JP4045776B2 - Life diagnosis method for power distribution facilities - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力設備として用いられている受配電設備の寿命診断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
受配電設備は、通常の環境下でも長い年月使用していると、劣化が進行し、場合によっては大きな事故にもつながるおそれがある。そのため、一般的には定期的な機器の診断が行われている。
従来の機器診断方法として、例えば図１２に示す「配電盤老朽度評価表」（「長期使用受変電設備の信頼性の考察」日本電機工業会、平成１１年）に基づいて、点数方式による評価方法などが採用されている。そして、図１３の「配電盤機器構成図」（同上）に示したように、上記評価表による評価結果から不良部分が検出され、それが「修理系」に相当する場合は修理され、機器は継続して使用される。しかし、問題は「非修理系」の異常が検出された場合である。この場合には、通常は機器本体が寿命と判断され、設備が新品に更新される。
【０００３】
図１３において「非修理系」の主な部位は、「筐体部分」と「主回路部分」であるが、「筐体部分」については肉眼観察でも異常は大体検知可能である。しかし、「主回路部分」については異常の検知は困難である。特にそれが絶縁材料に関係する場合は、例えば、「炭化物の生成」などのように、肉眼では事故が発生してからでなければ検知できず、その前兆を把握することができない。
【０００４】
事故発生のメカニズムとして、例えば、「汚損の進行」→「吸湿の進行」→「絶縁抵抗低下」→「トラッキング発生」→「部分放電」→「沿面閃絡」→「気中放電」→「短絡・地絡」などが一般的にも良く知られている。
そこで、「主回路部分」における事故発生の前兆を把握するための診断方法として上記メカニズムを基に、従来から、電磁波検出、放電パルス電流、放電音検出、オゾンガス検知、漏れ電流検出、部分放電（電気式、機械式）測定、ガスチェッカーなどの方法で測定したデータを総合判定する方法や、簡易的には絶縁抵抗を測定する方法などが採用されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の受配電設備の診断方法は以上のようにしてなされており、図１２、１３に示すような従来方法においては診断に要する時間も長く、高コストとなる問題があった。また、前述した電磁波検出、放電パルス電流等の測定による診断方法は診断の精度が低いという問題があった。また、これらの方法は機器の「異常診断」には対応可能であるが、「寿命の判定」や「余寿命の算出」等、機器の寿命診断には対応できないという問題があった。
【０００６】
なお、ここでいう、機器の「寿命の判定」とは、機器の通常の使用下における長年の劣化によって機器が正常運転できなくなる（異常発生）確率が高くなることを意味し、「余寿命の算出」とは寿命に至るまでの推定残存時間を算出することを意味する。
【０００７】
機器の「寿命の判定」および「余寿命の算出」に対しては、例えば特開平１１−３２６４２９号公報に開示される方法がある。この方法は、稼働状態の絶縁機器の温度分布を非接触にて検出し、検出された温度分布と絶縁部の既知の熱劣化特性とからこの絶縁機器の経年劣化状態を診断し、寿命を診断するものであり、さらには稼働状態の絶縁機器の接地線に流れる部分放電電流を非接触で検出し、既知の放電劣化特性との比較により放電劣化状態を診断し、これらの診断結果に基づいて上記絶縁機器の余寿命を判断している。
【０００８】
しかし、この方法も診断時の周辺環境（例えば、温度・湿度など）によって測定データが大きく変化するので、それを高精度で補正するためのデータ処理を繰り返すと診断コストが著しく高価なものとなり、例えば、数十台〜数百台といった多数の機器を使用している工場などでは効力を発揮することが期待されるが、一般施設（１台〜数台の機器を使用する）には不向きな方法であった。
【０００９】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、受配電設備の使用中の事故を未然に防ぐための簡易で、かつ高精度の新規寿命診断方法を提供することを目的とする。特に機器の寿命の判定、または機器の更新時期を予測するための余寿命の算出が、高精度かつ容易に可能な寿命診断方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の受配電設備の寿命診断方法は、受配電設備を構成する主回路部分に用いられる固体絶縁材料の表面電気抵抗、または上記主回路部分に設けられ、上記固体絶縁材料と同等材料から成るセンサ部の表面電気抵抗を測定する第１ステップ、予め受配電設備の実使用時間または実使用時間に相当する時間毎に測定された、表面電気抵抗率測定環境の相対湿度をパラメータとした表面電気抵抗率の測定値を基に湿度依存性基準曲線を作成する第２ステップ、および上記湿度依存性基準曲線と第１ステップで測定された上記表面電気抵抗率との比較により受配電設備の寿命を判定、または受配電設備の余寿命を算出する第３ステップを備えたものである。
【００１２】
また、本発明の受配電設備の寿命診断方法は、上記寿命診断方法において、余寿命を次式より求めたものである。
ｔm＝ｔR×［（ｔd−ｔc）／ｔc］
ここで、ｔmは余寿命、ｔRは測定した受配電設備の実使用時間、ｔdは予め測定された表面電気抵抗の湿度依存性基準曲線において寿命と判定されるしきい値曲線の実使用時間または実使用時間に相当する時間、ｔcは測定された表面電気抵抗の、上記表面電気抵抗の湿度依存性基準曲線中における位置を実使用時間または実使用時間に相当する時間に換算して示す換算時間である。
【００１３】
また、本発明の受配電設備の寿命診断方法は、上記各寿命診断方法において、表面電気抵抗測定環境の相対湿度が８０％において表面電気抵抗率が１０9Ωの場合、寿命であると判定するものである。
【００１４】
また、本発明の受配電設備の寿命診断方法は、受配電設備を構成する主回路部分に用いられる固体絶縁材料の表面電気抵抗率、または上記主回路部分に設けられ、上記固体絶縁材料と同等材料から成るセンサ部の表面電気抵抗率を、表面電気抵抗率測定環境の相対湿度をパラメータとして測定する第１ステップ、測定された上記表面電気抵抗率の湿度依存性曲線をガウス分布関数により表し、上記ガウス分布関数中の複数のパラメータを算出する第２ステップ、予め受配電設備の実使用時間または実使用時間に相当する時間毎に測定された、表面電気抵抗率測定環境の相対湿度をパラメータとした表面電気抵抗率の測定値を基に、表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線をガウス分布関数により表し、上記ガウス分布関数を基に、上記ガウス分布関数中の複数のパラメータの劣化時間依存性基準曲線を作成する第３ステップ、および上記複数のパラメータの劣化時間依存性基準曲線上での、第１ステップで測定された上記表面電気抵抗率に対する上記複数のパラメータの位置を基に、受配電設備の寿命を判定、または受配電設備の余寿命を算出する第４ステップを備えたものである。
【００１５】
また、本発明の受配電設備の寿命診断方法は、上記寿命診断方法において、余寿命を次式より求めたものである。
ｔm＝ｔR×［（ｔd’−ｔc’）／ｔc’］
ここで、ｔmは余寿命、ｔRは測定した受配電設備の実使用時間、ｔd’は劣化時間依存性基準曲線において設定された寿命しきい値となる劣化時間または劣化時間に相当する時間、ｔc’は第１ステップで測定された表面電気抵抗率に対する複数のパラメータの、上記劣化時間依存性基準曲線上における位置から得られる劣化時間の評価値または劣化時間の評価値に相当する時間である。
【００１６】
また、本発明の受配電設備の寿命診断方法は、上記寿命診断方法において、表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線を、予め受配電設備の実使用時間または実使用時間に相当する時間毎に、表面電気抵抗率測定環境の相対湿度をパラメータとして測定された表面電気抵抗率の測定値を満足する次式で示すガウス分布関数で表したものである。
【数２】
【００１７】
