特許 7058085 静止誘導機器および静止誘導機器の故障監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-13

(45)【発行日】2022-04-21

(54)【発明の名称】静止誘導機器および静止誘導機器の故障監視システム

(51)【国際特許分類】

   H01F 41/00 20060101AFI20220414BHJP

   H01F 30/10 20060101ALI20220414BHJP

   H01F 30/12 20060101ALI20220414BHJP

   H02H 7/04 20060101ALI20220414BHJP

【ＦＩ】

H01F41/00 D

H01F30/10 K

H01F30/12 K

H02H7/04 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2017117982

(22)【出願日】2017-06-15

(65)【公開番号】P2019004056

(43)【公開日】2019-01-10

【審査請求日】2020-02-06

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】栗田 直幸

(72)【発明者】

【氏名】小林 千絵

(72)【発明者】

【氏名】中ノ上 賢治

(72)【発明者】

【氏名】平野 雄大

【審査官】五貫 昭一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－７２４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－４０４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２８９９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１－１５７２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３７１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－５８６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１６７８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－２５１９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－４１１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３４３６４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ４１／００

Ｈ０１Ｆ ３０／１０

Ｈ０１Ｆ ３０／１２

Ｈ０２Ｈ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄心と、該鉄心に巻回された巻線を備える静止誘導機器であって、
前記鉄心は、複数枚の薄帯状磁性材料を積層して略環状に成形した２つの隣接する内側巻鉄心と、該２つの内側巻鉄心の外周に備えられた１つの外側巻鉄心からなる三相三脚型巻鉄心であり、
前記三相三脚型巻鉄心の中央の磁脚の上下端に形成された、２つの内側巻鉄心と１つの外側巻鉄心の間隙部の、内側巻鉄心の表面に、絶縁体の外周に細線を巻回して構成されるコイルからなる磁界検出手段を、前記コイルの巻回軸が、前記鉄心の表面に対して略垂直方向となるように配置し、
前記磁界検出手段は、前記鉄心の磁束密度に応じた磁界を検出することを特徴とする静止誘導機器。

【請求項2】

請求項１に記載の静止誘導機器と、
前記鉄心に配置した磁界検出手段を鎖交する磁界の大きさに応じて出力される電圧の振幅が一定値以上の場合に判定信号を出力する第１の判定手段と、
を備える静止誘導機器の故障監視システム。

【請求項3】

請求項２に記載の静止誘導機器の故障監視システムにおいて、更に、
前記磁界検出手段を鎖交する磁界の大きさに応じて出力される電圧の正負の振幅の差の絶対値が一定値以上の場合に判定信号を出力する第２の判定手段を設けたことを特徴とする静止誘導機器の故障監視システム。

【請求項4】

請求項２に記載の静止誘導機器の故障監視システムにおいて、更に、
前記静止誘導機器の低圧側巻線に接続されるバスバーの表面から一定の距離に第２の磁界検出手段を配置し、
前記第２の磁界検出手段を鎖交する磁界の大きさに応じて出力される電圧が一定値以上の場合に判定信号を出力する第３の判定手段を設けたことを特徴とする静止誘導機器の故障監視システム。

【請求項5】

請求項２に記載の静止誘導機器の故障監視システムにおいて、
前記判定信号に基づいて、異常が発生したと判断された際に、警報信号を発する、または、
静止誘導機器のタップ切り替え信号を出力し、前記巻線に備えられたタップ端子を切り替え、低負荷率の条件で稼働する、または、
静止誘導機器の遮断信号を出力し、前記巻線の接続を遮断し、静止誘導機器の稼働を停止する、
ことを特徴とする静止誘導機器の故障監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変圧器、リアクトル等の静止誘導機器の過電圧、過電流運転状態を事前に監視し、故障の発生を防止する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

