JP2018166164A - Molded transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モールド変圧器に関し、特に、モールド変圧器の劣化診断に関するものである。 The present invention relates to a molded transformer, and more particularly to a deterioration diagnosis of a molded transformer.
変圧器のコイルを絶縁性の樹脂でモールド成形したモールド変圧器において、光或いはX線を照射して劣化診断を行う技術がある。 There is a technique for performing deterioration diagnosis by irradiating light or X-rays in a molded transformer in which a coil of a transformer is molded with an insulating resin.
特許文献1には、光ファイバーを用いて波長の異なる2種類の光を変圧器のモールド樹脂に照射し、2波長間の反射吸光度差或いは反射吸光度比から劣化度を判定する技術が記載されている(実施例4参照)。
変圧器のモールドコイルには外観の美観を保つために塗装が施されている。この塗装は光及びX線を透過することができないため、コイルの劣化診断を行う際、塗装を剥がして行わなければならない。また、塗装を剥がすにもエメリー紙などによる機械的剥離では表面状態が変化する可能性があり、また、美観を保つことができないという課題がある。特許文献1には、塗装については何ら記載されていない。
The molded coil of the transformer is painted in order to maintain the appearance. Since this coating cannot transmit light and X-rays, the coating must be peeled off when performing the deterioration diagnosis of the coil. Moreover, there is a problem that the surface state may be changed by mechanical peeling with emery paper or the like, and the aesthetic appearance cannot be maintained even when the paint is peeled off.
本発明は、コイルの美観を保ちつつ、光やX線の照射による劣化診断を簡易に行えるようにすることを目的とする。 An object of the present invention is to make it possible to easily perform deterioration diagnosis by irradiation of light or X-rays while maintaining the beauty of a coil.
上記課題を解決するために、本発明では、モールドコイル製作時に予め非塗装部を作成し、その部分に外観向上や測定部位の目印などとしてシールを張り付ける。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, a non-coating portion is created in advance when a mold coil is manufactured, and a seal is attached to the portion as an appearance improvement or a mark of a measurement site.
本発明のモールド変圧器の一例を挙げるならば、鉄心と、絶縁性の樹脂でモールド成形したモールドコイルを備え、該モールドコイルの表面に塗装が施されたモールド変圧器であって、前記モールドコイルの表面の一部に非塗装部が設けられ、前記非塗装部に、シールが貼り付けられていることを特徴とするものである。 An example of the molded transformer of the present invention is a molded transformer comprising an iron core and a molded coil molded with an insulating resin, and the surface of the molded coil is coated, A non-painted portion is provided on a part of the surface of the sheet, and a seal is attached to the non-painted portion.
本発明によれば、簡易に光、X線等の照射による劣化診断ができるようになる。また、エメリー紙などで塗装を剥がさなくても劣化診断ができるため、コイルの外観美観を保つことができる。さらに、同一箇所での劣化診断が可能なため、経年傾向が観察しやすくなる利点がある。 According to the present invention, it is possible to easily perform deterioration diagnosis by irradiation with light, X-rays or the like. In addition, since the deterioration diagnosis can be performed without removing the paint with emery paper or the like, the appearance of the coil can be maintained. Furthermore, since deterioration diagnosis at the same location is possible, there is an advantage that an aging tendency can be easily observed.
以下、図面を用いて本発明のモールド変圧器の実施例を説明する。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。 Hereinafter, embodiments of the molded transformer of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in the drawings for explaining the embodiments, the same constituent elements are given the same names and symbols as much as possible, and the repeated explanation thereof is omitted.
図1に、本発明の実施例1のモールド変圧器の斜視図を示す。図1は、三相三脚構造のモールド変圧器100を示す。
In FIG. 1, the perspective view of the mold transformer of Example 1 of this invention is shown. FIG. 1 shows a molded
図において、符号1は鉄心を、符号2は各相のコイルを、符号3は上部金具を、符号4は下部金具を示す。コイル2は、一次巻線および二次巻線を巻回したコイルを、絶縁性の樹脂でモールド成形したものである。モールドコイル2の表面には外観の美観を保つなどのために塗料による塗装が施されている。
In the figure,
本実施例のモールド変圧器においては、モールドコイル2の塗装部6の一部に非塗装部7が設けられている。非塗装部7は、最大応力の発生しやすいコイルの上部のコーナー部(角部、R部)に配置する。非塗装部7の大きさは、X線照射スポットの直径が最大4mm程度であるため、直径10mm程度、すなわち直径4〜15mmとするのが好ましい。非塗装部7の形状は、光やX線を照射することから略円形が好ましく、楕円形や正方形でも良い。
In the molded transformer of the present embodiment, a
非塗装部7には、汚れ防止や美観を保つなどのために、非塗装部7を覆うようにシール(被覆部材)8を張り付ける。シール8は、劣化診断時に剥がし易いものが好ましい。
A seal (covering member) 8 is attached to the
モールド変圧器100の劣化診断時には、シール8を剥がし、非塗装部7に光やX線を照射することにより、コイルのモールド樹脂の劣化診断を行う。光やX線を用いることにより、モールド変圧器の動作状態で、劣化診断を行うことができる。光やX線を用いた劣化診断方法の詳細については、特許文献1や実施例6などに記載されている。
When diagnosing deterioration of the
本実施例によれば、モールドコイルの表面に非塗装部を設け、非塗装部を覆うようにシールを貼り付けたので、劣化診断時にシールを剥がすことにより、非塗装部に光やX線を照射して簡易に劣化診断を行うことができる。また、非塗装部にシールを貼り付けることにより、非塗装部の汚れを防ぐことができ、また、外観の美観を保つことができる。 According to the present embodiment, since the non-painted portion is provided on the surface of the mold coil and the seal is attached so as to cover the non-painted portion, light and X-rays are applied to the non-painted portion by removing the seal at the time of deterioration diagnosis. Irradiation makes it easy to diagnose deterioration. Further, by sticking the seal to the non-painted portion, it is possible to prevent the non-painted portion from being stained and to maintain the appearance of the appearance.