また、本発明の受配電設備の寿命診断方法は、上記各寿命診断方法において、くし型電極を用いて表面電気抵抗を測定したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明は、受配電設備の劣化と、該設備を構成する主回路部分に用いられる固体絶縁材料の表面劣化との間に定量的な相関性のあることを見い出し、これを利用して、上記固体絶縁材料の表面劣化を表面電気抵抗の測定により検出することにより受配電設備本体の「寿命の判定」、さらには「余寿命の算出」を行うというものである。
【００１９】
本発明に係わる固体絶縁材料とは、電力を受配する導体を支持するための絶縁物や遮蔽板などのことで、例えば紙フェノール樹脂積層板、無機物を含有するポリエステル樹脂成形品、ジアリルフタレート樹脂成形品、エポキシ樹脂注型品などのことである。
これらの固体絶縁材料の表面電気抵抗を測定するためには該材料の表面に測定用電極となる導体を付着させる必要があるが、導体の付着場所としては、絶縁材料の電極（導体）間沿面距離を変化させないようにすることが必要である。そのためには該材料と同組成の同等材料からなるセンサを利用するとよい。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態１を図を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態１による寿命診断方法において用いられる寿命診断用センサを示す図である。図１（ａ）は寿命診断用センサの設置例、図１（ｂ）は寿命診断用センサの構成を示す図である。図１において、寿命診断用センサ１は受配電設備を構成する主回路部分に用いられる固体絶縁組織２上に設置され、固体絶縁組織２を構成する絶縁材料と同等材料から構成された基材１ａと、その表面に形成されたくし型電極１ｂとにより構成されている。また、センサ１部分は図１（ａ）に示すように、固体絶縁組織２から離れて設けられており、絶縁材料の沿面距離を変化させないように置かれている。このような構成の寿命診断用センサ１を、受配電設備を構成する主回路部分に用いる固体絶縁材料上に設置し、その表面電気抵抗率を定期的に測定する。
【００２１】
前記したように、機器の劣化機構として、汚損や絶縁材料自身の劣化があるが、表面汚損の結果として材料表面のイオン量が増加するはずである。このうちの伝導に寄与する総イオン量（Σμeff・Ｎ）を検出することで絶縁材料の劣化を診断し、機器の寿命を診断しようということが本発明に至った経緯である。
すなわち、伝導に寄与する総イオン量（Σμeff・Ｎ）は、
【００２２】
ここで、注意すべきはμeffが湿度によって変化すること（電解液として扱えるので、温度による変化をあまり気にしなくても良い）であるが、測定環境における湿度さえパラメータとして押さえれば上記診断は可能となるはずである。
【００２３】
具体的なもう一つの課題は、機器の寿命を判定するための「しきい値」を設定することである。これについては、表面電気抵抗測定環境の相対湿度が８０％のときの表面電気抵抗率を１０9Ωとした。相対湿度８０％は、通常環境下での一年を通じて最高湿時（梅雨時）を想定したものであり、表面電気抵抗率１０9Ωは、統計的に導き出されたフラッシオーバ電圧が急激に低下したり、トラッキングが発生する時の表面電気抵抗率の値を採用したものである。
なお、ここで表面電気抵抗率とは、Ｗ／Ｌ＝１の時における抵抗値である。図１（ｂ）に示すように、Ｗは電極の幅（対向する電極部分の長さ）、Ｌは電極間距離である。
【００２４】
また、上記「しきい値」は通常環境下で使用される汎用機器を対象に設定したものであり、特殊環境下（例えば、高温高湿下など）で使用されるような場合には別途しきい値（例えば、表面電気抵抗率が１０10Ωなど）を設ける必要があることは言うまでもない。
【００２５】
また、具体的に診断を実施するための方法として、診断される受配電設備において上記センサを用いて計測された表面電気抵抗率の計測値と、予め計測しておいた表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線とのフィッティング法を用いるのが良い。
【００２６】
本発明に係わる表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線の一例を図２に示す。この曲線は、例えば実機における絶縁材料の劣化を模擬し、加速劣化によって求めることができ、絶縁材料によらず同様の、表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線が得られる。図２中、各曲線は、加速劣化に応じて、それぞれ所定時間（ｔ＝ｔ0、ｔ1、…ｔ5）毎に計測された、表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線Ｔ0、Ｔ1、…Ｔ5である。なお、これらの曲線のうち曲線Ｔ4は、通常の環境下で受配電設備が使用された場合の、機器の寿命を判定するしきい値曲線Ｔdであり、相対湿度が８０％のときの表面電気抵抗率を基に得られた曲線である。
一方、実使用時間ｔRの実機における表面電気抵抗率を相対湿度をパラメータとして測定し、測定された測定値ｃ1、ｃ2、ｃ3が、上記しきい値曲線Ｔd上、あるいは上記しきい値曲線Ｔdより下、即ちしきい値以下であれば寿命であると判定する。
また、余寿命の算出は、図２に示す表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線を用いて、次のようにして行う。即ち、測定された測定値ｃ1、ｃ2、ｃ3より得られる表面電気抵抗率の湿度依存性曲線Ｔcと、予め求めておいた表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線Ｔ0、Ｔ1、…Ｔ5とを比較し、曲線Ｔcを基準曲線Ｔ0、Ｔ1、…Ｔ5にフィッティングさせた時、基準曲線中における曲線Ｔcの位置を基準曲線Ｔ0、Ｔ1、…Ｔ5に対応する時間（ｔ＝ｔ0、ｔ1、…ｔ5）により換算して推定する。この推定時間（換算時間）をｔcとし、しきい値曲線Ｔdに対応する時間をｔdとすると、余寿命ｔmは、
ｔm＝ｔR×［（ｔd−ｔc）／ｔc］
となる。ｔRは前述したように測定した受配電設備の実使用時間である。
【００２７】
なお、本実施の形態において、表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線は加速試験により予め求め、各基準曲線Ｔ0、Ｔ1、…Ｔ5に対応する時間ｔ0、ｔ1、…ｔ5、及びしきい値曲線Ｔdに対応する時間ｔdは、上記加速試験によって模擬したときの経過時間であったが、表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線を実際の受配電設備の実使用時間より直接得るようにしてしても良く、また、他の模擬試験により求めても良く、これに対応して、各基準曲線Ｔ0、Ｔ1、…Ｔ5に対応する時間ｔ0、ｔ1、…ｔ5、及びしきい値曲線Ｔdに対応する時間ｔdは実使用時間または実使用時間に相当する時間となり、その結果、前述のｔc、ｔdは、実使用時間または実使用時間に相当する時間となる。
【００２８】
本実施の形態１の寿命診断方法を具体的に説明する。
紙フェノール樹脂積層板（ＰＬ−ＰＥＭ：３ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍ）を１Ｎ硝酸水溶液の蒸気に室温下で、０．５日、１日、２日、４日、６日間曝し、１００℃で１時間乾燥させた後、図１（ｂ）と同様の形状のくし型電極を金で真空蒸着した（Ｗ／Ｌ＝２２９０、Ｌ＝０．２ｍｍ）。試料数は各々４個とした。これら試料について、恒温恒湿室（２０℃、５％〜８５％）にて表面電気抵抗率の測定を行った。測定は微少電流計（ＨＰ−４１４０Ｂ）を用い、ＤＣ印加電圧１０Ｖで１分値を採用した。各試料の、湿度５％〜８５％における表面電気抵抗率（ここでは表面電気抵抗率の対数）の測定値を図３に示す。図３には上記測定値を各試料毎に、滑らかに接続して作成した曲線も合わせて示す。図３において得られた上記曲線を、本発明に係わる表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線とする。
【００２９】
なお、ここで、実測表面電気抵抗率１０10Ω以下の値を示した試料については、交流電気伝導度測定（ＨＰ−４２７４Ａを用いて４００Ｈｚにて）も行ったところ、上記実測表面電気抵抗率２×１０9Ωが交流測定による表面電気抵抗率１×１０9Ωに相当することがわかったので、図３におけるしきい値（相対湿度８０％における表面電気抵抗率）を２×１０9Ωとした。また、図３に示す基準曲線においては、４日加速劣化試料の表面電気抵抗率湿度依存曲線がしきい値曲線となる。
【００３０】
