特開 2024-45849 変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024045849

(43)【公開日】2024-04-03

(54)【発明の名称】変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/08 20060101AFI20240327BHJP

   H01F 27/02 20060101ALI20240327BHJP

【ＦＩ】

H01F27/08 153

H01F27/02 150

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022150892

(22)【出願日】2022-09-22

(71)【出願人】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001254

【氏名又は名称】弁理士法人光陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河本 一博

【テーマコード（参考）】

5E050

5E059

【Ｆターム（参考）】

5E050BA06

5E050BA10

5E059BB03

(57)【要約】

【課題】本発明はファンユニットの２段として選択された群の動作に対する信頼性を高め、ファンユニットの２段として選択された群の動作確認テストの容易化も図った変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路を提供する。
【解決手段】変圧器の周囲に複数のファンユニットが配置されて成る冷却装置で、複数のファンユニットは、予備用のファンユニットを除き、第１の群ＧＰ１から第３の群ＧＰ３までのいずれかに属し且つ第１の群ＧＰ１から第３の群ＧＰ３のそれぞれを切替部５、６、７により１段と２段とのいずれかに選択設定することができ、遮断器ＣＢ１が入のときに第１の群ＧＰ１から第３の群ＧＰ３のうちの１段として選択された群が運転され、第１の並列用遮断器ＣＢ２と第２の並列用遮断器ＣＢ３との双方が入のときに第１の群ＧＰ１から第３の群ＧＰ３のうちの２段として選択された群が運転される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の発電機、第１の並列用遮断器、変圧器、遮断器を有する第１の配線と、第２の発電機、第２の並列用遮断器、変圧器、遮断器を有し、前記変圧器及び前記遮断器は前記第１の配線と共通する第２の配線とを備えると共に、前記変圧器の周囲に冷却装置の複数のファンユニットが配置されている発電施設に用いられ、
前記複数のファンユニットは、予備用のファンユニットを除き、第１から第３までの３つの群のいずれかに属しており、且つ、前記第１から第３までの３つの群のそれぞれを切替部により１段と２段とのいずれかに選択設定することができる変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路において、
前記遮断器が入のときに、前記複数のファンユニットの３つの群のうちの１段として選択された群が運転され、前記第１の並列用遮断器と前記第２の並列用遮断器との双方が入のときに、前記複数のファンユニットの３つの群のうちの２段として選択された群が運転されることを特徴とする変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路。

【請求項2】

前記ファンユニットの操作を自動に設定することができる開閉器を有する配電盤を備え、前記配電盤の開閉器が自動に設定された状態で、前記遮断器が入のときに、前記複数のファンユニットの３つの群のうちの１段として選択された群が運転され、前記第１の並列用遮断器と前記第２の並列用遮断器との双方が入のときに、前記複数のファンユニットの３つの群のうちの２段として選択された群が運転されることを特徴とする請求項１に記載の変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路。

【請求項3】

前記予備用のファンユニットを、前記切替部とは異なる切替部による切り替えで、前記複数のファンユニットの前記第１から第３までの３つの群のいずれかに加えることができることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、水力発電所等の所定の発電施設に用いられる主要変圧器等の変圧器を冷却するための冷却装置に関し、特に変圧器の周囲に設置された冷却装置が有する複数のファンユニットを制御する回路の改善に関する。

【背景技術】

【0002】

所定の発電施設では、例えば、水車発電機等の発電機と繋がった主要変圧器等の変圧器を冷却するために、特許文献１に示されるように、変圧器の周囲に複数の冷却用のファンユニットを有する冷却装置が設置されている。各ファンユニットは、一台の主要変圧器に対し８台から１５台であり、そのうちの１台は予備用とされるのが一般的である。冷却装置の運転効率を高めるために、８台から１５台のファンユニットを３群に分割して、これらの３つのファンユニットの群をそれぞれ１段と２段とに振り分けて運転する制御が行われる。