図2に、本発明の実施例2のモールド変圧器の斜視図を示す。実施例2では、非塗装部7に貼り付けるシールとして、サーモラベルのようなコイルの温度が分かるものを使用する。サーモラベル8aは、温度に応じて色が変わるものである。貼付け位置としては、樹脂の熱が溜まりやすく樹脂への熱応力が発生しやすい上部コーナー部とする。
In FIG. 2, the perspective view of the mold transformer of Example 2 of this invention is shown. In Example 2, as a sticker affixed to the
本実施例によれば、サーモラベルのようなコイルの温度が分かるシールを使用したので、実施例1の効果に加えて、モールド変圧器の動作時の温度を観測することができる。 According to the present embodiment, since the seal that knows the temperature of the coil, such as a thermo label, is used, in addition to the effects of the first embodiment, the temperature during operation of the molded transformer can be observed.
図3に、本発明の実施例3のモールド変圧器の正面図を示す。モールド変圧器の背面図も図3と同様である。実施例3では、各相のコイル2において、上部の4つのコーナー部(角部、R部)に非塗装部7を設ける。そして、実施例1と同様に、非塗装部7にシール8を貼り付ける。
In FIG. 3, the front view of the mold transformer of Example 3 of this invention is shown. The rear view of the mold transformer is also the same as FIG. In Example 3, in the
本実施例によれば、各相のコイルにおいて、上部の4つのコーナー部に非塗装部を設けたので、実施例1の効果に加えて、キュービクル内に変圧器を収納したときなど、コイルをどのように収納しても、光やX線を用いた劣化診断を行うことができる。 According to the present embodiment, since the non-painted portions are provided at the upper four corner portions in the coils of each phase, in addition to the effects of the first embodiment, when the transformer is housed in the cubicle, No matter how it is stored, deterioration diagnosis using light or X-rays can be performed.
図4に、本発明の実施例4のモールド変圧器の斜視図を示す。実施例4では、非塗装部7に貼り付けるシールとして、塗装部6の塗料の色とは異なる色のシール8bを使用する。塗料の色とは異なる色のシール8bを使用することにより、光やX線を照射する位置の特定が容易になる。
In FIG. 4, the perspective view of the mold transformer of Example 4 of this invention is shown. In the fourth embodiment, a
本実施例によれば、塗料の色とは異なる色のシールを使用することにより、実施例1の効果に加えて、劣化診断時に光やX線を照射する位置を容易に特定することができる。 According to the present embodiment, by using a seal having a color different from the color of the paint, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to easily specify the position where light or X-rays are irradiated during deterioration diagnosis. .
図5に、本発明の実施例5のモールド変圧器の斜視図を示す。実施例5では、非塗装部7に貼り付けるシールとして、透明なシール8cを使用する。透明なシールを使用することにより、シールを剥がすことなく、光やX線を使用した劣化診断を行うことができる。
In FIG. 5, the perspective view of the mold transformer of Example 5 of this invention is shown. In Example 5, a
本実施例によれば、非塗装部に貼り付けるシールとして透明なシールを使用することにより、実施例1の効果に加えて、劣化診断時にシールを剥がすことなく、光やX線を照射する劣化診断を行うことができる。 According to the present embodiment, by using a transparent seal as a seal to be affixed to the non-painted portion, in addition to the effects of the first embodiment, the deterioration of irradiating light or X-rays without removing the seal at the time of deterioration diagnosis Diagnosis can be made.
本発明のモールド変圧器について、診断方法の例を、実施例6として、詳細に説明する。 An example of a diagnostic method for the molded transformer of the present invention will be described in detail as Example 6.
(形態1)
図6は、本実施例のモールド変圧器の診断方法の一例を段階的に表すフローチャートである。
(Form 1)
FIG. 6 is a flowchart showing in a stepwise manner an example of the mold transformer diagnosis method of the present embodiment.
図6が示すように、本形態のモールド変圧器の診断方法は、診断に関する第1の工程(樹脂モールドの表層部にかかる応力の測定)、第2の工程(樹脂モールドの表層部にかかる応力の、通電部位との界面における応力への変換)、第3の工程(樹脂モールドの通電部位との界面における応力の、相当経過年数への変換)を含む。 As shown in FIG. 6, the mold transformer diagnosis method of the present embodiment includes a first step (measurement of stress applied to the surface layer portion of the resin mold) and a second step (stress applied to the surface layer portion of the resin mold). Conversion to stress at the interface with the energized part), and a third step (conversion of stress at the interface with the energized part of the resin mold into a corresponding elapsed time).