電力設備として使用中の受配電設備Ａ〜Ｅの各々の絶縁材料表面に、上記と同様にくし型電極を真空蒸着し、同様に相対湿度をパラメータとして表面電気抵抗率の測定を行った。結果を図４に示す。
図４には、上記図３の湿度依存性基準曲線も併せて示してあるが、何れの受配電設備Ａ〜Ｅの表面電気抵抗率もこの基準曲線に従う傾向が見られ、基準曲線自体の妥当性が確認された。
また、何れの受配電設備Ａ〜Ｅもしきい値曲線より、上に位置することから、本受配電設備Ａ〜Ｅは何れも寿命には到達していないと判定された。
【００３１】
また、受配電設備Ａ〜Ｅの実使用時間はそれぞれ、半年、１年、２年、５年、１０年であったことから、余寿命ｔmは前述したように次の式を用いて求めることができる。
ｔm＝ｔR×［（ｔd−ｔc）／ｔc］
ここで、ｔmは余寿命、ｔRは測定した受配電設備の実使用時間、ｔdはしきい値曲線に対する使用時間（ここでは４日）、ｔcは測定された表面電気抵抗率を、湿度依存性基準曲線中にフィッティングさせた時に換算される使用時間の換算時間であり、例えば図４において点Ｅ1は３日と換算される。
上記式を受配電設備Ｅ（実使用時間１０年）に適用すると、例えば測定値Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3よりなる受配電設備Ｅの余寿命ｔmは、
ｔm＝１０×［（４−３）／３］
≒３
となる。同様にして、受配電設備Ａ〜Ｅの余寿命は、それぞれ２０年、１９年、１８年、７年、３年と算出される。
【００３２】
上記と同じ紙フェノール樹脂積層板（ＰＬ−ＰＥＭ）を用い、ＩＥＣ−Ｐｕｂｌ．５８７（電気学会技術報告、II部第３０５号、１９８９）に準拠して、加速劣化試験を実施した。加速劣化は、０．００１Ｎの硝酸水溶液による加湿・乾燥を繰返しながら、１．０ｋＶの電圧を印加して行った。この条件では、加速劣化時間３０日で、トラッキングの伸びが約１／２に達するものであった。それぞれ、５日、１０日、１５日、２０日、２５日の段階でサンプリングを行った。試料名をそれぞれ、Ｆ〜Ｊとする。
【００３３】
上記と同様にくし型電極を蒸着し、温度２０℃、湿度４５％の条件で上記と同様にして表面電気抵抗率を測定した。測定結果を図５に示す。
図５に見られるように、試料Ｉ（２０日劣化）がしきい値曲線上にあり、試料ＩとＪが寿命と判定された。また、寿命は上記環境下で新品より２０日であることが明らかとなった。
また、図５から試料Ｆ〜Ｈの余寿命を上記式より求めると、それぞれ約１５日（Ｆ：サンプリング５日目）、１０日（Ｇ：サンプリング１０日目）、５日（Ｈ：サンプリング１５日目）となり、実際の余寿命の値と一致した。
【００３４】
なお、上記各試料Ａ〜Ｊにおいては、受配電設備等の試料の表面電気抵抗率を測定する際に、既に劣化が進んだ絶縁材料表面にくし型電極を直接蒸着して表面電気抵抗率の測定を行ったが、図１に示すように、センサ１が絶縁材料上に形成された新品状態から受配電設備等が使用され、この状態におけるセンサ部での表面電気抵抗率を定期的に測定することによって、寿命の判定および余寿命の算出が行えることは言うまでもない。
【００３５】
実施の形態２．
上記実施の形態１においては、図２の表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線Ｔ0、Ｔ1、…Ｔ5を求める際に、図３に示すように、実機における絶縁材料の劣化を模擬し、加速劣化に応じて得られた測定値を滑らかに接続して表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線を作成し、作成した基準曲線と、診断対象となる受配電設備の表面電気抵抗率とを比較して上記受配電設備の寿命を判定、または上記受配電設備の余寿命を算出したが、試料毎に得られた各測定値を満足するような数式を求め、この数式で表される曲線を表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線とし、この基準曲線と、診断対象となる受配電設備の表面電気抵抗率とを比較して上記受配電設備の寿命を判定、または上記受配電設備の余寿命を算出してもよい。
本実施の形態２では、次式に示すＧａｕｓｓｉａｎ（ガウス分布関数）を、各測定値を満足する数式とし、この数式で表される曲線を表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線に対応する曲線とするものである。
【００３６】
【数３】
ここで、ρは表面抵抗率、ρ0は湿度１００％における表面抵抗率、ｎは湿度０〜１００％における表面電気抵抗率の対数の変化率、ｍはρが平均値をとる時の湿度、σは平均値をとる湿度ｍからの偏差、ｈは湿度である。図６は上記ρ（ここではｌｏｇρ）、ρ0（ここではｌｏｇρ0）、ｎ、σ、ｍ、ｈをガウス分布関数上で示す図である。
【００３８】
図７は、それぞれ実施の形態１の図３及び図４に示す測定値に対して、上記ガウス分布関数によりフィッティングを行った結果を示す。細線は図３に示す加速劣化データにフィッティングするガウス分布関数、太線は図４に示す実機データにフィッティングするガウス分布関数である。図７におけるガウス分布関数で表した湿度依存性基準曲線は実施の形態１で示した湿度依存性基準曲線と同様の挙動を示す。図７で得られた基準曲線を基に、実施の形態１と同様の方法で、受配電設備の寿命診断、あるいは余寿命の算出が可能である。
【００３９】
実施の形態３．
本実施の形態３の寿命診断方法を説明する。
絶縁材料としてポリエステル樹脂成形品（ＢＭＣ板）を、上記実施の形態１と同様の方法で、１Ｎ硝酸水溶液の蒸気に室温下で、１日、２日、３日、４日間曝して表面加速劣化させた試料について、表面電気抵抗率の湿度依存性を測定し、測定結果についてガウス分布関数とのフィッティングを行った。結果を図８に示す。図８には未処理の試料の測定結果、および２Ｎ硝酸水溶液の蒸気に１日間曝して表面加速劣化させた試料の測定結果も合わせて示す。実施の形態２の場合と同様に、ガウス分布関数と測定結果とはよくフィッティングしているのがわかる。
【００４０】
次に、電力設備として使用中の受配電設備（１５年使用品）に搭載されていた劣化絶縁材料（ＢＭＣ板）について、サンプリング位置を変えて表面電気抵抗率の湿度依存性を測定し、上記と同様に、測定結果についてガウス分布関数とのフィッティングを行った。結果を図９に示す。図９には未劣化品の絶縁材料（ＢＭＣ板）の測定結果、および再測定値も合わせて示す。図９に示す湿度依存性曲線は、図８に示す加速劣化挙動に類似した曲線となっていることがわかる。
【００４１】
次に、図８および図９で得られたそれぞれの曲線について、ガウス分布関数におけるパラメータρ0（ここではｌｏｇρ0）、ｎ、σ、ｍの算出を行った。結果を表１、および表２に示す。
【００４２】
【表１】
【表２】
ここで、表１で示された各試料に対する各パラメータρ0（ここではｌｏｇρ0）、ｎ、σ、ｍの算出結果を基に作成された、各パラメータの劣化時間依存性基準曲線を図１０に示す。図１０において、横軸は加速試験における処理時間であり、劣化時間に相当する。縦軸は各パラメータρ0（ここではｌｏｇρ0）、ｎ、σ、ｍを示す。また、図１０には、表１の各パラメータの算出結果も合わせて示している。図１０において、便宜上の寿命しきい値を、ｌｏｇρ0＝７．７、ｎ＝５．８、σ＝１６、ｍ＝４７に設定する。
【００４５】
次に、図１０に示された各パラメータの劣化時間依存性基準曲線上に、表２で示された実機における各部位に対する各パラメータρ0（ここではｌｏｇρ0）、ｎ、σ、ｍの算出結果を重ねる。重ねて記載された図が図１１である。図１１には、図１０の寿命しきい値も合わせて示す。
【００４６】
図１１において、実機における各部位の平均劣化時間の値、あるいは各部位の劣化時間の最大値を各部位における劣化時間の評価値とし、例えば最も劣化の激しいい部位（ここでは丸１）の劣化時間の評価値を寿命しきい値と比較して寿命を判定する。あるいは上記劣化時間の評価値を基に、最も劣化の激しいい部位（ここでは丸１）について、その余寿命を算出する。
【００４７】
余寿命の算出方法は、図１１を用いて実施の形態１と同様にして行う。即ち、ｔmを余寿命、ｔRを測定した受配電設備の実使用時間、ｔd’を劣化時間依存性基準曲線において寿命しきい値となる劣化時間または劣化時間に相当する時間、ｔc’を劣化時間依存性基準曲線において劣化の激しい部位における劣化時間の評価値または劣化時間の評価値に相当する時間としたとき、余寿命ｔmは
ｔm＝ｔR×［（ｔd’−ｔc’）／ｔc’］
となる。
図１１の場合、実使用時間１５年間の本実施の形態３の実機の余寿命は約４．７年となる。
【００４８】