配電用変圧器等の静止誘導機器は、珪素鋼板、アモルファス合金、ナノ結晶合金等の軟磁性材料により構成された鉄心に高圧側と低圧側の２系統の巻線が巻回されている。高圧側巻線に印加される電圧が設計値以下の場合、鉄心に発生する磁束密度が、その材質の許容値（飽和磁束密度）を超えないように設計される。しかし、変圧器に印加される電圧に変動が生じて設計値を超えた場合、変圧器の鉄心内の磁束密度が飽和磁束密度を超え、磁束が鉄心の外に漏洩する。漏洩した磁界が鉄心自体や変圧器を構成する周辺部品を鎖交すると渦電流が流れてジュール熱が発生し、過熱して故障に至ることがある。

【0003】

また、設計値を超えなくても電圧の振幅が正負で非対称となる等の異常が発生すると、鉄心の磁束密度振幅が非対称となる偏磁現象が発生し、想定を超える大きな損失が生じて鉄心が過熱し、やはり故障に至ることがある。なお、鉄心に１系統の巻線が巻回されたリアクトル素子においても、全く同様の機構により故障が発生することがある。

【0004】

そこで、静止誘導機器に印加される電圧値を直接監視する方法に加えて、巻線を流れる電流により生じる漏洩磁界を検出する手段を付加し、上記の原因により発生する故障を未然に防ぐための技術が開示されている。例えば特許文献１には、巻線の内部に磁気光学効果の一種であるファラデー効果を利用する素子を複数備え、巻線に印加される電圧による電界の影響を受けずに磁界を検出し、静止誘導機器の運転状態を監視する技術が開示されている。また、特許文献２には、変圧器等の周辺に小形コイルやホール素子等の磁界検出手段を設けて巻線から漏洩する磁界を検出し、印加される電圧値と周波数の比率の監視と合わせることで、より精度よく運転状態を監視する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１－３０７６７７号公報

【文献】特開２００４－３５０３５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１や２により開示されている技術において、静止誘導機器に追加する磁界検出手段は、いずれも主に巻線を流れる電流により生じる漏洩磁界を検出するものであり、鉄心内の磁束密度の振幅や波形の異常を直接検出することが難しいという課題がある。

【0007】

本発明は、静止誘導機器の鉄心内の磁束密度の振幅や波形の異常を直接検出することができる故障監視システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するための、本発明の「静止誘導機器」の一例を挙げるならば、鉄心と、該鉄心に巻回された巻線を備える静止誘導機器であって、前記鉄心は、複数枚の薄帯状磁性材料を積層して略環状に成形した２つの隣接する内側巻鉄心と、該２つの内側巻鉄心の外周に備えられた１つの外側巻鉄心からなる三相三脚型巻鉄心であり、前記三相三脚型巻鉄心の中央の磁脚の上下端に形成された、２つの内側巻鉄心と１つの外側巻鉄心の間隙部の、内側巻鉄心の表面に、絶縁体の外周に細線を巻回して構成されるコイルからなる磁界検出手段を、前記コイルの巻回軸が、前記鉄心の表面に対して略垂直方向となるように配置し、前記磁界検出手段は、前記鉄心の磁束密度に応じた磁界を検出するものである。

【0009】

また、本発明の「静止誘導機器の故障監視システム」の一例を挙げるならば、上記の静止誘導機器と、前記鉄心に配置した磁界検出手段を鎖交する磁界の大きさに応じて出力される電圧の振幅が一定値以上の場合に判定信号を出力する第１の判定手段と、を備えるものである。

【0011】

なお、本発明において、「静止誘導機器」とは、閉磁路鉄心の周囲に１つ以上の巻線が巻回された機器である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、静止誘導機器に印加される電圧の振幅、または波形の異常により生じる、鉄心内の磁束密度の振幅や波形の異常を直接検出することが可能となり、より簡便な構成でその運転状態を監視することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施例を示す、三相三脚型静止誘導機器の縦断面図と故障監視システムを示す図である。