【0003】

そして、このような冷却装置が有する複数のファンユニットの制御にあたり、本件の図７に示されるように、配電盤５００において、「遠方」を選択するための開閉器５０２と「直接」を選択するための開閉器５０３とを切り替える切替部５０１にて「遠方」が選択されていれば、ファンユニット操作の自動設定用の開閉器５０４、５０５が自動（入）に設定された状態で、遮断器ＣＢ（ＣＢ１、ＣＢ２、ＣＢ３のいずれか）が入になると、冷却装置の複数のファンユニットの第１のＧＰ１、第２の群ＧＰ２、第３の群ＧＰ３のうち切替部５０６、５０７、５０８で１段として選択された群(例えば、第１の群ＧＰ１及び第２の群ＧＰ２)が運転される場合があった。そして、冷却装置のファンユニットの１段の運転がされても、変圧器の温度上昇を温度リレー５０９が検知した場合には、更に、切替部５０６、５０７、５０８で２段として選択された冷却装置の群(例えば、第３の群ＧＰ３)が運転される場合もあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭５９－２２２９１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、温度リレーは素子不良による誤作動等による不調が生ずる場合があるので、本件の図７に示されるように温度リレー５０９を利用することによって、上記の２段として選択されたファンユニットの群に対する運転の制御への信頼性が低くなるという不具合が生ずる。そして、このような不調となった温度リレー５０９への対応は、当該温度リレー５０９が高価であるにもかかわらずその交換が一般的であるので、修理費用が高額化するという問題も生じてしまう。

【0006】

また、変圧器のファンユニットの制御回路において、ファンユニットの３つの群のうちの２段として選択された群の動作確認テストが求められる場合がある。この点、ファンユニットの３つの群のうちの２段として選択された群が動作する条件として、変圧器の温度上昇を温度リレーが検知することとした変圧器のファンユニットの制御回路では、変圧器の温度上昇を温度リレーで検知することを意図的に行うことは容易ではない。これにともない、実際の状態に合わせたかたちで、ファンユニットの３つの群のうちの２段として選択された群の動作テストを行うことも容易でなくなる。

【0007】

本発明は、上記課題を鑑みたもので、ファンユニットの２段として選択された群の動作に対する信頼性を高め、当該ファンユニットの２段として選択された群の動作確認テストの容易化も図ることができる変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路を提供することを主たる目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を達成するために、本発明の変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路は、第１の発電機、第１の並列用遮断器、変圧器、遮断器を有する第１の配線と、第２の発電機、第２の並列用遮断器、変圧器、遮断器を有し、前記変圧器及び前記遮断器は前記第１の配線と共通する第２の配線とを備えると共に、前記変圧器の周囲に冷却装置の複数のファンユニットが配置されている発電施設に用いられ、前記複数のファンユニットは、予備用のファンユニットを除き、第１から第３までの３つの群のいずれかに属しており、且つ、前記第１から第３までの３つの群のそれぞれを切替部により１段と２段とのいずれかに選択設定することができる変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路において、前記遮断器が入のときに、前記複数のファンユニットの３つの群のうちの１段として選択された群が運転され、前記第１の並列用遮断器と前記第２の並列用遮断器との双方が入のときに、前記複数のファンユニットの３つの群のうちの２段として選択された群が運転されることを特徴としている。発電機は、例えば、水車発電機である。これに伴い、発電施設は、例えば、水力発電所である。変圧器は、例えば、主要変圧器（主要変圧器について主変圧器と称する場合もある。）である。変圧器は、例えば、絶縁油が封入された油入変圧器である。冷却装置は、例えば、変圧器が油入変圧器の場合に、絶縁油を変圧器から冷却装置のファンユニットに送って、ファンユニットのファンで冷却した後、変圧器に戻すものとなっている。

【0009】

このように、複数のファンユニットの第１から第３までの３つの群のうちの１段として選択された群の運転は遮断器が入であることを条件とされ、複数のファンユニットの第１から第３までの３つの群のうちの２段として選択された群の運転は第１の並列用遮断器と第２の並列用遮断器との双方が入であることを条件とされて、変圧器の温度上昇を温度リレーで検知することが条件とされていない。