なお、上記実施の形態３においては、寿命しきい値となるパラメータを、ｌｏｇρ0＝７．７、ｎ＝５．８、σ＝１６、ｍ＝４７に設定したが、この値に限定されるものでなくてもよい。
【００４９】
また、上記実施の形態３においては、劣化時間依存性基準曲線を４つのパラメータ（ｌｏｇρ0、ｎ、σ、ｍ）に対して作成し、測定された部位におけるこれら４つのパラメータの値を基に劣化時間依存性基準曲線上での劣化時間の評価値を求め、寿命あるいは余寿命を判定したが、パラメータはこれら４つに限定するものではなく、これらの内の複数のパラメータにより劣化時間の評価値を決めるようにしても良い。
また、劣化の最も激しい部位における劣化時間の評価値を用いて、寿命あるいは余寿命を判定したが、任意の部位の評価値を用いても良い。
【００５０】
また、上記各実施の形態においては、受配電設備における寿命診断または余寿命の算出を行うものを示したが、固体絶縁材料の絶縁診断を行う際にも、上記と同様の方法により診断を行うようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、受配電設備を構成する主回路部分に用いられる固体絶縁材料の表面電気抵抗率、または上記主回路部分に設けられ、上記固体絶縁材料と同等材料から成るセンサ部の表面電気抵抗率を測定する第１ステップ、予め受配電設備の実使用時間または実使用時間に相当する時間毎に測定された、表面電気抵抗率測定環境の相対湿度をパラメータとした表面電気抵抗率の測定値を基に湿度依存性基準曲線を作成する第２ステップ、および上記湿度依存性基準曲線と第１ステップで測定された上記表面電気抵抗率との比較により受配電設備の寿命を判定、または受配電設備の余寿命を算出する第３ステップを備えたので、受配電設備の寿命診断が容易に、しかも高精度で行えるため、設備の異常による事故の発生を未然に防ぐことができるばかりでなく、設備の効率良い更新を行うことができる。
【００５３】
また、この発明によれば、上記寿命診断方法において、余寿命を次式より求めたので、余寿命を容易に、定量的かつ高精度で求められる効果がある。
ｔm＝ｔR×［（ｔd−ｔc）／ｔc］
ここで、ｔmは余寿命、ｔRは測定した受配電設備の実使用時間、ｔdは予め測定された表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線において寿命と判定されるしきい値曲線の実使用時間または実使用時間に相当する時間、ｔcは測定された表面電気抵抗率の、上記表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線中における位置を実使用時間または実使用時間に相当する時間に換算して示す換算時間である。
【００５４】
また、この発明によれば、上記寿命診断方法において、表面電気抵抗率測定環境の相対湿度が８０％において表面電気抵抗率が１０9Ωの場合、寿命であると判定したので、寿命を測定環境に係わらず、的確に診断できる効果がある。
【００５５】
また、この発明によれば、受配電設備を構成する主回路部分に用いられる固体絶縁材料の表面電気抵抗率、または上記主回路部分に設けられ、上記固体絶縁材料と同等材料から成るセンサ部の表面電気抵抗率を、表面電気抵抗率測定環境の相対湿度をパラメータとして測定する第１ステップ、測定された上記表面電気抵抗率の湿度依存性曲線をガウス分布関数により表し、上記ガウス分布関数中の複数のパラメータを算出する第２ステップ、予め受配電設備の実使用時間または実使用時間に相当する時間毎に測定された、表面電気抵抗率測定環境の相対湿度をパラメータとした表面電気抵抗率の測定値を基に、表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線をガウス分布関数により表し、上記ガウス分布関数を基に、上記ガウス分布関数中の複数のパラメータの劣化時間依存性基準曲線を作成する第３ステップ、および上記複数のパラメータの劣化時間依存性基準曲線上での、第１ステップで測定された上記表面電気抵抗率に対する上記複数のパラメータの位置を基に、受配電設備の寿命を判定、または受配電設備の余寿命を算出する第４ステップを備えたので、複数のパラメータにより寿命または余寿命の判定を行うため、より精度の高い診断を行うことができる効果がある。
【００５６】
また、この発明によれば、上記寿命診断方法において、余寿命を次式より求めるので、余寿命を容易に、定量的かつ高精度で求められる効果がある。
ｔm＝ｔR×［（ｔd’−ｔc’）／ｔc’］
ここで、ｔmは余寿命、ｔRは測定した受配電設備の実使用時間、ｔd’は劣化時間依存性基準曲線において設定された寿命しきい値となる劣化時間または劣化時間に相当する時間、ｔc’は第１ステップで測定された表面電気抵抗率に対する複数のパラメータの、上記劣化時間依存性基準曲線上における位置から得られる劣化時間の評価値または劣化時間の評価値に相当する時間である。
【００５７】
また、この発明によれば、上記寿命診断方法において、表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線は、予め受配電設備の実使用時間または実使用時間に相当する時間毎に、表面電気抵抗率測定環境の相対湿度をパラメータとして測定された表面電気抵抗率の測定値を満足する上記式（１）で示すガウス分布関数で表されているので、より的確な診断が可能となる効果がある。
【００５８】
また、この発明によれば、上記寿命診断方法において、くし型電極を用いて表面電気抵抗率を測定したので、表面電気抵抗率が小面積で精度良く測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係わる寿命診断用センサを示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係わる表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線を示す図である。
【図３】 加速劣化試料における表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線を示す図である。
【図４】 電力設備として使用中の受配電設備Ａ〜Ｅにおける表面電気抵抗率の測定値を図３の湿度依存性基準曲線と共に示す図である。
【図５】 加速劣化試料Ｆ〜Ｊにおける表面電気抵抗率の測定値を図３の湿度依存性基準曲線と共に示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２に係わるガウス分布関数上における複数のパラメータを示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態２に係わる表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態３に係わる表面電気抵抗率の湿度依存性基準曲線を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態３に係わる表面電気抵抗率の湿度依存性曲線を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態３に係わる複数のパラメータの劣化時間依存性基準曲線を示す図である。
【図１１】 電力設備として使用中の受配電設備の各部位における表面電気抵抗率の測定値を図１０の劣化依存性基準曲線と共に示す図である。
【図１２】 従来の機器診断方法を示す図である。
【図１３】 従来の機器診断方法を説明する図である。
【符号の説明】
１ 寿命診断用センサ、１ａ 基材、１ｂ くし型電極、２ 固体絶縁組織。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a life diagnosis method for power receiving and distribution equipment used as power equipment.
[0002]
[Prior art]
If power distribution facilities are used for many years even under normal circumstances, deterioration will progress and in some cases there is a risk of a major accident. For this reason, in general, periodic device diagnosis is performed.
