[发明专利]静止感应设备及静止感应设备监视装置

说明书

技术领域

本发明涉及高电压用变压器等的、被收容到框体内的静止感应设备。

背景技术

静止感应设备具有缠绕了用绝缘被覆层覆盖的电线的线圈，将其浸渍在油等绝缘流体(绝缘介质)中。线圈因电流而被加热，用绝缘流体冷却。绝缘流体在设备内部对流，被静止感应设备的框体或另外设置的热交换用冷却器冷却，回到线圈中。这些绝缘材料一般使用有机材料，逐渐被分解掉。其分解速度受混入到绝缘材料中的氧量和温度很大的影响。并且，在设备产生异常的情况下，这些绝缘材料有可能产生局部绝缘破坏或者绝缘物的部分损伤、分解。此时，电线线路中产生高频信号，从放电部位释放电磁波。由于释放的电磁波与离发生位置的距离的平方成反比下降，因此如果能够在发生的地点附近捕捉到电磁波的话，则能够检测到微小的破坏。

现有技术的静止感应设备将状态监视用设备设置在静止感应设备的外部，进行定期或经常性的监视。通过分析绝缘流体的温度或包含的成分来评价确认绝缘性能等功性能。由于线圈上被施加高电压、流过电流，因此绝缘物容易老化或损伤。因老化、损伤而分解的生成物流入绝缘流体中或者对流，因此传递给设置在框体中的传感器。

电流产生的热量也因绝缘流体的对流而被搬运，但绝缘流体的流速并不均匀，随框体内部的场所不同而不同。受热了线圈下部产生的热量的绝缘流体开始对流，但由于发热不仅仅在局部而是在整个线圈中产生，因此绝缘流体在对流的同时继续受热，在对流到线圈的上部时温度最高。并且，由于除对流以外，来自绝缘流体自身的辐射也传递热量，因此一般情况下设备中央的上部温度最高。一般的静止感应设备使用有机绝缘物，但由于绝缘体随时间的推移不断分解下去。其分解速度依赖于温度。

在线圈的高电压部位容易发生绝缘物的分解和异常信号，但监视设备必须设置在接地电位的部位。因此从传感器到监视装置的绝缘是必要的。传感器一般包括检测单元、变换放大单元和信号传输单元，但需要使它们工作的能量。工作能量可以从监视装置供给或者在设置传感器的环境中自主供给，或者从被检测信号中获得。在从设置环境自主供给的情况下，由设置场所的震动或温度差、利用光发电，或者从电场或磁场作为电磁波而获取能量。在从控制盘供给的情况下，需要直接供给电源或者发送光由传感器进行变换。信号传输输送电信号、光信号或机械位移信号等。光信号作为调制后的亮度或颜色信号被传输。

一般来说，使用电信号的传感器不能够设置在高电压部位(包括高电压部位附近，以下相同)。设置在高电压部位的传感器虽然可以使用光纤等使用了绝缘材料的器件，但由于信号传输需要光信号、光纤也需要进行绝缘处理、获得的信号的种类少等原因，因此不适合于通用设备的经常性监视。并且，也不能够直接提供电能，而进行光能的供给或将设置场所的电场作为能源的自主供给。

一般来说，静止感应设备到处都设置了感应泄漏磁通的磁屏蔽。并且，线圈上设置了减弱电场的静电屏蔽。因此在该屏蔽所保护的区域不能用电磁方法进行通讯。

如上所述，在高电压部位作为静止感应设备的状态监视而设置能够检测多种多样的信号、状态的传感器是极其困难的。由于设备长时间运转和大到内部不容易接触的程度等原因，在高电压部位设置传感器，难以电气传输从传感器输出的信号。因此，需要用某种方法将检测到的信号变换成在保持绝缘分割的状态下容易传输的信号。变换需要能量，需要使传感器内置持有电池或在设置场所发电。

用光进行传输时，光纤需要绝缘能力。机械传输方法也必须用绝缘材料构成作为传输媒体的机构部分，难以容易并且低成本地设置。用电磁信号进行传输时，由于高电压部位与外部的电线线路连接，因此干扰容易侵入，并且由于以下原因等不能容易地进行检测信号的传输：由于设备自身产生低频信号；由于产生极大的低频磁场需要其屏蔽结构；设备用导电体构成，难以使电磁波的泄漏少地将信号传输到外部等。

并且，在高电压部位设置传感器时需要给该传感器部位提供驱动能量。由于传感器部位为高电压，因此不可能实施用于供给能量的电气连接。利用光供给能量时，虽然在传感器中设置太阳能电池、用光纤照射光就可以，但由于变换效率差并伴随有发热，因此难以实用化。获取设备生成的商用(交流)频率的电场或磁场来发电的方法由于需要不断变化运行电流和要求高的工作精度等原因，难以实用化。

[专利文献1]日本特开2004-133596号公报

[专利文献2]日本特开2002-230675号公报

[专利文献3]日本特开2006-185048号公报