【図2】本発明の第１の実施例に用いられる、磁界検出手段の構造図である。

【図3】本発明の第１の実施例における、磁界検出手段の鉄心への配置状態を示す図である。

【図4】本発明の第２の実施例を示す、三相三脚型静止誘導機器の縦断面図と故障監視システムの構成図である。

【図5】本発明の第３の実施例を示す、単相静止誘導機器の縦断面図と故障監視システムの構成図である。

【図6】本発明の第４の実施例を示す、三相三脚型静止誘導機器の縦断面図と故障監視システムの構成図である。

【図7】本発明の第４の実施例における、磁界検出手段の鉄心への配置状態を示す図である。

【図8】本発明の第５の実施例を示す、磁界検出手段の鉄心への配置状態と故障監視システムの構成図である。

【図9】本発明の第５の実施例を説明するための、鉄心の磁気履歴曲線を示す図である。

【図10】本発明の第５の実施例を説明するための、電圧波形を示す図である。

【図11】本発明の第６の実施例を示す、三相三脚型静止誘導機器の縦断面図と故障監視システムの構成図である。

【図12】本発明の第６の実施例における、磁界検出手段のバスバーへの配置状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の複数の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素にはなるべく同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

【実施例1】

【0015】

図１から図３は、本発明の第１の実施例を示す。図１は三脚型巻鉄心を用いた三相変圧器を例とした故障監視システムの構成を、図２は磁界検出手段の構造を、図３は磁界検出手段の鉄心への配置状態を示したものである。

【0016】

図１に示した三相変圧器用鉄心１は、薄帯状の軟磁性材料を積層し、略環状に成形した２つの内側巻鉄心１ａおよび１ｂを隣接して配置し、その外周に第３の外側巻鉄心１ｃを配置して構成される。該鉄心１の３本の磁脚部１ｄ，１ｅ，１ｆには、低圧巻線２ａと高圧巻線２ｂが重ねて巻回される。本実施例では、該鉄心１の中央の磁脚１ｅの上下の、巻線が巻回されていないヨーク部１ｇにおいて、２つの内側巻鉄心１ａ，１ｂと、１つの外側巻鉄心１ｃに挟まれた間隙部に、磁界検出手段３を備える。図中には磁界検出手段３を上下の間隙部に２つ備えた構成を示しているが、その数を限定するものではなく、磁界検出手段３の数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。

【0017】

磁界検出手段３は、図２に示すように、板状の絶縁体３ｂの外周に細線を巻回してコイルを形成し、コイルの巻回軸３ｃの方向に鎖交する磁界Ｈに応じた電圧Ｖ（Ｈ）を出力する機能を有する。なお、磁界検出手段として図２に示すコイルのほか、ホール素子を用いてもよい。

【0018】

磁界検出手段３から出力される電圧Ｖ（Ｈ）は、導線３ａを経由して図１に示したアンプ１０に入力され、その振幅が増幅される。増幅された電圧Ｖａ（Ｈ）は振幅変換手段１１に入力されて電圧信号Ｖａ（Ｈ）の振幅値Ｖｐが求められる。Ｖｐは判定手段１２に入力され、あらかじめ設定した基準の振幅値Ｖｓと比較され、Ｖｓより大きなＶｐが検出された場合、鉄心１内の磁束密度Ｂが許容値を超える異常が発生していると判定し、判定信号を出力する。

【0019】

図１では、判定信号に基づいて、警報信号を発し、例えば表示や音で警報を行う。なお、判定信号に基づいて変圧器のタップ切り替え信号を出力し、異常が発生したと判断した場合、変圧器の巻線に構成されたタップ端子を切り替えて、低負荷率の条件で変圧器を稼動するようにしてもよい。また、判定信号に基づいて変圧器の遮断信号を出力し、異常が発生したと判断した場合、変圧器の巻線に接続される系統線を遮断して、変圧器の稼動を停止させるようにしてもよい。

【0020】

図３は、図１に示した磁界検出手段３の鉄心への配置状態を拡大して示した例である。
図には、図１中の左側の内側巻鉄心１ａのみを示しており、他の巻鉄心は図示していない。巻鉄心１ａの内部には、薄帯状軟磁性材料の薄帯の方向に沿った磁束密度Ｂが発生する。鉄心１ａの外部には、その表面に対して略垂直方向に、磁束密度Ｂの大きさに応じた磁界Ｈが発生する。磁界検出手段３は、そのコイルの巻回軸３ｃと磁界Ｈの方向が一致する場合に最も高感度となるので、コイルの巻回軸３ｃの方向を鉄心１ａの表面に対して略垂直方向に備えるのが好適である。