As a conventional device diagnosis method, for example, an evaluation method based on a point system based on “Distribution panel aging evaluation table” shown in FIG. 12 (“Consideration of Reliability of Long-Term Substation Equipment”, Japan Electrical Manufacturers' Association, 1999) Etc. are adopted. Then, as shown in “Distribution Board Equipment Configuration Diagram” (same as above) in FIG. 13, a defective portion is detected from the evaluation result by the above evaluation table, and if it corresponds to “repair system”, it is repaired and the equipment continues. Used. However, the problem is when an “unrepairable” abnormality is detected. In this case, it is usually determined that the device main body is at the end of its life and the equipment is updated to a new one.
[0003]
In FIG. 13, the main parts of the “non-repair system” are the “housing part” and the “main circuit part”, but the “housing part” can be roughly detected by visual observation. However, it is difficult to detect an abnormality in the “main circuit portion”. In particular, when it relates to an insulating material, it can be detected with the naked eye only after an accident has occurred, for example, “generation of carbides”, and its precursor cannot be grasped.
[0004]
As the mechanism of the accident occurrence, for example, “Progress of fouling” → “Progress of moisture absorption” → “Insulation resistance decrease” → “Tracking occurrence” → “Partial discharge” → “Creeping flash” → “Air discharge” → “Short circuit” "Ground fault" is generally well known.
Therefore, based on the above mechanism as a diagnostic method for grasping the sign of the occurrence of an accident in the “main circuit part”, electromagnetic wave detection, discharge pulse current, discharge sound detection, ozone gas detection, leakage current detection, partial discharge ( A method of comprehensively determining data measured by a method such as an electrical or mechanical measurement or a gas checker, or a method of measuring an insulation resistance in a simple manner has been adopted.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional method for diagnosing power receiving / distributing equipment has been performed as described above, and the conventional methods as shown in FIGS. 12 and 13 have a problem that the time required for diagnosis is long and the cost is high. Further, the above-described diagnostic method based on electromagnetic wave detection, measurement of discharge pulse current, etc. has a problem that the accuracy of diagnosis is low. Further, these methods can cope with “abnormality diagnosis” of the device, but there is a problem that it is not possible to cope with the device life diagnosis such as “judgment of life” and “calculation of remaining life”.
[0006]
As used herein, “determining the life of a device” means that there is a high probability that the device will not operate normally (occurrence of an abnormality) due to long-term deterioration of the device under normal use. “Calculation” means calculating the estimated remaining time until the end of the service life.
[0007]
As for “judgment of life” and “calculation of remaining life” of a device, there is a method disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-326429. This method detects the temperature distribution of an insulated device in operation without contact, diagnoses the aging state of this insulated device from the detected temperature distribution and the known thermal degradation characteristics of the insulation, and diagnoses the life In addition, the partial discharge current flowing through the ground line of the insulated equipment in the operating state is detected in a non-contact manner, and the discharge deterioration state is diagnosed by comparison with the known discharge deterioration characteristics, and based on these diagnosis results The remaining life of the insulation equipment is judged.
[0008]
However, this method also changes the measurement data greatly depending on the surrounding environment at the time of diagnosis (for example, temperature, humidity, etc.). Therefore, if data processing for correcting it with high accuracy is repeated, the diagnosis cost becomes extremely expensive. For example, it is expected to be effective in factories that use many devices such as tens to hundreds, but is not suitable for general facilities (using one to several devices). Was the way.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a simple and high-accuracy new life diagnosis method for preventing accidents during the use of power distribution equipment. Objective. In particular, it is an object of the present invention to provide a life diagnosis method capable of accurately and easily calculating the remaining life for predicting the life of a device or predicting the update time of a device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The life diagnosis method of the power receiving and distributing equipment of the present invention, A first step of measuring a surface electrical resistance of a solid insulating material used in a main circuit portion constituting a power distribution facility or a surface electrical resistance of a sensor unit provided in the main circuit portion and made of a material equivalent to the solid insulating material. Humidity dependence standard based on the measured value of surface electrical resistivity measured using the relative humidity of the surface electrical resistivity measurement environment as a parameter, measured in advance for the actual usage time or the actual usage time of the power distribution equipment The second step of creating a curve, and determining the life of the power receiving / distributing equipment by comparing the humidity dependence reference curve with the surface electrical resistivity measured in the first step, or calculating the remaining life of the power receiving / distributing equipment With the third step Is.
[0012]
Moreover, the life diagnosis method of the power distribution equipment of this invention calculates | requires the remaining life from the following Formula in the said life diagnosis method.
t m = T R × [(t d -T c ) / T c ]
Where t m Is the remaining life, t R Is the measured actual usage time of power distribution equipment, t d Is the actual use time of the threshold curve determined as the lifetime in the humidity dependence reference curve of the surface electrical resistance measured in advance, or a time corresponding to the actual use time, t c Is a conversion time indicating the position of the measured surface electric resistance in the humidity dependence reference curve of the surface electric resistance converted into an actual use time or a time corresponding to the actual use time.
[0013]
Moreover, the life diagnosis method of the power distribution facility according to the present invention is the above life diagnosis method, wherein the surface electrical resistivity is 10 when the relative humidity of the surface electrical resistance measurement environment is 80%. 9 In the case of Ω, it is determined that the lifetime is reached.
[0014]
Further, the life diagnosis method of the power receiving and distributing equipment of the present invention is equivalent to the solid insulating material provided on the surface electrical resistivity of the solid insulating material used in the main circuit part constituting the power receiving and distributing equipment or the main circuit part. A first step of measuring the surface electrical resistivity of the sensor unit made of the material using the relative humidity of the surface electrical resistivity measurement environment as a parameter, a humidity dependence curve of the measured surface electrical resistivity expressed by a Gaussian distribution function, Second step of calculating a plurality of parameters in the Gaussian distribution function, the relative humidity of the surface electrical resistivity measurement environment measured in advance for each time corresponding to the actual usage time or the actual usage time of the power receiving and distribution equipment as a parameter Based on the measured surface electrical resistivity, the humidity dependence reference curve of the surface electrical resistivity is expressed by a Gaussian distribution function, and based on the Gaussian distribution function, the Gaussian distribution A third step of creating a degradation time dependence reference curve of a plurality of parameters in the function, and the surface electrical resistivity measured in the first step on the degradation time dependence reference curve of the plurality of parameters Based on the positions of the plurality of parameters, a fourth step of determining the life of the power receiving / distributing equipment or calculating the remaining life of the power receiving / distributing equipment is provided.
[0015]
Moreover, the life diagnosis method of the power distribution equipment of this invention calculates | requires the remaining life from the following Formula in the said life diagnosis method.
t m = T R × [(t d '-T c ') / T c ']
Where t m Is the remaining life, t R Is the measured actual usage time of power distribution equipment, t d 'Is a deterioration time that is a life threshold set in the deterioration time dependence reference curve, or a time corresponding to the deterioration time, t c 'Is a time corresponding to the evaluation value of the deterioration time or the evaluation value of the deterioration time obtained from the position on the deterioration time dependency reference curve of the plurality of parameters for the surface electrical resistivity measured in the first step.
[0016]
Further, the life diagnosis method of the power distribution facility according to the present invention is the above-mentioned life diagnosis method, wherein the humidity dependence reference curve of the surface electrical resistivity is preliminarily stored every time corresponding to the actual use time or the actual use time of the power distribution device. It is expressed by a Gaussian distribution function represented by the following equation that satisfies the measured value of the surface electrical resistivity measured using the relative humidity of the surface electrical resistivity measurement environment as a parameter.
[Expression 2]
[0017]
The life diagnosis method for power receiving and distribution equipment according to the present invention is a method in which surface electrical resistance is measured using a comb electrode in each of the life diagnosis methods.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention finds that there is a quantitative correlation between the deterioration of the power receiving and distribution equipment and the surface deterioration of the solid insulating material used in the main circuit portion constituting the equipment. By detecting the surface deterioration of the solid insulating material by measuring the surface electric resistance, “life determination” and “calculation of remaining life” of the power receiving and distribution equipment main body are performed.
