JP3847556B2

JP3847556B2 - 電磁誘導機器の健全性評価方法および試験方法

Info

Publication number: JP3847556B2
Application number: JP2000390752A
Authority: JP
Inventors: 宏嗣田辺; 美雅赤木; 拡新海
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: JP2002190419A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、変圧器、変流器、交流器または計器用変圧器などの電磁誘導機器の鉄心の健全性評価方法および試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、変圧器、変流器または計器用変圧器（以下まとめて変圧器と記す）の鉄心の健全性は図５に示す回路によって評価されている。１０は供試変圧器、１１は供試変圧器定格周波数と同一周波数の交流電源、１２はこの交流試験電源１１に接続された遮断器、１３はこの遮断器１２の出力側に接続された電圧調整器、１４はこの電圧調整器１３に接続された昇圧変圧器、１５はこの昇圧変圧器１４の二次側に接続された変流器、１６はこの変流器１５の二次側に接続された電流計、１７は変流器１５の二次側に接続された電流測定用シャント抵抗器、１８はシャント抵抗器１７で電圧に変換された供試変圧器の励磁電流波形を観測する記憶装置、この場合はオシロスコープである。
【０００３】
まず、遮断器１２を投入し、電圧調整器１３によって交流試験電圧１１の電圧を調整して供試変圧器１０に定格電圧を印加する。この時の電流計１６の指示及び記憶装置１８の電流波形によって現地組立後の鉄心の健全性を評価している。また、簡易的な鉄心の健全性評価方法として、鉄心積み後に励磁巻線を鉄心に少数ターン巻き、鉄心を励磁することで健全性を確認する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の変圧器鉄心の健全性評価方法の問題点は下記の通りである。
変圧器の鉄心磁束を定格磁束レベルまで発生させることが必要であるため
（１）定格容量、定格電圧を印加するため大容量電源装置、昇圧変圧器が必要となる。
（２）定格電圧を印加するため、鉄心が油中にある高電圧機器では気中での測定が出来ず、変圧器組立完成後にしか評価できない。
（３）（２）項のため異常と診断された鉄心修復が面倒であるため、時間がかかり人件費等のコストが高くなる。
（４）定格磁束レベル以上の磁束を発生させての鉄心の健全性を評価できない。
【０００５】
また、励磁巻線を鉄心に少数ターン巻いての健全性確認での問題として
（１）変圧器の鉄心磁束を定格磁束レベルまであげることが困難である。
（２）鉄心積み後に健全性を評価できるが変圧器組立完成後には評価できない。
【０００６】
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、低周波、低電圧で健全性を評価できるようにして、大容量電源装置、昇圧変圧器を必要とせず、異常と診断された後の修復を簡易にすると共に、定格磁束レベル以上の磁束を発生させて、容易に鉄心の健全性評価方法および試験方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）この発明の請求項１による電磁誘導機器の健全性評価方法は、変圧器等の鉄心を有する電磁誘導機器の健全性評価方法において、上記電磁誘導機器へ定格周波数・定格電圧を印加したときの鉄心の磁束と同等になるように、上記定格周波数・定格電圧よりも低い低周波・低電圧を印加し、印加時の励磁電流と磁束の特性及び励磁電流波形に基づいて上記鉄心の健全性を評価するものである。
【０００８】
（２）この発明の請求項２による電磁誘導機器の健全性評価方法は、変圧器等の鉄心を有する電磁誘導機器の健全性評価方法において、上記電磁誘導機器の定格周波数・定格電圧よりも低い低周波・低電圧を印加すると共に、上記低周波の周波数および上記低電圧の電圧値の少なくともいずれか一方を変化して上記鉄心に定格励磁レベル以上の磁束を発生させ、その時の励磁電流と磁束の関係に基づいて上記鉄心の健全性を評価するものである。
【０００９】
（３）この発明の請求項３による電磁誘導機器の試験方法は、請求項１または請求項２の健全性評価方法を、電磁誘導機器の製造工場出荷前、および分解輸送して据え付け現地において組み立てる際に実施するものである。
【００１０】
（４）この発明の請求項４による電磁誘導機器の試験方法は、請求項１または請求項２の健全性評価方法を、既設の電磁誘導機器に実施して、上記電磁誘導機器の鉄心の異常を診断するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１における変圧器の鉄心健全性評価のための回路構成を示す。１は供試変圧器、２は低周波交流電源、３はこの低周波交流電源２に接続されたスイッチ、４はスイッチ３の出力側に接続された限流抵抗、５は低周波電源２に接続された分圧抵抗、６はこの分圧抵抗５で分圧された励磁電圧を入力する積分器、７は低周波交流電源２に接続された電流測定用シャント抵抗器、８は積分器６の出力電圧及び電流測定用シャント抵抗器で電圧に変換された励磁電流を入力とし、各々Ｘ軸、Ｙ軸方向に表示するためのＸＹレコーダ、この場合はオシロスコープである。
次に実施の形態１における変圧器の鉄心健全性評価方法について説明する。
一般に変圧器巻線の誘導起電力Ｅは、電圧の周波数をｆ、変圧器巻線の巻数をｎ、鉄心の磁束をΦとしたとき（１）式の関係が成り立つ。
Ｅ＝４．４４ｆｎΦ ―――――（１）
すなわち、磁束ΦはＥ／ｆに比例する。このことから以下の手順を得る。
【００１２】
（１）印加する電圧の周波数を決定する。
印加電圧の初期電圧値を、汎用的な低周波交流電源装置２の出力電圧である約１００Ｖとする。例えば、対象となる変圧器の定格周波数が５０Ｈｚで定格電圧が１００ｋＶとすると、（１）式より磁束ΦはＥ／ｆに比例することから、印加する低電圧の周波数は、
（１００Ｖ／１００ｋＶ）×５０Ｈｚ＝０．０５Ｈｚ
となる。
なお、一般的に変圧器の低圧巻線の定格電圧は２００ｋＶ以下であるため、励磁電圧の周波数は０．１Ｈｚ以下とすることが実用的である。
【００１３】
（２）鉄心を励磁する。
上記（１）で決定した初期電圧・周波数で励磁を開始する。この時ＸＹレコーダ８で、Ｘ軸に電流測定用シャント抵抗器で電圧に変換された励磁電流を、Ｙ軸に励磁電圧を積分器６で積分したことにより得られる磁束を入力し描かせた結果の例を図２、３、４に示す。図２は健全な鉄心の励磁電流と磁束の特性及び励磁電流波形、図３は鉄心積み時に鉄心に歪みが発生しロスが増大したときの励磁電流と磁束の特性及び励磁電流波形、図４は鉄心積み時に鉄心にずれが生じ、ｇａｐ発生時の励磁電流と磁束の特性及び励磁電流波形を示す。
【００１４】
（３）鉄心の健全性を評価
上記（２）で描かせた励磁電流と磁束の特性が図２であれば鉄心が健全であると評価する。また図３、図４のように、図２と違う特性が描かれた時は鉄心に異常があると評価する。また、評価の一手段として過去に健全であると評価された励磁電流と磁束の特性とも比較することによる評価も実施する。
【００１５】
実施の形態２．
従来は定格磁束レベル程度の磁束しか発生できなかったが、この実施の形態２では、実施の形態１の低周波・低電圧を印加することを適用して、定格磁束レベル以上の磁束を発生して、鉄心の異常診断を行う。
低周波電源２から低周波・低電圧を発生させ、周波数・電圧の少なくともいずれか一方を調整して変圧器１の鉄心に定格励磁レベル以上の磁束を発生させる。
この時ＸＹレコーダ８で、Ｘ軸に電流測定用シャント抵抗器７で電圧に変換された励磁電流を、Ｙ軸に励磁電圧を積分器６で積分したことにより得られる磁束を入力し、励磁電流と磁束の関係を描かせる。定格磁束レベル以上の磁束を発生させたときの励磁電流と磁束の特性のサンプルを増やしていくことで、鉄心の異常診断が可能となる。
【００１６】
実施の形態３．
実施の形態１、２は製造工場で鉄心積み後に実施することを基本とするが、この実施の形態３は、分解輸送形変圧器の輸送後の据え付け現地での鉄心積み後の鉄心健全性確認にも適用するものである。
まず、分解輸送形変圧器の鉄心を工場で実施の形態１により健全性を確認する。その後変圧器を分解し現地まで輸送し輸送された変圧器を現地にて再組立を行った後、鉄心を再度実施の形態１により励磁電流の特性を測定し、工場組立後の励磁電流の特性と比較する。以上の過程で分解輸送変圧器の現地組立後の健全性確認を行う。
【００１７】
実施の形態４．
なお、実施の形態１，２の評価方法は、既設の電磁誘導機器に対しても適用できる。
また、この発明は変圧器以外の鉄心を有する電磁誘導機器、例えば変流器、計器用変圧器または交流機器の鉄心の健全性評価にも有益である。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１および請求項２によれば、低周波・低電圧を用いたので昇圧変圧器等の大容量、高電圧の試験器材を必要とせずに鉄心の健全性が評価できる。
【００１９】
この発明の請求項３および請求項４によれば、電磁誘導機器に高電圧を発生させずに済むため、製造工場においても、据え付け現場においても、また、既設の電磁誘導機器に対しても容易に試験できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における変圧器の鉄心健全性を評価するための回路構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１における健全な変圧器鉄心に電圧印加時の励磁電流と磁束の特性及び電流波形を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるロスが増大した変圧器鉄心に電圧印加時の励磁電流と磁束の特性及び電流波形を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるｇａｐが発生した変圧器鉄心に電圧印加時の励磁電流と磁束の特性及び電流波形を示す図である。
【図５】従来の変圧器の鉄心健全性を評価するための回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１：供試変圧器２：低周波交流電源３：スイッチ４：限流抵抗
５：分圧抵抗６：積分器７：電流測定用シャント抵抗器
８：ＸＹレコーダ１０：供試変圧器