図6に示されるように、診断結果13を得るために、電気機器11および電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片12それぞれに対する解析や試験、測定を行う。なお、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片12は、実際に稼働する電気機器11から直接切り出してきた試験片でも構わないし、これと全く同じ化学成分、複合材組成をもち、別途製造した樹脂材料の試験片であっても構わない。なお、本実施例においては、電気機器11は、実施例1〜5で説明したモールド変圧器である。
As shown in FIG. 6, in order to obtain the
図6に示す11Aから11Cに至るフローは、電気機器11に対する有限要素法による数値解析に関するものであり、実際に電気機器を診断する前に行い、結果をデータベースに格納しておく。具体的に、電気機器のモデル化11Aでは、電気機器の部品構造を基に有限要素モデリングを行う。電気機器のモデル化11Aで作成したモデルの各要素に対して、電気機器11の各部位、例えば通電部位や樹脂モールドなどを実際に構成する材料の材料物性を入力する。ここで、材料物性とは、ヤング率やポアソン比などの力学物性、線膨張係数や熱伝導率などの熱物性である。
The flow from 11A to 11C shown in FIG. 6 relates to numerical analysis by the finite element method for the electric device 11, and is performed before actually diagnosing the electric device, and the result is stored in the database. Specifically, in the
熱応力解析11Bでは、電気機器のモデル化11Aで作成したモデルを用いて、電気機器11の熱応力解析を行う。このとき、電気機器11が通電負荷に曝されている状態を再現するため、モデル中の通電部位における電気抵抗と電圧を用いて、オームの法則から電流値を求め、次にジュールの法則から発熱量を求める。
In the thermal stress analysis 11B, the thermal stress analysis of the electrical device 11 is performed using the model created in the
この通電部位での発熱を考慮して、熱応力解析を行う。電気抵抗と電圧は、例えば通電部位がコイルの場合、コイルを構成する巻線の全長と、巻線の断面積から計算できる。熱応力解析11Bを実施すると、電気機器11が備える樹脂モールドにかかる応力の分布がわかる。得られた応力値には、通電部位の発熱が樹脂モールドに伝熱した際に生じる熱応力の他、樹脂モールドの形状に起因する残留応力も含まれる。 Thermal stress analysis is performed in consideration of heat generation at the energized portion. For example, when the energization site is a coil, the electrical resistance and voltage can be calculated from the total length of the windings constituting the coil and the cross-sectional area of the windings. When the thermal stress analysis 11B is performed, the distribution of stress applied to the resin mold included in the electrical device 11 can be found. The obtained stress value includes the residual stress resulting from the shape of the resin mold in addition to the thermal stress generated when the heat generated at the energized portion is transferred to the resin mold.
ここで、応力の分布とは、図7に示すように、通電部位21と電気絶縁用樹脂モールド22との界面部23から、樹脂モールドの表層部24に至るまでの各位置における応力の値を意味する。
Here, as shown in FIG. 7, the stress distribution is a value of stress at each position from the
図7は、応力の分布の模式図であり、分布から、界面部23にかかる応力S1と、表層部24にかかる応力S2をそれぞれ抽出する。図7では、表層部24にかかる応力S2が、界面部23にかかる応力S1よりも小さく示してあるが、表層部24にかかる応力S2が、界面部23にかかる応力S1よりも大きくとも構わないし、等しくとも構わない。
FIG. 7 is a schematic diagram of the stress distribution, and the stress S1 applied to the
樹脂モールド応力比データベース11Cでは、熱応力解析から得られた応力S1と応力S2との比、すなわちS1/S2の値を電気機器11に固有の応力比として、データベース化する。前記の熱応力解析は、様々な寸法や、出力、通電状態などを有する電気機器11に対して、実施する。それ故、熱応力解析から得た応力比は、データベース化に際し、電気機器11の寸法、出力、使用環境、通電状態などによって関数化される。 In the resin mold stress ratio database 11 </ b> C, the ratio between the stress S <b> 1 and the stress S <b> 2 obtained from the thermal stress analysis, that is, the value of S <b> 1 / S <b> 2 is created as a database. The thermal stress analysis is performed on the electrical device 11 having various dimensions, output, and energized state. Therefore, the stress ratio obtained from the thermal stress analysis is functionalized according to the size, output, usage environment, energized state, etc. of the electrical equipment 11 when creating a database.
ここで、使用環境とは、電気機器11を動作させる場所の温度、湿度、大気汚染度などの情報を含み、通電状態とは、一年あたりの平均通電時間や、一日における電流ピーク値とそのホールド時間、電気機器の最大出力の何%で稼働させたか、などの情報を含む。 Here, the usage environment includes information such as the temperature, humidity, and air pollution level of the place where the electric device 11 is operated, and the energized state refers to the average energization time per year and the current peak value in one day. It includes information such as the hold time and what percentage of the maximum output of the electrical equipment is used.
図6に示す11Aから11Cに至るフローの他、12Aから12Bに至るフローも、実際に電気機器を診断する前に行い、結果をデータベースに格納しておく。12Aから12Bに至るフローは、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片12に対する疲労寿命試験に関するものである。
In addition to the flow from 11A to 11C shown in FIG. 6, the flow from 12A to 12B is also performed before actually diagnosing the electric device, and the result is stored in the database. The flow from 12A to 12B relates to a fatigue life test for the
具体的に、疲労寿命試験12Aでは、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片12に対する疲労寿命試験を行う。疲労寿命試験は、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片12を、例えば短冊状やダンベル状に加工し、加工した試験片の片方の末端を固定し、他方の末端に引っ張り荷重を与えることで行われる。
Specifically, in the
試験片のサイズは、例えばJIS K 7139規格などに従えばよい。引っ張り荷重は繰り返し与え、繰り返しの周波数や荷重の最大値は任意である。繰り返し引っ張り荷重を与えると、試験片は、ある繰り返し回数で破断する。 The size of the test piece may be in accordance with, for example, JIS K 7139 standard. The tensile load is repeatedly applied, and the repetition frequency and the maximum value of the load are arbitrary. When a repeated tensile load is applied, the test piece breaks at a certain number of repetitions.