【0010】

そして、本発明の変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路では、前記ファンユニットの操作を自動に設定することができる開閉器を有する配電盤を備え、前記配電盤の開閉器が自動に設定された状態で、前記遮断器が入のときに、前記複数のファンユニットの３つの群のうちの１段として選択された群が運転され、前記第１の並列用遮断器と前記第２の並列用遮断器との双方が入のときに、前記複数のファンユニットの３つの群のうちの２段として選択された群が運転されることを特徴としている(請求項２)。

【0011】

また、本発明の変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路では、前記予備用のファンユニットを、前記切替部とは異なる切替部による切り替えで、前記複数のファンユニットの前記第１から第３までの３つの群のいずれかに加えることができることを特徴としている（請求項３）。

【0012】

これにより、予備用のクーラユニットについて、複数のクーラユニットのうちの３つの群のうちの第１の群のクーラユニットが故障したときや、同第１の群のクーラユニットの冷却増強のために、第１の群に加えたり、複数のクーラユニットのうちの３つの群のうちの第２の群のクーラユニットが故障したときや、同第２の群のクーラユニットの冷却増強のために、第２の群に加えたり、更には、複数のクーラユニットのうちの３つの群のうちの第３の群のクーラユニットが故障したときや、同第３の群のクーラユニットの冷却増強のために、第３の群に加えたり、との切り替えができる。

【発明の効果】

【0013】

以上に述べたように、本発明の変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路では、複数のファンユニットの第１から第３までの３つの群のうちの１段として選択された群の運転は遮断器が入であることを条件とされ、複数のファンユニットの第１から第３までの３つの群のうちの２段として選択された群の運転は第１の並列用遮断器と第２の並列用遮断器との双方が入であることを条件とされて、変圧器の温度上昇を温度リレーで検知することが条件とされていない。このため、素子不良による誤作動等による不調が生ずる場合がある温度リレーを用いないので、ファンユニットの２段として選択された群の動作に対する信頼性を高めることができる。また、高額な温度リレーを用いないことにもなるので、温度リレーの交換に伴う修理費用の高額化を抑制することができる。そして、複数のファンユニットの３つの群のうちの２段として選択された群の運転の条件は、第１の並列用遮断器と第２の並列用遮断器との双方を入にすることなので、再現性が簡易であり、ファンユニットの２段として選択された群の動作確認テストの容易化も図ることができる。

【0014】

特に、請求項３の発明の変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路では、予備用のクーラユニットについて、複数のクーラユニットのうちの３つの群のうちの第１の群のクーラユニットが故障したときや、同第１の群のクーラユニットの冷却増強のために、第１の群に加えたり、複数のクーラユニットのうちの３つの群のうちの第２の群のクーラユニットが故障したときや、同第２の群のクーラユニットの冷却増強のために、第２の群に加えたり、更には、複数のクーラユニットのうちの３つの群のうちの第３の群のクーラユニットが故障したときや、同第３の群のクーラユニットの冷却増強のために、第３の群に加えたり、との切り替えが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明が適用可能な発電施設の配線の一部を概略的に示した配線図である。

【図2】本発明が適用された変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路の一部の一例を示した説明図である。

【図3】本発明が適用可能な変圧器及びその冷却装置の一例の概略を示した説明図であり、その一方側の側面図を示している。

【図4】本発明が適用可能な変圧器及びその冷却装置の一例の概略を示した説明図であり、その他方側の側面図を示している。

【図5】本発明が適用可能な変圧器及びその冷却装置の一例の概略を示した説明図であり、その正面図を示している。

【図6】本発明が適用可能な変圧器及びその冷却装置の一例の概略を示した説明図であり、その平面図を示している。

【図7】温度リレーを用いた変圧器の冷却装置のファンユニットの制御回路の一部を概略的に示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0017】