【0021】

本実施例に示す三相三脚型巻鉄心では、図１の鉄心１の中央の磁脚１ｅの上下のヨーク部１ｇにおいて、２つの内側巻鉄心１ａ，１ｂと、１つの外側巻鉄心１ｃに挟まれた間隙部は、巻線２ａおよび２ｂにより発生する電界、および該巻線を流れる電流により発生する磁界の影響をほとんど受けない。よって、磁界検出手段３には電気的な絶縁対策を施す必要がなく、かつ鉄心１から発生する磁界Ｈのみを検出でき、鉄心１内の磁束密度Ｂの大きさを精度よく検出することができる。

【0022】

なお、本実施例において、磁界検出手段３を備える際の巻回軸３ｃの方向を限定するものではない。磁界検出手段３を備える箇所によっては、鉄心から発生する最も大きな磁界成分が、表面に対して略垂直方向ではなく、水平方向となる場合がある。その場合は、巻回軸３ｃを、鉄心表面に対して水平方向となるように備えることで、本発明の効果を最も良好に得ることができる。

【0023】

本実施例によれば、３相変圧器において、鉄心内の磁束密度の振幅や波形の異常を直接検出することが可能となり、より簡便な構成でその運転状態を監視することができる。

【実施例2】

【0024】

図４は、本発明の第２の実施例を示す。実施例１と同じ構成物の詳細な説明は省略する。
本実施例では、薄帯状の軟磁性材料を積層し、略環状に成形した三相変圧器用巻鉄心１の上下の、巻線が巻回されていないヨーク部１ｇの表面に、４つの磁界検出手段３を備え、検出される磁界に応じた電圧Ｖ（Ｈ）が導線３ａを経由してアンプ１０に入力される。なお、本図は磁界検出手段３の数を限定するものではなく、備える数は３つ以下でもよいし、５つ以上でもよい。

【0025】

増幅された電圧Ｖａ（Ｈ）は振幅変換手段１１に入力されて振幅値Ｖｐが求められる。Ｖｐは判定手段１２に入力され、あらかじめ設定した基準の振幅値Ｖｓと比較され、Ｖｓより大きなＶｐが検出された場合、鉄心１内の磁束密度Ｂが許容値を超える異常が発生していると判定し、判定信号を出力する。図４では、判定信号に基づいて、警報信号を発する。なお、判定信号に基づいて変圧器のタップ切り替え信号、或いは、遮断信号を出力し、異常が発生したと判断した場合、変圧器の巻線に構成されたタップ端子を切り替えて、低負荷率の条件で稼動するようにしても、或いは、変圧器の巻線に接続される系統線を遮断して、変圧器の稼動を停止させるようにしてもよい。

【0026】

本実施例においても、磁界検出手段３は巻線２ａおよび２ｂから離れた箇所に配置されるので、巻線から発生する電界、および巻線を流れる電流により発生する磁界の影響をほとんど受けず、かつ鉄心１から発生する磁界Ｈのみを検出でき、鉄心１内の磁束密度Ｂの大きさを精度よく検出することができる。

【実施例3】

【0027】

図５は、本発明の第３の実施例を示す、単相巻鉄心を用いた変圧器を例とした故障監視システムを示す図である。実施例１、実施例２と同じ構造物の詳細な説明は省略する。

【0028】

本実施例では、薄帯状の軟磁性材料を積層し、略環状に成形した単相変圧器用巻鉄心１の上下の、巻線が巻回されていないヨーク部１ｇの側面に、１つの磁界検出手段３を備えている。そして、磁界検出手段３で検出される磁界に応じた電圧Ｖ（Ｈ）が導線３ａを経由してアンプ１０に入力される。なお、本図は磁界検出手段の数を限定するものではなく、備える数は２つ以上でもよい。増幅された電圧Ｖａ（Ｈ）は振幅変換手段１１に入力されて電圧信号Ｖａ（Ｈ）の振幅値Ｖｐが求められる。Ｖｐは判定手段１２に入力され、あらかじめ設定した基準の振幅値Ｖｓと比較され、Ｖｓより大きなＶｐが検出された場合、鉄心１内の磁束密度Ｂが許容値を超える異常が発生していると判定し、判定信号を出力する。図５では、判定信号に基づいて、警報信号を発する。