Claims

変圧器等の鉄心を有する電磁誘導機器の健全性評価方法において、上記電磁誘導機器へ定格周波数・定格電圧を印加したときの鉄心の磁束と同等になるように、上記定格周波数・定格電圧よりも低い低周波・低電圧を印加し、印加時の励磁電流と磁束の特性及び励磁電流波形に基づいて上記鉄心の健全性を評価することを特徴とする電磁誘導機器の健全性評価方法。
変圧器等の鉄心を有する電磁誘導機器の健全性評価方法において、上記電磁誘導機器の定格周波数・定格電圧よりも低い低周波・低電圧を印加すると共に、上記低周波の周波数および上記低電圧の電圧値の少なくともいずれか一方を変化して上記鉄心に定格励磁レベル以上の磁束を発生させ、その時の励磁電流と磁束の関係に基づいて上記鉄心の健全性を評価することを特徴とする電磁誘導機器の健全評価方法。
請求項１または請求項２の健全性評価方法を、電磁誘導機器の製造工場出荷前、および分解輸送して据え付け現地において組み立てる際に実施することを特徴とする電磁誘導機器の試験方法。
請求項１または請求項２の健全性評価方法を、既設の電磁誘導機器に実施して、上記電磁誘導機器の鉄心の異常を診断することを特徴とする電磁誘導機器の試験方法。