JPH0343693Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 本考案は電力用変圧器の冷却器の低損失運転制
御装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

電力用変圧器においては、電力コストを低減す
るために、無負荷損、負荷損等の変圧器本体損失
および冷却器用電動機の消費電力すなわち補機損
などの低損失化が求められており、これら電力損
失の低減効果を定量的に評価するために年経費の
考え方を導入し、発変電設備の減価償却費、支払
利息その他の1KW当りの年経費から求まるKW
価値と、1KWh当りの燃料費から求まるKWh価
値との和からなる評価額で損失価額を表わす方法
が知られている。したがつて、低損失化のための
追加投資を行なおうとする場合、低損失化によつ
て得られる年間の低損失化評価額が追加投資の年
経費をどれだけ上廻るかを検討することにより、
追加投資の可否を決めることができるので、冷却
器の低損失運転制御装置においても、変圧器の総
損失および補機損の評価額の和が最小になるよ
う、冷却器を群制御あるいは台数制御したものが
知られている。

第４図は従来装置の一例を示す概略構成図であ
る。図において、油入変圧器１には負荷電流を検
知する変流器等の負荷電流検知器３および巻線温
度を等価的に検知する温度検知器４が設けられて
おり、両検知器の出力信号はＡ／Ｄ変換器５Ａ，
５Ｂ等を介して無負荷損設定器６Ａを有する損失
演算回路６に入力され、温度補正された負荷損と
無負荷損の和からなる変圧器１の総損失が求めら
れる。７は損失演算回路６の出力総損失信号に対
応する冷却器の補機損信号発生部であり、評価回
路８において総損失信号と複数の補機損（範囲
値）信号はそれぞれ評価額に換算されて両者の和
が求められ、両者の和が最小となる冷却器運転条
件信号が出力される。この信号は冷却器数設定回
路９に入力され、設定回路９のオン・オフ制御信
号に基づいて切換制御回路１０が動作することに
より、変圧器１に循環通路２Ｃにより連結された
循環ポンプ２Ａ、冷却フアン２Ｂ複数ユニツトか
らなる冷却器（補機）２のうち必要ユニツトある
いは必要台数が駆動される。

第５図は前述の従来技術における補機損対負荷
率特性線図であり、曲線１０１は複数ユニツトの
冷却器を２群に分けて負荷率（変圧器１の定格負
荷を100％とする）に対応して２段階制御した場
合の特性を、曲線１０２は循環ポンプ２Ａおよび
冷却フアン２Ｂを任意の台数で多段階制御した場
合の特性を示しており、負荷率の変化に対応して
冷却器を細かく制御する程補機損を低減できるこ
とがわかる。ところが、冷却器のユニツトは一般
に個別の循環配管２Ｃを介して変圧器１の異なる
位置に連結されていることが多く、複数のユニツ
トをオン・オフ制御することによつて変圧器内の
絶縁媒体の流速の不均一性を増すことが多く、流
速の低い部分の巻線の冷却が不十分となつて巻線
温度に比例して増加する抵抗損（負荷損）の低減
効果が阻害されるという問題がある。また冷却器
の冷却性能がポンプ等の回転数のほぼ１乗に比例
して増加するのに対し、補機損は回転数のほぼ３
乗に比例して増加するので、冷却器をオン・オフ
制御する方式によつては回転数の３乗に逆比例す
る補機損の低減効果を全く活用できないという欠
点がある。

〔考案の目的〕

本考案は前述の状況に鑑みてなされたもので、
変圧器の総損失および補機損の評価額に基づいて
冷却器の補機損を木目細かく行うことができ、し
たがつて損失低減効果の大きい変圧器冷却器の制
御装置を提供することを目的とする。

〔考案の要点〕

本考案は、電力用変圧器の総損失1KW当りの
年間評価額に比べて無制御状態の補機損1KW当
りの年間評価額が高いこと、ならびに補機損が冷
却器の冷却性能（回転数）のほぼ３乗に比例して
加速度的に増加するものであることに着目し、変
圧器の総損失とこれを冷却するに必要な冷却器の
補機損を評価額に換算して両評価額の和が最小と
なる冷却器用電動機の運転周波数を求める評価回
路、この評価回路の出力信号を受けて電圧・周波
数制御信号を出力する制御回路、この制御回路の
出力信号を受けて冷却器用電動機を可変速制御す
る可変電圧可変周波数インバータ（以下VVVF
インバータとよぶ）とを設けるよう構成したこと
により、前述の目的を達成できるようにしたもの
である。

〔考案の実施例〕

以下本考案を一実施例に基づいて説明する。

第１図は本考案の実施例を示す概略構成図であ
る。図において、油入変圧器１の負荷電流を検知
する変流器等の検知器３および巻線温度を等価的
に検知する測温抵抗体等の温度検知器４の出力検
知信号が変換器５を介して無負荷損設定器６Ａを
有する損失演算回路６に入力され、変圧器１の総
損失が求められるとともに、発生総損失によつて
生ずる変圧器１の発熱を冷却するに必要な冷却器
２の所定の幅をもつた補機損（または回転数）信
号を出力する補機損信号発生部７を備えた点は第
４図についてすでに説明した従来装置と同様であ
る。本実施例においては、損失演算回路６の出力
総損失信号および補機損信号発生部７の所定の幅
内の複数の出力補機損信号は評価回路１８に入力
され、あらかじめ定まる計算条件に基づいてそれ
ぞれ評価額に換算されるとともに、総損失評価額
と補機損評価額との和が最小となる補機損評価額
が求められ、この補機損評価額に相応する補機２
運転周波数（または回転数）信号が出力され、評
価回路１８の出力周波数（または回転数）信号を
受けて循環ポンプ２Ａ・冷却フアン２Ｂからなる
補機２の可変速制御信号を出力する制御回路１
９、および制御回路１９の出力制御信号により制
御されるVVVFインバータ２０の出力電流によ
り冷却器（補機）２の複数の循環ポンプ２Ａおよ
び冷却フアン２Ｂが可変速制御される。