このような試験を、引っ張り荷重の最大値を変えながら複数回実施し、破断に至った繰り返し回数を横軸に、引っ張り荷重の最大値を縦軸にプロットすることで、疲労寿命曲線が得られる。 A fatigue life curve can be obtained by performing such a test several times while changing the maximum value of the tensile load, and plotting the number of repetitions leading to fracture on the horizontal axis and the maximum value of the tensile load on the vertical axis. .
前記疲労寿命試験の結果得られる疲労寿命曲線は、指数関数形のBasquin則やCoffin−Manson則などの経験式に従い、横軸の破断に至った繰り返し回数を対数スケールにした場合に、応力値が減少する曲線となる。 The fatigue life curve obtained as a result of the fatigue life test has a stress value when a logarithmic scale is used for the number of repetitions leading to the rupture of the horizontal axis in accordance with empirical formulas such as exponential Basquin rule and Coffin-Manson rule. It becomes a decreasing curve.
前記経験則で疲労寿命曲線を近似した場合、切片から引っ張り強度が得られ、指数部から応力値の減衰の度合いを表す係数が得られ、すなわち2つの材料疲労定数が得られる。材料疲労定数データベース12Bでは、この材料疲労定数を電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片12に固有な数値として、データベース化する。
When the fatigue life curve is approximated by the above empirical rule, the tensile strength is obtained from the intercept, and a coefficient representing the degree of attenuation of the stress value is obtained from the exponent part, that is, two material fatigue constants are obtained. In the material fatigue constant database 12B, this material fatigue constant is databased as a numerical value unique to the
前記の疲労寿命試験は、様々な材料組成などを有する電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片12に対して、実施することができる。それ故、疲労寿命試験から得た材料疲労定数は、データベース化に際し、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片12の材料組成などによって関数化される。
The fatigue life test can be performed on the
ここで、材料組成とは、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片12を構成する樹脂の主剤、硬化剤、着色剤、補強剤などの種類とその混合割合を意味する。
Here, the material composition means the types of resin main agent, curing agent, colorant, reinforcing agent, and the like and the mixing ratio thereof that constitute the
図6に示す11Aから11Cに至るフローおよび12Aから12Bに至るフローにより、電気機器11を診断するための準備が整う。ここから、3つの診断の工程について説明する。 The flow from 11A to 11C and the flow from 12A to 12B shown in FIG. 6 make preparations for diagnosing the electrical device 11. From here, three diagnostic steps will be described.
図6における<第1の工程S101>では、電気機器11が備える電気絶縁用樹脂モールドの表層部24にかかる応力S2を測定する。応力の測定は、非破壊検査手法によって行う。このとき、電気機器11は、通電負荷状態にあっても構わないし、停電状態にあっても構わない。
In <1st process S101> in FIG. 6, the stress S2 concerning the
得られる応力値には、通電部位の発熱が樹脂モールドに伝熱した際に生じる熱応力の他、樹脂モールドの形状に起因する残留応力も含まれる。非破壊検査は、例えばX線など放射光を用いた応力測定装置を用いて行う。X線などの放射光の照射は、実施例1〜5のモールド変圧器の非塗装部7に照射する。この場合には、樹脂モールドに複合化された無機充填材のX線回折から、応力を測定する。粉末状で複合化された無機充填材に作用する応力は、樹脂モールドそのものに負荷される応力とみなして構わない。
The obtained stress value includes the residual stress resulting from the shape of the resin mold in addition to the thermal stress generated when the heat generated at the energized portion is transferred to the resin mold. The nondestructive inspection is performed using a stress measuring device using synchrotron radiation such as X-rays. Irradiation of radiation light such as X-rays is applied to the
なぜならば、測定される応力値は、ミクロレベルでの無機充填材と樹脂母材との密着状態を反映するためである。具体的には、樹脂モールド成型時には、無機充填材と樹脂母材とはミクロレベルで強固に密着し、無機充填材と樹脂母材ともに等価でゼロでない応力が作用している。経年もしくは熱的負荷がかかると、無機充填材と樹脂母材との密着は弱くなり、やがて応力解放される。 This is because the measured stress value reflects the adhesion state between the inorganic filler and the resin base material at the micro level. Specifically, at the time of resin molding, the inorganic filler and the resin base material are firmly adhered at a micro level, and an equivalent and non-zero stress acts on both the inorganic filler and the resin base material. When aged or a thermal load is applied, the adhesion between the inorganic filler and the resin base material becomes weak, and the stress is eventually released.
従って、無機充填材に作用する応力を測定することにより、経年や熱的負荷によって変化する、電気機器11が備える電気絶縁用樹脂モールドの表層部24にかかる応力S2を測定することができる。
Therefore, by measuring the stress acting on the inorganic filler, it is possible to measure the stress S2 applied to the
電気絶縁用樹脂モールドに複合化する無機充填材の粉末のミクロ構造は、規則的な原子配列を有する結晶質、原子配列が不規則な非晶質、どちらでも構わないが、X線による応力測定を行う場合には、明確な回折パターンを有する結晶質である必要がある。 The microstructure of the powder of inorganic filler compounded in the resin mold for electrical insulation may be either crystalline with regular atomic arrangement or amorphous with irregular atomic arrangement, but stress measurement by X-ray In the case of conducting, it is necessary to be crystalline having a clear diffraction pattern.
結晶質の無機充填材としては、例えば、結晶性シリカ、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セシウムなどが挙げられる。また、無機充填材の配合量は任意である。 Examples of the crystalline inorganic filler include crystalline silica, aluminum oxide, aluminum hydroxide, calcium carbonate, iron oxide, titanium oxide, zirconium oxide, cesium oxide and the like. Moreover, the compounding quantity of an inorganic filler is arbitrary.