【0029】

なお、判定信号に基づいて変圧器のタップ切り替え信号、或いは、遮断信号を出力し、異常が発生したと判断した場合、変圧器の巻線に構成されたタップ端子を切り替えて、低負荷率の条件で稼動するようにしても、或いは、変圧器の巻線に接続される系統線を遮断して、変圧器の稼動を停止させるようにしてもよい。

【0030】

本実施例によれば、単相変圧器において、鉄心内の磁束密度の振幅や波形の異常を直接検出することが可能となり、より簡便な構成でその運転状態を監視することができる。

【実施例4】

【0031】

図６および図７は、本発明の第４の実施例を示す、三相三脚型積層鉄心を用いた変圧器を例とした故障監視システムを示す図である。実施例１から実施例３と同じ構造物の詳細な説明は省略する。

【0032】

本実施例では、図６に示す如く、台形板状の軟磁性材料を額縁型に組み合わせつつ紙面の垂直方向に積層して構成される積層鉄心５０において、磁性材料同士の接続部５０ａの表面に形成されたギャップ５０ｂの直上に２つの磁界検出手段３を備え、検出される磁界に応じた電圧が導線３ａを経由してアンプ１０に入力される。なお、本図は磁界検出手段３の数を限定するものではなく、備える数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。

【0033】

増幅された電圧Ｖａ（Ｈ）は振幅変換手段１１に入力されて電圧信号Ｖａ（Ｈ）の振幅値Ｖｐが求められる。Ｖｐは判定手段１２に入力され、あらかじめ設定した基準の振幅値Ｖｓと比較され、Ｖｓより大きなＶｐが検出された場合、積層鉄心５０内の磁束密度Ｂが許容値を超える異常が発生していると判定し、判定信号を出力する。図６では、判定信号に基づいて、警報信号を発する。なお、判定信号に基づいて変圧器のタップ切り替え信号、或いは、遮断信号を出力し、異常が発生したと判断した場合、変圧器の巻線に構成されたタップ端子を切り替えて、低負荷率の条件で稼動するようにしても、或いは、変圧器の巻線に接続される系統線を遮断して、変圧器の稼動を停止させるようにしてもよい。

【0034】

図７は、図６に示したＡ－Ａ’線に沿った断面を示したものである。板状磁性材料同士の接続部５０ａは、一定枚数の磁性材料ごとに、その接続位置をずらしながら積層されており、各接続位置にギャップ５０ｂが形成される。鉄心の最表面に形成されるギャップ５０ｂからは鉄心の外部に磁束密度Ｂが漏洩し、それに対して略垂直方向に磁界Ｈが発生する。磁界検出手段３は、そのコイルの巻回軸３ｃと磁界Ｈの方向が一致する場合に最も高感度となるので、コイルの巻回軸３ｃの方向を鉄心５０の表面に対して略垂直方向に備えるのが好適である。

【0035】

本実施例によれば、積層鉄心を用いた変圧器において、鉄心内の磁束密度の振幅や波形の異常を直接検出することが可能となり、より簡便な構成でその運転状態を監視することができる。

【実施例5】

【0036】

図８から図１０は、本発明の第５の実施例を示す図である。図８は、鉄心１への磁界検出手段３の配置状態を拡大して示したものであり、実施例１から実施例４のいずれにも共通する構成の一例である。鉄心１の内部には、図に示す鉄心の巻回方向に磁束密度Ｂが発生し、それに伴って鉄心１の外部には、その表面に対して略垂直方向に磁界Ｈが発生する。磁界検出手段３は、そのコイルの巻回軸３ｃと磁界Ｈの方向が一致する方向に配置するのが好ましい。