[0019]
The solid insulating material according to the present invention is an insulator or a shielding plate for supporting a conductor for receiving and delivering electric power, for example, a paper phenol resin laminated plate, a polyester resin molded product containing an inorganic material, and a diallyl phthalate resin molded product. Product, epoxy resin cast product, etc.
In order to measure the surface electrical resistance of these solid insulating materials, it is necessary to attach a conductor as a measurement electrode to the surface of the material. The conductor is attached to the surface between the electrodes (conductors) of the insulating material. It is necessary not to change the distance. For this purpose, a sensor made of an equivalent material having the same composition as the material may be used.
[0020]
FIG. 1 is a diagram showing a life diagnosis sensor used in the life diagnosis method according to
[0021]
As described above, the deterioration mechanism of equipment includes fouling and deterioration of the insulating material itself, but the amount of ions on the surface of the material should increase as a result of surface fouling. Total amount of ions contributing to conduction (Σμ eff The background of the present invention is to diagnose the deterioration of the insulating material by detecting N) and to diagnose the life of the device.
That is, the total amount of ions contributing to conduction (Σμ eff ・ N)
[0022]
Here, it should be noted that μ eff However, the above diagnosis should be possible if the humidity in the measurement environment is suppressed as a parameter.
[0023]
Another specific problem is to set a “threshold value” for determining the lifetime of the device. For this, the surface electrical resistivity is 10 when the relative humidity of the surface electrical resistance measurement environment is 80%. 9 Ω.
Here, the surface electrical resistivity is a resistance value when W / L = 1. As shown in FIG. 1B, W is the width of the electrode (the length of the opposing electrode portion), and L is the distance between the electrodes.
[0024]
The above “threshold” is set for general-purpose devices used in normal environments. Separately when used in special environments (for example, high temperature and high humidity). Threshold value (for example, surface electrical resistivity is 10 Ten Needless to say, it is necessary to provide Ω).
[0025]
In addition, as a method for carrying out the diagnosis specifically, the measured value of the surface electrical resistivity measured using the sensor in the power distribution facility to be diagnosed and the humidity of the surface electrical resistivity measured in advance. It is preferable to use a fitting method with a dependency reference curve.
[0026]
An example of the humidity dependence reference curve of the surface electrical resistivity according to the present invention is shown in FIG. This curve can be obtained, for example, by simulating deterioration of an insulating material in an actual machine and accelerated deterioration, and the same humidity dependence reference curve of the surface electrical resistivity can be obtained regardless of the insulating material. In FIG. 2, each curve corresponds to a predetermined time (t = t) according to the acceleration deterioration. 0 , T 1 ... t Five ) Humidity dependence reference curve T of surface electrical resistivity measured every time 0 , T 1 ... T Five It is. Of these curves, the curve T Four Is a threshold curve T for judging the life of equipment when power distribution equipment is used in a normal environment. d It is a curve obtained based on the surface electrical resistivity when the relative humidity is 80%.
On the other hand, actual use time t R The surface resistivity of the actual machine was measured using relative humidity as a parameter, and the measured value c 1 , C 2 , C Three Is the threshold curve T d Above or above threshold curve T d If it is below, that is, below the threshold value, it is determined that the lifetime is reached.
Further, the remaining life is calculated as follows using the humidity dependence reference curve of the surface electrical resistivity shown in FIG. That is, the measured value c 1 , C 2 , C Three Humidity dependence curve T of surface electrical resistivity obtained c And the humidity dependence reference curve T of the surface electrical resistivity obtained in advance. 0 , T 1 ... T Five And curve T c Is the reference curve T 0 , T 1 ... T Five When fitting to the curve T in the reference curve c The position of the reference curve T 0 , T 1 ... T Five Time corresponding to (t = t 0 , T 1 ... t Five ) And estimate by conversion. This estimated time (converted time) is t c And threshold curve T d The time corresponding to d Then, the remaining life t m Is
t m = T R × [(t d -T c ) / T c ]
It becomes. t R Is the actual usage time of the power distribution facility measured as described above.
[0027]
In the present embodiment, the humidity dependence reference curve of the surface electrical resistivity is obtained in advance by an acceleration test, and each reference curve T 0 , T 1 ... T Five Time t corresponding to 0 , T 1 ... t Five , And threshold curve T d Time t corresponding to d Was the elapsed time when simulated by the above acceleration test, but the humidity dependence reference curve of the surface electrical resistivity may be obtained directly from the actual usage time of the actual power distribution equipment, Each reference curve T may be obtained by other simulation tests. 0 , T 1 ... T Five Time t corresponding to 0 , T 1 ... t Five , And threshold curve T d Time t corresponding to d Is the actual use time or a time corresponding to the actual use time, and as a result, the above-mentioned t c , T d Is the actual use time or a time corresponding to the actual use time.
[0028]
The life diagnosis method of the first embodiment will be specifically described.
Paper phenolic resin laminate (PL-PEM: 3mm x 100mm x 100mm) is exposed to 1N nitric acid aqueous solution at room temperature for 0.5 days, 1, 2, 4 and 6 days at 100 ° C for 1 hour After drying, a comb-shaped electrode having the same shape as in FIG. 1B was vacuum-deposited with gold (W / L = 2290, L = 0.2 mm). The number of samples was 4 each. For these samples, the surface electrical resistivity was measured in a constant temperature and humidity chamber (20 ° C., 5% to 85%). For the measurement, a minute ammeter (HP-4140B) was used, and a 1 minute value was adopted at a DC applied voltage of 10V. FIG. 3 shows the measured values of the surface electrical resistivity (here, logarithm of surface electrical resistivity) of each sample at a humidity of 5% to 85%. FIG. 3 also shows a curve created by smoothly connecting the measured values for each sample. The curve obtained in FIG. 3 is a humidity-dependent reference curve of surface electrical resistivity according to the present invention.
[0029]
Here, the measured surface electrical resistivity is 10 Ten About the sample which showed the value below (omega | ohm), when alternating current electrical conductivity measurement (at 400 Hz using HP-4274A) was also performed, the said measured surface
[0030]
A comb-shaped electrode was vacuum-deposited on the surface of each insulating material of the power distribution facilities A to E in use as power facilities in the same manner as described above, and surface electrical resistivity was measured similarly using relative humidity as a parameter. The results are shown in FIG.
FIG. 4 also shows the humidity dependence reference curve of FIG. 3 above, but the surface electrical resistivity of any power distribution equipment A to E tends to follow this reference curve, and the validity of the reference curve itself is shown. Sex was confirmed.
Moreover, since all the power distribution facilities A to E are located above the threshold curve, it was determined that none of the power distribution facilities A to E reached the end of their life.
[0031]
Moreover, since the actual usage time of the power distribution facilities A to E was 6 months, 1 year, 2 years, 5 years and 10 years, the remaining life t m As described above, can be obtained using the following equation.
t m = T R × [(t d -T c ) / T c ]
Where t m Is the remaining life, t R Is the measured actual usage time of power distribution equipment, t d Is the usage time for the threshold curve (here 4 days), t c Is the conversion time of the usage time converted when fitting the measured surface electrical resistivity into the humidity dependence reference curve. For example, in FIG. 1 Is converted to 3 days.
Applying the above formula to power distribution equipment E (
t m = 10 × [(4-3) / 3]
≒ 3
It becomes. Similarly, the remaining lifetimes of the power distribution facilities A to E are calculated as 20 years, 19 years, 18 years, 7 years, and 3 years, respectively.