上記説明した第1の工程は、言い換えると、樹脂内部状態検査処理、表層部応力検査処理または界面応力検査処理であるということである。 In other words, the first process described above is a resin internal state inspection process, a surface layer stress inspection process, or an interface stress inspection process.
<第2の工程S102>では、<第1の工程S101>で得た、電気機器11が備える電気絶縁用樹脂モールドの表層部24にかかる応力S2と、応力比データベース11Cに蓄積された応力比(S1/S2)との積を計算し、通電部位との界面部23にかかる応力S1に変換する。
In the <second step S102>, the stress S2 applied to the
前記の通り、応力比は、電気機器1の大きさや、出力、通電状態などによって関数化されているため、診断に供する電気機器の状況に見合った応力比を入力する。
As described above, since the stress ratio is functioned according to the size, output, and energization state of the
<第3の工程S103>では、<第2の工程S102>で得た、通電部位と電気絶縁用樹脂モールドとの界面部23にかかる応力S1を、疲労寿命曲線に当てはめ、応力負荷繰り返し回数に変換する。
In the <third step S103>, the stress S1 applied to the
疲労寿命曲線は、12Bで得たデータベースにある2つの材料疲労定数を、指数関数形のBasquin則やCoffin−Manson則などの経験式に代入することで作成される。疲労寿命曲線に対し、界面部23の応力S1を代入することで、その応力に対応した繰り返し回数が得られる。
The fatigue life curve is created by substituting the two material fatigue constants in the database obtained in 12B into an empirical expression such as an exponential-type Basquin rule or Coffin-Manson rule. By substituting the stress S1 of the
前記の通り、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片12の材料組成によって関数化されているため、診断に供する電気機器の状況に見合った材料疲労定数を入力する。
As described above, since it is functionalized by the material composition of the
上記説明した第2の工程は、言い換えると、樹脂モールド応力特定処理、樹脂モールド内部応力特定処理、通電部応力特定処理または界面応力特定処理ということである。 In other words, the second process described above is a resin mold stress specifying process, a resin mold internal stress specifying process, a current-carrying part stress specifying process, or an interface stress specifying process.
<第3の工程S103>では、疲労寿命曲線から得られた繰り返し回数を、電気機器11の相当経過年数に変換する。例えば、電気機器を最大出力で長期間使用し続け、樹脂モールドへの熱的負荷が繰り返されると、電気機器の製造日からの起算で実際に経過した年数よりも多くの年数を重ねた電気機器の状態と等しくなる。 In <third step S <b> 103>, the number of repetitions obtained from the fatigue life curve is converted into the number of elapsed years of the electrical device 11. For example, if you continue to use an electrical device at maximum output for a long period of time and the thermal load on the resin mold is repeated, the electrical device has accumulated more years than actually passed from the date of manufacture of the electrical device. It becomes equal to the state of.
相当経過年数とは、このような使用状況を加味した上で得られる、電気機器の使用における経過年数である。前記では、相当経過年数が実際の経過年数よりも長くなる例を示したが、例えば、電気機器を全く使用せずに保管した場合など相当経過年数が短くなる場合もある。 The equivalent age is the number of years that have elapsed in the use of electrical equipment, which is obtained in consideration of such usage conditions. In the above, an example in which the equivalent elapsed years are longer than the actual elapsed years has been shown. However, the equivalent elapsed years may be shortened, for example, when the electronic device is stored without being used at all.
疲労寿命曲線から得られた繰り返し回数の相当経過年数への変換は、変換係数によって行う。例えば、電気機器を昼夜問わず連続運転した場合には、昼と夜との温度差によって熱応力の増減が一回起きる。 Conversion of the number of repetitions obtained from the fatigue life curve to the equivalent elapsed years is performed by a conversion coefficient. For example, when an electric device is operated continuously regardless of day and night, the thermal stress increases and decreases once due to the temperature difference between day and night.
この場合、変換係数は、1日/回となる。疲労寿命曲線から得られた繰り返し回数にこの変換係数を乗じ、年単位とすることで、相当経過年数が得られる。 In this case, the conversion coefficient is 1 day / time. By multiplying the number of repetitions obtained from the fatigue life curve by this conversion coefficient and making it a year unit, an equivalent elapsed time can be obtained.
なお、第三の工程において、材料疲労定数データベースから得た材料疲労定数に基づいて、界面部にかかる応力と相当経過年数との関係を求めておき、この関係に、第2の工程で得られた表層部にかかる応力を当てはめて、相当経過年数を求めるようにしても良い。 In the third step, based on the material fatigue constant obtained from the material fatigue constant database, the relationship between the stress applied to the interface and the corresponding elapsed time is obtained, and this relationship is obtained in the second step. Alternatively, the stress applied to the surface layer portion may be applied to obtain the equivalent elapsed years.
また、電気機器の設計寿命から当該電気機器の相当経過年数を差し引くことで、余寿命を求めることができる。
余寿命とは、電気絶縁性を保証して安全に当該電気機器を使用できる残り年数を意味する。余寿命が負の値を示す場合には、当該電気機器が、既に設計寿命を超える状態に至っている。
In addition, the remaining life can be obtained by subtracting the number of elapsed years of the electrical equipment from the design life of the electrical equipment.
The remaining life means the remaining number of years that the electrical equipment can be safely used while ensuring electrical insulation. When the remaining life shows a negative value, the electric device has already reached the state exceeding the design life.
上記説明した第3の工程は、言い換えると、相当経過年数特定処理、樹脂モールド相当年齢特定処理またはモールド変圧器の相当寿命特定処理ということである。 In other words, the above-described third step is equivalent age specification processing, resin mold equivalent age specification processing, or mold transformer equivalent life specification processing.
