種の３台の保護リレーＲｙが配置される。盤面２の下段位置の図１で左端に異常電圧検出用保護リレーＲｙが一般的に配置される。盤面２の下段位置の図１で右端と中央に別の種類の２台の保護リレーＲｙが配置される。これら４種類の保護リレーＲｙのリレーサイズ、構造に対応させて各リレー収納室１０のサイズ、内部構造が設計される。１つのリレー収納室１０に単機の保護リレーが盤面２の手前から挿入されることで、変圧器保護継電器盤１と電気的に結合され最終的にねじ止め等で固定される。単機の保護リレーの交換は、図２に示すようにリレー収納室１０から盤面２の手前へと保護リレーを引き出して行われる。
【００２６】
ここで変圧器保護継電器盤１に発生したトラブル事例の一つを示す。図１における盤面２の下段位置左端の異常電圧検出用保護リレーＲｙａに不具合が発生したとき、同時に下段位置中央の保護リレーＲｙｂに誤動作発生、中段位置左端の保護リレーＲｙｃに特性不具合が発生していた。点検したところ異常電圧検出用保護リレーＲｙａの直流制御電源回路にあるＤＣ／ＤＣコンバータに隣接する抵抗の焼損が発生していた。また、当該保護リレーＲｙａの直流制御電源回路に高周波ノイズの発生が確認された。この場合のトラブル対策として、異常電圧検出用保護リレーＲｙａを正常品と交換すると保護リレーＲｙｂの誤動作は発生しなくなり、別の保護リレーＲｙｃに発生していた特性不具合も解消した。この結果、異常電圧検出用保護リレーＲｙａの不具合により発生した高周波ノイズが他の保護リレーにも悪影響を与えていることが判明した。このため、単に不具合発生の異常電圧検出用保護リレーＲｙａを単純に交換するという対症療法的なメンテナンスでは、今後同じトラブルが発生する可能性がある。恒久対策としては、経年的に劣化しても高周波ノイズの発生が少ない構成の異常電圧検出用保護リレーを選定して交換することで変圧器保護継電器盤１全体の信頼性を高めることが可能になる。
【００２７】
上記トラブルはＤＣ／ＤＣコンバータからの高周波ノイズの発生が原因とされており、図５にその直流制御電源回路４０を示す。また、図６に測定した正常時の電圧波形と不具合時に高周波ノイズが重畳した電圧波形図と高周波ノイズの拡大図を示す。直流制御電源回路４０に内蔵のＤＣ／ＤＣコンバータ４１から高周波ノイズが発生する原因としては、次の（１）、（２）が推定される。
【００２８】
（１）電解コンデンサーを使用している場合の経年劣化。
（２）スイッチング素子の熱劣化。
【００２９】
異常電圧検出用保護リレーＲｙａのスイッチングノイズ除去対策として電解コンデンサーおよびフィルタが設置されているが、上記の不具合は、電圧変換の際に発生するスイッチングノイズがノイズ除去対策の性能低下により電源入力部に伝搬してしまったものと推定される。異常電圧検出用保護リレーＲｙａは、製造後６年を過ぎると電解コンデンサーの誘電率の低下によりノイズ除去機能が失われたものと推定される。また、異常電圧検出用保護リレーＲｙａのＤＣ／ＤＣコンバータはパッケージングされているため、樹脂等で素子間が埋め尽くされており、熱がこもりやすい状態になり易く、熱が発散され難くかったため、素子の熱劣化が大きかったのではないかと推測される。
【００３０】
なお、近年の電解コンデンサーの劣化時期は約２０年とされており、本旧型式の変圧器保護継電器盤に最新の電解コンデンサーを適用するには再設計をする必要があり、高コスト品となる。また、他メーカーのＤＣ／ＤＣコンバータにはスイッチング素子が基板上にあり、自然空冷されている。
【００３１】