[0032]
Using the same paper phenolic resin laminate (PL-PEM) as above, IEC-Publ. In accordance with 587 (The Institute of Electrical Engineers of Japan, II part 305, 1989), an accelerated deterioration test was performed. The accelerated deterioration was performed by applying a voltage of 1.0 kV while repeating humidification and drying with a 0.001N nitric acid aqueous solution. Under this condition, the tracking elongation reached about ½ after 30 days of accelerated deterioration. Sampling was performed on the 5th, 10th, 15th, 20th, and 25th stages, respectively. The sample names are F to J, respectively.
[0033]
Comb electrodes were deposited in the same manner as described above, and surface electrical resistivity was measured in the same manner as described above under the conditions of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 45%. The measurement results are shown in FIG.
As seen in FIG. 5, Sample I (20-day degradation) was on the threshold curve, and Samples I and J were determined to have a lifetime. Moreover, it became clear that a lifetime is 20 days from a new article in the said environment.
Moreover, when the remaining lifetimes of the samples F to H are obtained from the above formula from FIG. 5, they are about 15 days (F: sampling 5 days), 10 days (G: sampling 10 days), 5 days (H: sampling 15), respectively. Day)), which coincided with the actual remaining life.
[0034]
In each of the samples A to J, when measuring the surface electrical resistivity of a sample such as a power receiving / distributing facility, a comb-type electrode is directly deposited on the surface of an insulating material that has already been deteriorated to obtain the surface electrical resistivity. As shown in FIG. 1, as shown in FIG. 1, a power receiving / distribution facility or the like is used from a new state where the
[0035]
In the first embodiment, the humidity dependence reference curve T of the surface electrical resistivity shown in FIG. 0 , T 1 ... T Five As shown in Fig. 3, the humidity dependence reference curve of the surface electrical resistivity is created by simulating the deterioration of the insulation material in the actual machine and smoothly connecting the measured values obtained according to the accelerated deterioration. The life of the power distribution facility was determined by comparing the created reference curve and the surface electrical resistivity of the power distribution facility to be diagnosed, or the remaining life of the power distribution facility was calculated for each sample. Obtain a mathematical formula that satisfies each measurement value obtained, and use the curve represented by this mathematical formula as a humidity-dependent reference curve for surface electrical resistivity. The lifetime of the power receiving / distributing equipment may be determined by comparing with the resistivity, or the remaining life of the power receiving / distributing equipment may be calculated.
In the second embodiment, Gaussian (Gaussian distribution function) represented by the following equation is an equation that satisfies each measurement value, and the curve represented by this equation is a curve corresponding to the humidity dependence reference curve of the surface electrical resistivity. It is what.
[0036]
[Equation 3]
Where ρ is the surface resistivity and ρ 0 Is the surface resistivity at 100% humidity, n is the logarithmic change rate of the surface electrical resistivity at 0 to 100% humidity, m is the humidity at which ρ takes an average value, and σ is the deviation from the average humidity at m , H is humidity. FIG. 6 shows the above ρ (here, log ρ), ρ 0 (Here log ρ 0 ), N, [sigma], m, and h are diagrams showing a Gaussian distribution function.
[0038]
FIG. 7 shows the result of fitting the measured values shown in FIGS. 3 and 4 of the first embodiment with the Gaussian distribution function. A thin line is a Gaussian distribution function for fitting to the acceleration deterioration data shown in FIG. 3, and a thick line is a Gaussian distribution function for fitting to the actual machine data shown in FIG. The humidity dependence reference curve represented by the Gaussian distribution function in FIG. 7 shows the same behavior as the humidity dependence reference curve shown in the first embodiment. Based on the reference curve obtained in FIG. 7, it is possible to diagnose the life of the power receiving / distributing equipment or calculate the remaining life by the same method as in the first embodiment.
[0039]
A life diagnosis method according to the third embodiment will be described.
Surface accelerated degradation by exposing a polyester resin molded article (BMC plate) as an insulating material to a vapor of 1N nitric acid aqueous solution at room temperature for 1, 2, 3, 4 days at room temperature in the same manner as in the first embodiment. The humidity dependence of the surface electrical resistivity was measured for the prepared samples, and the measurement results were fitted with a Gaussian distribution function. The results are shown in FIG. FIG. 8 also shows the measurement result of the untreated sample and the measurement result of the sample subjected to surface accelerated deterioration by exposure to the vapor of 2N nitric acid aqueous solution for one day. As in the case of the second embodiment, it can be seen that the Gaussian distribution function and the measurement result are well fitted.
[0040]
Next, for the deteriorated insulating material (BMC board) mounted on the power distribution equipment (15-year-old product) in use as power equipment, the humidity dependence of the surface electrical resistivity is measured by changing the sampling position. In the same manner as described above, the measurement results were fitted with a Gaussian distribution function. The results are shown in FIG. FIG. 9 also shows the measurement results and remeasured values of the undegraded insulating material (BMC plate). It can be seen that the humidity dependence curve shown in FIG. 9 is a curve similar to the accelerated deterioration behavior shown in FIG.
[0041]
Next, for each curve obtained in FIGS. 8 and 9, the parameter ρ in the Gaussian distribution function is used. 0 (Here log ρ 0 ), N, σ, and m were calculated. The results are shown in Table 1 and Table 2.
[0042]
[Table 1]
[Table 2]
Here, each parameter ρ for each sample shown in Table 1 0 (Here log ρ 0 ), N, σ, m based on the calculation results of deterioration time dependence of each parameter created based on the calculation results are shown in FIG. In FIG. 10, the horizontal axis represents the processing time in the acceleration test and corresponds to the deterioration time. The vertical axis represents each parameter ρ 0 (Here log ρ 0 ), N, σ, m. FIG. 10 also shows the calculation results of each parameter in Table 1. In FIG. 10, the life threshold value for convenience is defined as log ρ. 0 = 7.7, n = 5.8, σ = 16, m = 47.
[0045]
Next, on the degradation time dependence reference curve of each parameter shown in FIG. 10, each parameter ρ for each part in the actual machine shown in Table 2 is displayed. 0 (Here log ρ 0 ), N, σ, and m are overlapped. FIG. 11 is a diagram described in a superimposed manner. FIG. 11 also shows the life threshold value of FIG.
[0046]
In FIG. 11, the value of the average deterioration time of each part in the actual machine or the maximum value of the deterioration time of each part is used as the evaluation value of the deterioration time in each part. For example, the deterioration of the part with the highest deterioration (here, circle 1) The lifetime is determined by comparing the time evaluation value with the lifetime threshold. Alternatively, based on the evaluation value of the deterioration time, the remaining life is calculated for the portion (here, circle 1) that is most deteriorated.
[0047]
The remaining life calculation method is performed in the same manner as in the first embodiment with reference to FIG. That is, t m The remaining life, t R Actual usage time of power distribution equipment that measured d 'Is a deterioration time that is a life threshold in the deterioration time dependence reference curve, or a time corresponding to the deterioration time, t c When 'is defined as an evaluation value of deterioration time or a time corresponding to an evaluation value of deterioration time in the deterioration time-dependent reference curve, the remaining life t m Is
t m = T R × [(t d '-T c ') / T c ']
It becomes.
In the case of FIG. 11, the remaining life of the actual machine of the third embodiment with an actual use time of 15 years is about 4.7 years.
[0048]
In the third embodiment, the parameter serving as the lifetime threshold is log ρ. 0 = 7.7, n = 5.8, σ = 16, and m = 47 are set, but the present invention is not limited to this value.
[0049]
In the third embodiment, the deterioration time dependence reference curve is represented by four parameters (log ρ 0 , N, σ, m), and determine the evaluation value of the deterioration time on the deterioration time dependence reference curve based on the values of these four parameters at the measured part, and determine the life or remaining life However, the parameters are not limited to these four, and the evaluation value of the deterioration time may be determined by a plurality of parameters among them.
Further, although the lifetime or the remaining lifetime is determined using the evaluation value of the degradation time at the most severely deteriorated portion, the evaluation value of an arbitrary portion may be used.