図8に、本形態のモールド変圧器の診断システムを表すブロック構成図を示す。電気機器の診断システムは、表層部応力測定装置30と診断装置40から構成されている。
FIG. 8 is a block diagram showing a diagnostic system for a molded transformer according to this embodiment. The electrical equipment diagnosis system includes a surface layer
表層部応力測定装置30は、電気機器11が備える電気絶縁用樹脂モールドの表層部24にかかる応力S2を測定する装置であり、例えばX線回折から応力を測定するX線応力測定装置などを用いることができる。
The surface layer
診断装置40は、界面部応力算出部42、樹脂モールド応力比データベース43、相当経過年数算出部44、材料疲労定数データベース45、表示部46を備えている。樹脂モールド応力比データベース43は、電気機器の部品構造を基に有限要素モデリングを行い、電気機器の熱応力解析を行って、表層部応力と界面部応力との応力比S1/S2を求めて、データベース化したものである。
The
また、材料疲労定数データベース45は、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片に対して疲労寿命試験を行って疲労寿命曲線を求め、疲労寿命曲線から得られる材料疲労定数をデータベース化したものである。
Further, the material fatigue
界面部応力算出部42は、表層部応力測定装置30で測定した表層部応力S2と、樹脂モールド応力比データベース43に蓄積された応力比との積を計算し、界面部にかかる応力S1を算出する。
The interface
相当経過年数算出部44は、界面部応力算出部42で求めた界面部応力を、材料疲労定数データベース45の材料疲労定数に基づいて作成した疲労寿命曲線に当てはめて、応力負荷繰り返し回数を求める。
The equivalent elapsed
そして、応力負荷繰り返し回数を、電気機器の相当経過年数に変換する。表示部46は、得られた電気機器の相当経過年数を表示する。表示部46は、診断装置40内に設けても良いし、診断装置とは別体の例えばタブレット端末などとし、これに診断装置から表示信号を伝送するようにしても良い。なお、図8では、表層部応力測定装置30と診断装置40とを、別の装置として記載したが、両装置を一体として一つの装置としても良い。
Then, the number of stress load repetitions is converted into an equivalent number of years of electrical equipment. The
以上に説明したモールド変圧器の診断方法および診断システムは、モールド変圧器の故障を律する、モールド変圧器内部の通電部位と樹脂モールドとの界面部23における樹脂モールドにかかる熱応力を基に、モールド変圧器の相当経過年数や余寿命を求める、高精度な診断技術を提供することができる。
The diagnostic method and diagnostic system for a mold transformer described above is based on the thermal stress applied to the resin mold at the
次に、本形態をより具体的に説明する。 Next, this embodiment will be described more specifically.
診断に供した変圧器は通電部位として銅線を巻いたコイルを、その周りには電気的絶縁のために樹脂モールドを備える。樹脂モールドは、エポキシ樹脂の複合材からなり、主な充填材として結晶性シリカを含む。 The transformer used for diagnosis includes a coil wound with a copper wire as a current-carrying portion, and a resin mold around the coil for electrical insulation. The resin mold is made of a composite material of epoxy resin and contains crystalline silica as a main filler.
〔1〕熱応力解析による応力比の導出
モールド変圧器を有限要素でモデル化し、有限要素法による熱応力解析を行った。試験片を用いて、構成材料の力学物性、熱物性を予め測定しておき、各要素に割り当てた。熱応力解析では、コイルを構成する巻線の全長と、巻線の断面積から通電部位における発熱量を求め、樹脂モールドへの伝熱を考慮した。
[1] Derivation of stress ratio by thermal stress analysis The mold transformer was modeled by a finite element, and thermal stress analysis was performed by the finite element method. Using the test piece, the mechanical and thermal properties of the constituent materials were measured in advance and assigned to each element. In the thermal stress analysis, the heat generation amount at the energized portion was obtained from the total length of the windings constituting the coil and the cross-sectional area of the windings, and the heat transfer to the resin mold was taken into consideration.
結果として得られた、樹脂モールドにかかる応力の分布から、コイルとの界面部の樹脂モールドにかかる応力と、樹脂モールドの表層部の応力の比(S1/S2)を求めた。 From the resulting stress distribution on the resin mold, the ratio (S1 / S2) of the stress on the resin mold at the interface with the coil and the stress on the surface layer of the resin mold was determined.
表1には、寸法、出力、通電状態が異なる3つの変圧器に対する応力比の解析結果を記載した。No.1、No.2、No.3全ての変圧器は、通電での使用開始から10年経過したものである。寸法には、コイル部の高さを代表値として示してある。 Table 1 shows the analysis results of the stress ratio for three transformers having different dimensions, outputs, and energized states. No. 1, No. 2, No. 3 All transformers have been used for 10 years since the start of energization. In the dimensions, the height of the coil portion is shown as a representative value.
また、通電負荷率とは、変圧器の最大容量に占める、実使用上の負荷率の割合であり、この数値が大きいほど、発熱が大きく、よって熱応力の発生が顕著になる。表1のNo.1とNo.2の比較より、通電負荷率が大きいほど応力比が大きくなることがわかる。 The energization load factor is the ratio of the load factor in actual use to the maximum capacity of the transformer. The larger this value, the greater the heat generation, and the greater the generation of thermal stress. No. in Table 1 1 and No. From the comparison of 2, it can be seen that the stress ratio increases as the energization load factor increases.