図２は異常電圧検出用保護リレーＲｙａの交換を説明するためのものである。この保護リレーに対応するリレー収納室１０は、盤面２側に保護リレー用出入口１１を有する。また、交換する保護リレーは、図４で後述するような枠状のリレーケース２１を備える。図２に示す異常電圧検出用保護リレーＲｙａは、リレーケース２１に保護リレー本体２３を収納し、リレーケース２１の前面に化粧パネル２２を固定した構造である。保護リレー本体２３は、変圧器負荷側電圧で異常電圧が一定時間継続して発生すると動作する電圧検出機能と、同機能を正常に動作させるための一定時間を設定するタイマー機能を具備する。この電圧検出機能とタイマー機能は、図示しない１枚のプリント基板に実装された回路部品で構成される。リレーケース２１をリレー収納室１０に挿入し、化粧パネル２２で出入口１１を塞いだ状態で、リレー収納室１０に単機の保護リレーＲｙａが収納される。この保護リレーＲｙａが例えば不具合を発生して交換する場合、リレーケース２１と共に保護リレーＲｙａをリレー収納室１０から引き出して、図３および図４に示すように交換用電圧検出リレー３０と交換用タイマー３１で構成した交換用保護リレーＲｙ１と交換する。
【００３２】
交換用電圧検出リレー３０は、変圧器負荷側電圧で異常電圧が発生すると動作する機能のみを具備する既存の市販されている汎用品である。交換用タイマー３１は、異常電圧検出機能を正常に動作させるための一定時間を設定するタイマー機能のみを具備する既存の市販されている汎用品である。この交換用電圧検出リレー３０と交換用タイマー３１を、例えば一つの台座３２に左右並列に並べて取り付ける。また、図４に示すように、台座３２を図２と同じリレーケース２１に取り付けて、１台の交換用保護リレーＲｙ１を構成する。
【００３３】
図２に示すように不具合を発生した単機の保護リレーＲｙａを対応するリレー収納室１０から引き出して、リレーケース２１から保護リレー本体２１と化粧パネル２２を取り外す。空にしたリレーケース２１に、交換用電圧検出リレー３０と交換用タイマー３１を有する台座３２を取り付ける。そして、１台の交換用保護リレーＲｙ１としてリレー収納室１０に収納する。図２の保護リレー取り出しと図４の保護リレー取り付けのいずれも同じリレーケース２１を使用して行うので、１つのリレー収納室１０における保護リレー交換作業が容易になる。また、交換用電圧検出リレー３０と交換用タイマー３１は、小形で安価な市販されている汎用品が適用できるので任意時に短時間で保護リレー交換することができ、保護リレー交換のメンテナンス費用の大幅な低減が図れる。
【００３４】
なお、本発明の異常電圧検出用保護リレーのメンテナンス方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】保護リレー交換前の変圧器保護継電器盤の正面図である。
【図２】図１の変圧器保護継電器盤の保護リレー交換時の部分斜視図である。
【図３】本発明方法を説明するための保護リレー交換後の変圧器保護継電器盤の正面図である。
【図４】図３の変圧器保護継電器盤の保護リレー交換時の部分斜視図である。
【図５】変圧器保護継電器盤に設置される異常電圧検出用保護リレーの直流制御電源回路の回路図である。
【図６】図５の直流制御電源回路における正常時の電圧波形図、不具合発生時の電圧波形図、高周波ノイズ拡大図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    変圧器保護継電器盤
２    盤面
３    パネル盤
１０    リレー収納室
１１    出入口
２１    リレーケース
Ｒｙ    保護リレー
Ｒｙａ    異常電圧検出用保護リレー
Ｒｙ１  交換用保護リレー
３０    交換用電圧検出リレー
３１    交換用タイマー
３２    台座
４０    直流制御電源回路
４１    ＤＣ／ＤＣコンバータ
【図１】
2009050060.tif 000003
【図２】
2009050060.tif 000004
【図３】
2009050060.tif 000005
【図４】
2009050060.tif 000006
【図５】
2009050060.tif 000007
【図６】
2009050060.tif 000008