図１において、本発明が適用可能な発電施設の一例として、水力発電所１００の配線の一部が概略的に示されている。水力発電所１００は、第１の水車発電機１０１、第１の並列用遮断器ＣＢ２、主要変圧器１及び遮断器ＣＢ１を有する第１の配線Ｌ１と、第２の水車発電機１０２、第２の並列用遮断器ＣＢ３、主要変圧器１及び遮断器ＣＢ１を有する第２の配線Ｌ２とを備える。第２の配線Ｌ２は、第２の並列用遮断器ＣＢ３から遮断器ＣＢ１との間の経路部分が第１の配線Ｌ１と共通になり、主要変圧器１、遮断器ＣＢ１も共通になっている。このうち、並列用遮断器ＣＢ２、ＣＢ３、主要変圧器１及び遮断器ＣＢ１については、後において、図２を用いて変圧器の冷却装置２のファンユニット２１の制御との関連でも説明がされ、さらに下記において図３から図６を用いて、主要変圧器１の周囲に配置された冷却装置２のファンユニット２１の配置なども概説がされる。図１では、このように、１つの主要変圧器１に対して２つの水車発電機１０１、１０２が繋がっていることを簡潔に示すことを目的の１つとしており、これに伴い、第１の配線Ｌ１及び第２の配線Ｌ２の一部を簡略化して示している。

【0018】

主要変圧器１は、図３から図６に示されるように、当該主要変圧器１を冷却するために、主要変圧器１の周囲に複数のファンユニット２１を有する冷却装置２が設置されている。主要変圧器１は、例えば、絶縁油が封入された油入変圧器であるが、公知のものでもよいので、その構成についての説明は省略した。冷却装置２は、例えば、主要変圧器１が上記のように油入変圧器の場合に、絶縁油を主要変圧器１から冷却装置２のファンユニット２１に送って、ファンユニット２１のファンで冷却した後、主要変圧器１に戻すものとなるが、当該冷却装置２も公知のものでもよいので、その構成についての説明は省略した。

【0019】

冷却装置２のファンユニット２１の数は、この実施形態では、１０個（ファンユニット２１ａから２１ｊ）となっている。１０個のファンユニット２１ａから２１ｊは、主要変圧器１の一方側の側面に、第１のファンユニット２１ａ、第２のファンユニット２１ｂ、第３のファンユニット２１ｃ、第４のファンユニット２１ｄとして配置されると共に、主要変圧器１の他方側の側面に、第５のファンユニット２１ｅ、第６のファンユニット２１ｆ、第７のファンユニット２１ｇ、第８のファンユニット２１ｈ、第９のファンユニット２１ｉ、第１０のファンユニット２１ｊとして配置されている。なお、ファンユニット２１ａから２１ｊは、それぞれ３つのファンを有している。

【0020】

そして、この実施形態では、第１のファンユニット２１ａ、第３のファンユニット２１ｃ、第４のファンユニット２１ｄで、図２に示される第１の群ＧＰ１となっており、また、第５のファンユニット２１ｅ、第７のファンユニット２１ｇ、第９のファンユニット２１ｉで、図２に示される第２群のＧＰ２となっており、更に第６のファンユニット２１ｆ、第８のファンユニット２１ｈ、第１０のファンユニット２１ｊで、図２に示される第３群のＧＰ３となっているもので、第２のファンユニット２１ｂは予備用とされている。このように各群に属するファンユニットをバラけたかたちで振り分けたのは、冷却装置２の後述する一段や二段での運転時の冷却効率を高めるためである。

【0021】

冷却装置２は、ファンユニット２１の操作が自動に設定された状態のときには、まず第１の群ＧＰ１、第２の群ＧＰ２、第３の群ＧＰ３のうち１段に選択された群を運転し、１段に選択された群の運転では冷却不足等の場合に、第１の群ＧＰ１、第２の群ＧＰ２、第３の群ＧＰ３のうち２段に選択された群の運転もする。

【0022】

この実施形態では、図２に示されるように、第１の群ＧＰ１は、切替部５により、図では左側の「１段」、図では中央の「直接」、図では右側の「２段」のいずれかの設定に切り替えることができ、第２の群ＧＰ２は、切替部６により、図では左側の「１段」、図では中央の「直接」、図では右側の「２段」のいずれかの設定に切り替えることができると共に、第３の群ＧＰ３は、切替部７により、図では左側の「１段」、図では中央の「直接」、図では右側の「２段」のいずれかの設定に切り替えることができる。