[0050]
In each of the above-described embodiments, the life diagnosis or calculation of the remaining life in the power receiving / distribution equipment is shown. However, when performing the insulation diagnosis of the solid insulating material, the diagnosis is performed by the same method as described above. You may do it.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, A surface electrical resistivity of a solid insulating material used in a main circuit part constituting a power distribution facility or a surface electrical resistivity of a sensor unit provided in the main circuit part and made of a material equivalent to the solid insulating material is measured. 1 step, depending on the humidity based on the measured value of surface electrical resistivity measured using the relative humidity of the surface electrical resistivity measurement environment as a parameter, measured in advance for each time corresponding to the actual usage time or actual usage time of the power distribution equipment Determining the life of the power receiving and distributing equipment by comparing the humidity dependence reference curve and the surface electrical resistivity measured in the first step, or determining the remaining life of the power receiving and distributing equipment. With a third step to calculate So the life of power distribution equipment Diagnosis However, since it can be performed easily and with high accuracy, it is possible not only to prevent the occurrence of an accident due to the abnormality of the facility, but also to efficiently update the facility.
[0053]
According to the present invention, since the remaining life is obtained from the following equation in the life diagnosis method, there is an effect that the remaining life can be easily obtained quantitatively and with high accuracy.
t m = T R × [(t d -T c ) / T c ]
Where t m Is the remaining life, t R Is the measured actual usage time of power distribution equipment, t d Is the actual use time of the threshold curve determined as the lifetime in the humidity dependency reference curve of the surface electrical resistivity measured in advance, or the time corresponding to the actual use time, t c Is a conversion time indicating the position of the measured surface electrical resistivity in the humidity dependence reference curve of the surface electrical resistivity in terms of the actual use time or a time corresponding to the actual use time.
[0054]
According to the invention, in the life diagnosis method, the surface electrical resistivity is 10 when the relative humidity of the surface electrical resistivity measurement environment is 80%. 9 In the case of Ω, since it is determined that the lifetime is reached, there is an effect that the lifetime can be accurately diagnosed regardless of the measurement environment.
[0055]
Further, according to the present invention, the surface electrical resistivity of the solid insulating material used in the main circuit part constituting the power distribution facility, or the sensor part made of the same material as the solid insulating material provided in the main circuit part. The first step of measuring the surface electrical resistivity with the relative humidity of the surface electrical resistivity measurement environment as a parameter, the humidity dependence curve of the measured surface electrical resistivity is represented by a Gaussian distribution function, Second step of calculating a plurality of parameters, surface electrical resistivity of the surface electrical resistivity measurement environment measured in advance for each time corresponding to the actual usage time or the actual usage time of the power distribution facility using the relative humidity of the surface electrical resistivity measurement environment as a parameter Based on the measured values, the humidity dependence reference curve of the surface resistivity is expressed by a Gaussian distribution function, and based on the Gaussian distribution function, a plurality of parameters in the Gaussian distribution function are expressed. A third step of creating a deterioration time dependence reference curve of the meter, and positions of the plurality of parameters with respect to the surface electrical resistivity measured in the first step on the deterioration time dependence reference curve of the plurality of parameters; Based on the above, the fourth step of determining the life of the power receiving / distributing equipment or calculating the remaining life of the power receiving / distributing equipment is provided. There are effects that can be performed.
[0056]
Further, according to the present invention, in the above life diagnosis method, since the remaining life is obtained from the following equation, there is an effect that the remaining life can be easily obtained quantitatively and with high accuracy.
t m = T R × [(t d '-T c ') / T c ']
Where t m Is the remaining life, t R Is the measured actual usage time of power distribution equipment, t d 'Is a deterioration time that is a life threshold set in the deterioration time dependence reference curve, or a time corresponding to the deterioration time, t c 'Is a time corresponding to the evaluation value of the deterioration time or the evaluation value of the deterioration time obtained from the position on the deterioration time dependency reference curve of the plurality of parameters for the surface electrical resistivity measured in the first step.
[0057]
Further, according to the present invention, in the life diagnosis method, the humidity dependence reference curve of the surface electrical resistivity is measured in advance for each time corresponding to the actual usage time or the actual usage time of the power receiving and distribution equipment. Since it is represented by the Gaussian distribution function represented by the above formula (1) that satisfies the measured value of the surface electrical resistivity measured using the relative humidity of the environment as a parameter, there is an effect that a more accurate diagnosis is possible.
[0058]
In addition, according to the present invention, in the above life diagnosis method, the surface electrical resistivity is measured using the comb-type electrode, so that the surface electrical resistivity can be accurately measured with a small area.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a life diagnosis sensor according to
FIG. 2 is a diagram showing a humidity dependence reference curve of surface electrical resistivity according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a humidity dependence reference curve of surface electrical resistivity in an accelerated deteriorated sample.
4 is a diagram showing measured values of surface electrical resistivity in power receiving and distributing facilities A to E in use as power facilities, together with the humidity dependence reference curve of FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing measured values of surface electrical resistivity of accelerated deteriorated samples F to J together with the humidity dependence reference curve of FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram showing a plurality of parameters on a Gaussian distribution function according to
FIG. 7 is a diagram showing a humidity dependence reference curve of surface electrical resistivity according to
FIG. 8 is a diagram showing a humidity dependence reference curve of surface electrical resistivity according to
FIG. 9 is a diagram showing a humidity dependence curve of surface electrical resistivity according to
FIG. 10 is a diagram showing a deterioration time dependence reference curve of a plurality of parameters according to
11 is a diagram showing measured values of surface electrical resistivity in each part of the power receiving and distributing equipment in use as power equipment, together with the deterioration dependence reference curve of FIG.
FIG. 12 is a diagram showing a conventional device diagnosis method.
FIG. 13 is a diagram for explaining a conventional device diagnosis method.
[Explanation of symbols]
1 Sensor for life diagnosis, 1a base material, 1b comb-shaped electrode, 2 solid insulation structure.
Claims (7)
ｔm＝ｔR×［（ｔd−ｔc）／ｔc］
ここで、ｔmは余寿命、ｔRは測定した受配電設備の実使用時間、ｔdは予め測定された表面電気抵抗の湿度依存性基準曲線において寿命と判定されるしきい値曲線の実使用時間または実使用時間に相当する時間、ｔcは測定された表面電気抵抗の、上記表面電気抵抗の湿度依存性基準曲線中における位置を実使用時間または実使用時間に相当する時間に換算して示す換算時間である。Life diagnosis method of power distribution equipment according to claim 1, wherein the obtaining the following equation remaining life.
t m = t R × [(t d −t c ) / t c ]
Here, t m is the remaining life, t R is the actual use time of the power distribution facility of measurement, t d is the threshold curve is determined as the life in humidity dependence reference curve of surface electrical resistance measured in advance real The time corresponding to the use time or the actual use time, t c is the position of the measured surface electrical resistance in the humidity dependence reference curve of the surface electrical resistance converted into the actual use time or the time corresponding to the actual use time. It is the conversion time shown.
ｔm＝ｔR×［（ｔd’−ｔc’）／ｔc’］
ここで、ｔmは余寿命、ｔRは測定した受配電設備の実使用時間、ｔd’は劣化時間依存性基準曲線において設定された寿命しきい値となる劣化時間または劣化時間に相当する時間、ｔc’は第１ステップで測定された表面電気抵抗率に対する複数のパラメータの、上記劣化時間依存性基準曲線上における位置から得られる劣化時間の評価値または劣化時間の評価値に相当する時間である。The life diagnosis method for power distribution equipment according to claim 4, wherein the remaining life is obtained from the following equation.
t m = t R × [(t d '−t c ') / t c ']
Here, t m is the remaining life, t R is the measured actual use time of the power distribution equipment, and t d ′ is equivalent to the deterioration time or deterioration time that is the life threshold set in the deterioration time dependence reference curve. The time, t c ′, corresponds to the evaluation value of the deterioration time or the evaluation value of the deterioration time obtained from the position on the deterioration time dependence reference curve of the plurality of parameters for the surface electrical resistivity measured in the first step. It's time.
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