また、No.2とNo.3の比較より、寸法が大きい場合に、応力比が大きくなることがわかる。表1は、樹脂モールド応力比データベース11Cの一例である。
No. 2 and No. From the comparison of 3, it can be seen that the stress ratio increases when the dimensions are large. Table 1 is an example of a resin mold
〔2〕疲労寿命試験による材料疲労定数の導出
表1に示した変圧器No.1、No.2、No.3が備える電気絶縁用樹脂モールドと同一の材料組成を有する複合樹脂試験片に対する疲労寿命試験を行った。試験片は、前記の通りプラスチック試験片のJIS規格に従い、ダンベル形状とした。
[2] Derivation of material fatigue constant by fatigue life test Transformer No. shown in Table 1 1, No. 2, No. A fatigue life test was performed on a composite resin test piece having the same material composition as that of the resin mold for
疲労寿命試験では、10種類の応力値を設定し、それぞれの応力値において、繰り返し引っ張り試験を行うことで、樹脂試験片が破断に至る繰り返し回数を求めた。 In the fatigue life test, ten types of stress values were set, and repeated tensile tests were performed at each stress value, thereby obtaining the number of repetitions until the resin test piece was broken.
図9には、疲労寿命試験から得た疲労寿命曲線を示す。疲労寿命曲線は、指数関数形のBasquin則でプロットされている。No.1、No.2曲線は切片110MPa、指数係数−0.04であり、No.3曲線は切片100MPa、指数係数−0.08である。
FIG. 9 shows a fatigue life curve obtained from the fatigue life test. The fatigue life curve is plotted with an exponential Basquin rule. No. 1, No. The
変圧器No.3に用いられる樹脂モールド材料は、変圧器No. 1、No. 2に用いられる樹脂モールド材料に比べ、材料疲労定数、すなわち、切片から得られる引っ張り強度と、指数部から得た応力値の減衰の度合いを表す係数ともに小さい。 Transformer No. The resin mold material used for 3 is transformer no. 1, No. Compared with the resin mold material used in 2, the material fatigue constant, that is, the tensile strength obtained from the intercept and the coefficient representing the degree of attenuation of the stress value obtained from the exponent part are both small.
これより、変圧器No. 3に用いられる樹脂モールド材料は、変圧器No.1、No.2に用いられる樹脂モールド材料に比べ、元々の引っ張り強度が小さいことに加え、繰り返し回数の増加に伴って、応力値の減少量が大きいことがわかる。表2に、得られた材料疲労定数データベース12Bの一例を示す。 From this, transformer no. The resin mold material used for 3 is transformer no. 1, No. It can be seen that the amount of decrease in the stress value increases with an increase in the number of repetitions in addition to the original tensile strength being smaller than the resin mold material used in 2. Table 2 shows an example of the obtained material fatigue constant database 12B.
〔3〕モールド変圧器の診断
前記の〔1〕で得た応力比S1/S2と、〔2〕で得た材料疲労定数とを用いて、実際にモールド変圧器の診断を行った。
[3] Diagnosis of Mold Transformer Using the stress ratio S1 / S2 obtained in [1] and the material fatigue constant obtained in [2], the mold transformer was actually diagnosed.
<第1の工程>まず、表層部応力測定装置で、変圧器No.1、No.2、No.3それぞれの電気絶縁用樹脂モールドの表層部に作用する応力を測定した。これらの樹脂モールドには、充填材として結晶性シリカが配合されている。そこで、X線回折応力測定法により、樹脂モールドの表層部に作用する応力を測定した。 <First Step> First, using a surface layer stress measuring device, transformer No. 1, No. 2, No. 3 The stress acting on the surface layer portion of each resin mold for electrical insulation was measured. In these resin molds, crystalline silica is blended as a filler. Therefore, the stress acting on the surface layer portion of the resin mold was measured by the X-ray diffraction stress measurement method.
<第2の工程>次に、界面部応力算出部で、〔1〕で得た応力比データベースに格納した応力比S1/S2を用いて、樹脂モールドの表層部に作用する応力を、樹脂モールドがモールドするコイルとの界面部の樹脂モールドに作用する応力に変換した。 <Second Step> Next, the stress applied to the surface layer portion of the resin mold is calculated by using the stress ratio S1 / S2 stored in the stress ratio database obtained in [1] at the interface stress calculation section. Converted into stress acting on the resin mold at the interface with the coil to be molded.
<第3の工程>最後に、相当経過年数算出部で、〔2〕で得た材料疲労定数データベースに格納した材料疲労定数を用いて、樹脂モールドがモールドするコイルとの界面部の樹脂モールドに作用する応力を、疲労寿命曲線における繰り返し回数に変換した後、変換係数を用いて相当経過年数に変換した。 <Third Step> Finally, in the equivalent elapsed years calculation unit, using the material fatigue constant stored in the material fatigue constant database obtained in [2], the resin mold at the interface with the coil molded by the resin mold is used. The acting stress was converted into the number of repetitions in the fatigue life curve, and then converted into an equivalent number of years using a conversion coefficient.
本実施例の変圧器は昼夜問わず連続運転しており、昼と夜との温度差によって熱応力の増減が1日に一回起きるため変換係数は、1日/回とした。相当経過年数を求めるには、予め作成した界面部にかかる応力と相当経過年数との関係を用いても良く、図10にその一例を示す。表3には、変圧器No.1、No.2、No.3それぞれに対する診断結果をまとめた。 The transformer of this example is operated continuously regardless of day and night, and because the increase and decrease in thermal stress occurs once a day due to the temperature difference between day and night, the conversion coefficient was set to 1 day / time. In order to obtain the equivalent elapsed years, the relationship between the stress applied to the interface portion created in advance and the equivalent elapsed years may be used, and an example is shown in FIG. Table 3 shows the transformer no. 1, No. 2, No. The diagnostic results for each of the three were summarized.