【0023】

これにより、例えば、第１の群ＧＰ１を「１段」とし、第２の群ＧＰ２及び第３の群ＧＰ３を「２段」としたり、第１の群ＧＰ１及び第２の群ＧＰ２を「１段」とし、第３の群ＧＰ３を「２段」としたりすることが可能である。

【0024】

また、図２に示されるように、切替部５、６、７での「直接」の選択は、「遠方」を選択するための開閉器１１と「直接」を選択するための開閉器１２とを切り替える切替部１０にて、「直接」が選択されていることが前提となる。切替部５、６、７で「直接」を選択した場合には、主要変圧器１の近場となる場所において、「直接」が選択された群ＧＰ１、ＧＰ２、ＧＰ３を任意に運転することができる。

【0025】

切替部１０にて「遠方」が選択されている場合で、配電盤１３において、ファンユニット操作の自動設定用の開閉器１４、１５を切にして、ファンユニット操作の手動設定用の開閉器１６を入にした場合には、第１の群ＧＰ１、第２の群ＧＰ２、第３の群ＧＰ３のうち１段に選択された群を、主要変圧器１から遠方となる場所で手動にて運転することができ、ファンユニット操作の手動設定用の開閉器１７を入にした場合には、第１の群ＧＰ１、第２の群ＧＰ２、第３の群ＧＰ３のうち２段に選択された群を、主要変圧器１から遠方となる場所で手動にて運転することができる。

【0026】

切替部１０にて「遠方」が選択されている場合で、配電盤１３において、ファンユニット操作の手動設定用の開閉器１６、１７を切にして、ファンユニット操作の自動設定用の開閉器１４、１５を自動（入）に設定した場合には、遮断器ＣＢ１、ＣＢ２、ＣＢ３の入との関係で、第１の群ＧＰ１、第２の群ＧＰ２、第３の群ＧＰ３のうち「１段」に選択された群の運転と第１の群ＧＰ１、第２の群ＧＰ２、第３の群ＧＰ３のうち「２段」に選択された群の運転とを設定することができる。

【0027】

すなわち、遮断器ＣＢ１が入になった場合には、第１の群ＧＰ１、第２の群ＧＰ２、第３の群ＧＰ３のうちの切替部５、６、７で「１段」が選択された群が運転され、次に、並列用遮断器ＣＢ２、ＣＢ３の双方が入になった場合（すなわち、第１の水車発電機１０１、第２の水車発電機１０２の双方が回った場合）には、前記「１段」が選択された群に加えて第１の群ＧＰ１、第２の群ＧＰ２、第３の群ＧＰ３のうちの切替部５、６、７で「２段」が選択された群も運転されることとなる。

【0028】

そして、予備用の第２のファンユニット２１ｂについては、切替部８により、第１の群ＧＰ１、第２の群ＧＰ２、第３の群ＧＰ３のうちのいずれかに加えたり、反対に、第１の群ＧＰ１、第２の群ＧＰ２、第３の群ＧＰ３のうちのいずれにも加えない切の状態にしたりすることも可能である。これにより、予備用の第２のファンユニット２１ｂを、第１の群ＧＰ１に属するファンユニットの故障時用や、第１の群ＧＰ１の冷却増強用に加入させたり、第２の群ＧＰ２に属するファンユニットの故障時用や、第２の群ＧＰ２の冷却増強用に加入させたり、更には第３の群ＧＰ３に属するファンユニットの故障時用や、第３の群ＧＰ３の冷却増強用に加入させたりすることができる。

【符号の説明】

【0029】

１ 主要変圧器（変圧器）
２ 冷却装置
２１ａから２１ｊ ファンユニット
５、６、７ 切替部
８ 切替部
１０ 切替部
１３ 配電盤
ＣＢ１ 遮断器
ＣＢ２ 第１の並列用遮断器
ＣＢ３ 第２の並列用遮断器
ＧＰ１ 第１の群
ＧＰ２ 第２の群
ＧＰ３ 第３の群
１００ 水力発電所（発電施設）
１０１ 第１の水車発電機
１０２ 第２の水車発電機
Ｌ１ 第１の配線
Ｌ２ 第２の配線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】