【0037】

図９は、鉄心１内の磁界Ｈを横軸に、磁束密度Ｂを縦軸にとってプロットした、磁気履歴曲線（ヒステリシス曲線）を示したものである。鉄心１に巻回された巻線に印加される電圧の振幅が正負に対称な正常状態の場合、磁気履歴曲線は左側（ａ）に示すように、原点に対して点対称な図形となる。これに対し、巻線に印加される電圧の振幅が正負のいずれかの方向にずれる異常が発生した場合、磁気履歴曲線は右側（ｂ）に示すように、磁束密度Ｂが正負いずれかの方向にΔＢだけずれ、それに伴い磁界Ｈも正負いずれかの方向にΔＨだけずれた偏磁状態となる。

【0038】

以上の２つの状態において、図８に示した磁界検出手段３で検出される電圧信号Ｖ（Ｈ）を、アンプ１０で増幅した電圧Ｖａ（Ｈ）の波形の比較を示したのが図１０である。左側（ａ）の正常時には、電圧波形は正負に対称であり、電圧振幅Ｖ_＋、およびＶ_－の大きさは同一であって、その振幅はＶｐと検出される。それに対し、右側（ｂ）の偏磁発生時には、電圧波形は正負いずれかの方向にずれ、Ｖ_＋とＶ_－の値が異なり、両電圧振幅の差の絶対値｜Ｖ_＋－Ｖ_－｜を求めることで、鉄心１で発生している偏磁の量を推定することができる。

【0039】

図８において、磁界検出手段３から出力される電圧Ｖ（Ｈ）は導線３ａを経由してアンプ１０で増幅され、電圧Ｖａ（Ｈ）に変換され、さらに振幅変換手段１１において、電圧の振幅値Ｖｐと、正負の電圧振幅の差の絶対値｜Ｖ_＋－Ｖ_－｜の２つの値を求める。これらの２つの値のうち、まず｜Ｖ_＋－Ｖ_－｜があらかじめ設定した偏磁の量の許容値ΔＶｓと第２の判定手段１３で比較され、ΔＶｓより大きな｜Ｖ_＋－Ｖ_－｜が検出された場合、鉄心１は偏磁により大きな損失が発生し、過熱の可能性が高いと判定し、判定信号を出力する。偏磁の量が許容値以下の場合は、第１の判定手段１２にて振幅値Ｖｐとあらかじめ設定した振幅値Ｖｓが比較され、Ｖｓより大きなＶｐが検出された場合、鉄心１内の磁束密度Ｂが許容値を超える異常が発生していると判定し、判定信号を出力する。

【0040】

図８では、第２の判定手段１３或いは第１の判定手段１２の判定信号に基づいて、警報信号を発する。なお、判定信号に基づいて変圧器のタップ切り替え信号、或いは、遮断信号を出力し、異常が発生したと判断した場合、変圧器の巻線に構成されたタップ端子を切り替えて、低負荷率の条件で稼動するようにしても、或いは、変圧器の巻線に接続される系統線を遮断して、変圧器の稼動を停止させるようにしてもよい。

【0041】

本実施例によれば、変圧器に印加される電圧が許容値より高くなる異常に加えて、電圧の振幅が正負いずれかの方向にずれて発生する鉄心の偏磁も検出可能な、変圧器の故障監視システムが実現できる。

【実施例6】

【0042】

図１１は、本発明の第６の実施例における変圧器の故障監視システムの構成図である。
実施例１から実施例５と同じ構造物の詳細な説明は省略する。

【0043】

本実施例では、変圧器用鉄心１の表面に備えた、鉄心内の磁束密度Ｂの検出を目的とした第１の磁界検出手段３と、変圧器の低圧巻線２ａに接続される低圧バスバーの近傍に備えた、該バスバーを流れる電流の検出を目的とした第２の磁界検出手段３１により、変圧器の故障監視システムが構成される。図１１には、変圧器の高圧巻線２ｂに接続された高圧バスバー２２も明示しているが、該バスバーには高電圧が印加される。よって第２の磁界検出手段３１は、電圧が低く絶縁対策がより簡便となり、より大きな電流が流れるので高精度で電流を検出できる、低圧バスバー２１の近傍に備えるのが好適である。図中には磁界検出手段３および３１を１つずつ備えた構成を示しているが、その数を限定するものではなく、備える数はそれぞれ２つ以上でもよい。