一般に誘導電動機からなる補機２の可変速制御
は補機の運転周波数Ｆおよび電圧Ｖを変化させる
ことによつて行うことができ、VVVFインバー
タ２０においてその出力電流の周波数Ｆを変えて
補機の回転数を制御するとともに、周波数Ｆと電
圧Ｖの比（Ｖ／Ｆ比という）を一定とした制御を
行うことにより、補機損を低減するよう構成され
る。

前述のように構成された装置において、補機２
の運転周波数を定格周波数から徐々に下げてゆく
と、補機の回転数が周波数の低下にほぼ正比例し
て低下すると同時に補機損は回転数のほぼ３乗に
逆比例して減少する。また補機の回転数が低下す
ると変圧器１内の冷却媒体の流速が減り、冷却性
能が低下するので巻線温度が上昇し、巻線抵抗の
増加にともなつて巻線の抵抗損（銅損）が幾分増
加する。巻線の温度上昇を変圧器の許容温度上昇
範囲以内に止めた場合、抵抗損の増加分は総損失
の数％にすぎないが、補機損との比較においては
相互に競合する程度の値となるので、補機損と抵
抗損の変化が逆比例関係にあることを利用して総
損失と補機損との和が最少となる補機の運転周波
数を求めることができる。ところで、抵抗損およ
び補機損の評価額が互いに等しければ、補機の可
変速制御を損失が最小となる条件で行なうことで
十分な経済的効果を得ることができるが、補機の
無制御状態においては少なくとも補機損の評価額
は変圧器の負荷損の評価額の数倍程度と高いの
で、両者の評価額の和が最小となる補機の運転周
波数は損失が最小となる運転周波数と一致せず、
評価額が最小となる運転周波数で補機を可変速制
御した方がより高い経済的効果を得ることができ
る。第１図で示される装置において、評価回路１
８は、所定の範囲内で補機の運転周波数数条件に
対応する補機損評価額と、抵抗損の変化分を加味
した総損失の評価額とをそれぞれ求め、両者の和
が最小になる補機の運転周波数を求めるよう構成
されることにより、経済的に最も有利な補機の可
変速制御を行うことができる。

第２図は前述の実施例における補機損対負荷率
特性線図の一例であり、第５図についてすでに説
明した従来装置における特性曲線１０１，１０２
と対比して示したものである。図において、実施
例で得られた曲線１０３は多段階制御曲線１０２
に比べて補機損が一段と低減され、負荷率のほぼ
３乗に比例する特性を示している。

第３図は前述の実施例における補機損の節減損
失対負荷率特性線図であり、第２図における２段
階制御曲線１０１と多段階制御曲線１０２との差
（曲線１０２Ａ）および曲線１０１と１０３の差
（曲線１０３Ａ）をそれぞれ示したものである。
変圧器の平均的負荷率40〜60％においては、実施
例（曲線１０３Ａ）の可変速制御方式とすること
により２段階制御方式に比べて約10KWの補機損
を低減することができ、年間の損失低減評価額に
換算して100〜150万円を節減することができる。

〔考案の効果〕

本考案は前述のように、検知器の検知信号に基
づいて求めた総損失信号およびこれに対応する複
数の補機損信号をそれぞれ評価額に換算し、両評
価額の和が最小となる補機の運転周波数信号によ
り制御されるVVVFインバータの出力電流によ
り補機を可変速制御するよう構成した。その結
果、補機を段階制御する従来装置に比べて補機を
木目細かく運転制御することができ、したがつて
節減される損失評価額が大きく経済的効果の大き
い変圧器冷却器の制御装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す概略構成図、第
２図は実施例における補機損対負荷率特性線図、
第３図は実施例における補機損の節減損失対負荷
率特性線図、第４図は従来装置の概略構成図、第
５図は従来装置における補機損対負荷率特性線図
である。 １……油入変圧器（本体）、２……補機（冷却
器）、２Ａ……循環ポンプ、２Ｂ……冷却フアン、
２Ｃ循環通路、３……負荷電流検知器、４……温
度検知器、６……損失演算回路、６Ａ……無負荷
損設定器、７……補機損信号発生部、８，１８…
…評価回路、９……冷却器数設定回路、１０……
切換制御回路、１９……制御回路、２０……可変
電圧可変周波数インバータ（VVVFインバー
タ）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 変圧器巻線の温度、負荷電流等を等価的に検知
   する検知器、ならびにこの検知器の出力信号に基
   づいて変圧器の総損失および総損失に相応する冷
   却器の補機損範囲値を求める損失演算手段を備え
   たものにおいて、前記総損失および補機損範囲値
   それぞれを評価額に換算して両評価額の和が最小
   となる補機の運転周波数を求める評価回路と、こ
   の評価回路の出力信号を受けて電圧・周波数制御
   信号を出力する制御回路、ならびにこの制御回路
   の出力信号を受けて補機を可変速制御する可変電
   圧可変周波数インバータとを備えたことを特徴と
   する変圧器冷却器の制御装置。