【0044】

図１２は、本実施例において、低圧バスバー２１の近傍に備えられる第２の磁界検出手段３１の配置状態を示す拡大図である。左側（ａ）が低圧バスバー２１と磁界検出手段３１の正面図であり、図中にＡと示した線に沿った断面図を右側に示している。低圧バスバー２１に電流Ｉが流れると、該バスバーの周辺には磁界Ｈが発生する。図に示す如く、磁界Ｈを最も高感度で検出できる方向に磁界検出手段３１を配置すると、導線３ａには磁界Ｈの大きさに応じた電圧Ｖ’（Ｈ）が発生し、バスバー２１を流れる電流の大きさ、および波形を検出することができる。なお、磁界検出手段３１はバスバー２１から適切な距離ｄだけ離れた箇所に備え、絶縁を確保するのが好適である。

【0045】

第２の磁界検出手段３１から出力される電圧Ｖ’（Ｈ）は、導線３ａを経由して図１１に示したアンプ１０ａに入力され、その振幅が増幅される。増幅された電圧Ｖａ’（Ｈ）は振幅変換手段１１ａに入力されて該電圧信号Ｖａ’（Ｈ）の振幅値Ｖｐ’が求められる。Ｖｐ’は第３の判定手段１４に入力され、あらかじめ設定した振幅値Ｖｓ’と比較され、Ｖｓ’より大きなＶｐ’が検出された場合、低圧バスバー２１を流れる電流の振幅が許容値を超える異常が発生していると判定し、判定信号を出力する。図１１では、第３の判定手段１４の判定信号に基づいて、警報信号を発する。

【0046】

なお、第３の判定手段１４の判定信号に基づいて変圧器のタップ切り替え信号、或いは、遮断信号を出力し、異常が発生したと判断した場合、変圧器の巻線に構成されたタップ端子を切り替えて、低負荷率の条件で稼動するようにしても、或いは、変圧器の巻線に接続される系統線を遮断して、変圧器の稼動を停止させるようにしてもよい。

【0047】

また、鉄心１の表面に備えられた磁界検出手段３では、実施例１と同じ構成により、鉄心１内の磁束密度Ｂの大きさ、および波形が検出される。

【0048】

本実施例によれば、鉄心内の磁束密度に加えて、低圧バスバーを流れる電流Ｉも検出することが可能なので、これら２つの信号を監視することにより、変圧器に印加される電圧の異常だけではなく、負荷に流れる電流の異常に起因する故障も監視することが可能になる。

【0049】

本発明の静止誘導機器は、静止誘導機器に所定の磁界検出手段を備えるものである。また、本発明の静止誘導機器の故障監視システムは、静止誘導機器と、磁界検出手段と、判定手段を組み合わせた製品としても良いし、或いは、故障監視システムを備えていない既存の静止誘導機器に後から組み合わせるための、磁界検出手段と判定手段からなる製品としても良い。

【0050】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換することが可能である。

【符号の説明】

【0051】

１：鉄心
１ａ，１ｂ：内側巻鉄心
１ｃ：外側巻鉄心
１ｄ，１ｅ，１ｆ：磁脚部
１ｇ：ヨーク部
２ａ：低圧巻線
２ｂ：高圧巻線
３：第１の磁界検出手段
３ａ：導線
３ｂ：絶縁材
３ｃ：コイルの巻回軸
１０，１０ａ：アンプ
１１，１１ａ：振幅変換手段
１２：第１の判定手段
１３：第２の判定手段
１４：第３の判定手段
２１：低圧バスバー
２２：高圧バスバー
３１：第２の磁界検出手段
５０：積層鉄心
５０ａ：接続部
５０ｂ：ギャップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】