No.1とNo.2の比較より、同一の変圧器であっても、通電負荷率が大きいほど、樹脂モールドの界面部にかかる熱応力が大きくなるため、相当経過年数が大きくなることがわかる。また、No.2とNo.3の比較より、同一の通電負荷率であっても、変圧器の寸法が大きい場合に、樹脂モールドの界面部にかかる残留応力や熱応力が大きくなるため、相当経過年数が大きくなることがわかる。 No. 1 and No. From the comparison of 2, it can be seen that even with the same transformer, the greater the energization load factor, the greater the thermal stress applied to the interface portion of the resin mold, and thus the greater the number of elapsed years. No. 2 and No. From the comparison of 3, it can be seen that even when the current load factor is the same, if the transformer size is large, the residual stress and thermal stress applied to the interface part of the resin mold increase, and the corresponding elapsed time increases. .
前記の通り、No.1、No.2、No.3全ての変圧器は、通電での使用開始から10年経過したものである。No.1の変圧器は実際の経過年数と相当経過年数はほぼ等しいと診断される。一方、No.2とNo.3の変圧器は、相当経過年数が実際の経過年数を超過していると診断される。
As described above, No. 1, No. 2, No. 3 All transformers have been used for 10 years since the start of energization. No. One transformer is diagnosed as having an actual age equivalent to the equivalent age. On the other hand, No. 2 and No.
また、No.1、No.2、No.3全ての変圧器は、寿命30年で設計してある。寿命30年から相当経過年数を減算することにより、変圧器の余寿命は、No.1について、19.9年、No.2について15.2年、No.3について7.4年と計算することができ、変圧器の外部から、故障の要因となる内部界面の剥離や樹脂モールドの割れの前兆を数値化して、適切に診断することができる。 No. 1, No. 2, No. 3 All transformers are designed with a lifetime of 30 years. By subtracting the equivalent number of years from the life of 30 years, the remaining life of the transformer is No. 1 No. 19.9, No. 1 2 for 15.2 years, No. 2 3 can be calculated as 7.4 years, and from the outside of the transformer, the signs of internal interface peeling and resin mold cracking that cause failure can be digitized and diagnosed appropriately.
電気機器内部の通電部位と樹脂モールドとの界面の剥離や樹脂モールドの割れは、前記の通り、電気機器の運転中に自ずと印加される繰り返し熱応力による。上記の実施例は、電気機器の外側から目視することができない、通電部位と樹脂モールドとの界面の剥離や樹脂モールドの割れなどの前兆を直接的に知ることができ、電気機器の診断の高精度化が可能であることが示された。 As described above, the peeling of the interface between the energized portion inside the electric device and the resin mold and the cracking of the resin mold are due to repeated thermal stresses that are naturally applied during operation of the electric device. In the above embodiment, it is possible to directly know precursors such as peeling of the interface between the energized portion and the resin mold and cracking of the resin mold, which cannot be visually observed from the outside of the electric device. It was shown that accuracy can be achieved.
(形態2)
図11は、本実施例の、樹脂モールドの非破壊検査による検査方法の一例を示す図である。モールド変圧器100は樹脂モールド110を有する。この樹脂モールド110を検査手段120によって撮像する様子が示されている。検査手段120からは光またはX線が照射され、樹脂モールド110から反射されている様子を示す。後述するモールド変圧器100の寿命情報等が表示手段150に表示され、その表示結果を検査員200が観察している。
(Form 2)
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an inspection method by nondestructive inspection of a resin mold according to the present embodiment. The
図12には、図11に示す診断対象である樹脂モールド110を有するモールド変圧器100の診断領域の一例を示す。後述する診断領域については、領域や分解能で行ってもよいが、ここでは、領域A111と、領域B112と、領域C113として説明する。
FIG. 12 shows an example of a diagnosis region of the
図11に示す検査手段120と表示手段150の構成の一例を図13を用いて説明する。検査手段120を用いて樹脂モールド110の観察または撮像をする。検査手段120は検査として説明するが、撮像または撮影であってもよく、樹脂モールド110の表面状態を観察できる手段であればよい。
An example of the configuration of the
検査手段120は、樹脂モールド110の表面を撮像する検出部121と、撮像された樹脂モールドの画像を記憶する記憶部122と、記憶部122に記憶された樹脂モールド110の画像を用いて後述する相当経過年数を計算する制御部123と、通信手段124を有している。
The
また、必要に応じて、検査手段120に表示部125を有していてもよい。表示部125は検出部121によって取得した画像やデータを表示することや、通信部124から受信した情報を表示する。
Moreover, you may have the
検出部121は、モールド変圧器100のコイルを覆うように形成された樹脂モールド110の表面を撮像する。記憶部122は、樹脂モールド110の表面の温度分布情報を記憶する。また、温度分布情報を用いずとも先に形態1で説明した方法を用いてもよい。
The
本形態では、撮像の方式は、樹脂モールド110の表面温度分布を観察するサーモグラフィを用いる。なお、本形態においては、表面温度分布が観察できればよく、サーモグラフィに限らず、被検査対象物から赤外線の波長を数値として取得することが可能な撮像方式であっても実施できる。
In this embodiment, the imaging method uses thermography for observing the surface temperature distribution of the
また、熱応力解析を用いた表面部応力の特定には、サーモグラフィのような樹脂モールド110全体の表面温度を測定することは必須でない。一部の温度を測定するだけでも、表層部応力を特定することができる。この場合は、例えば、レーザ光を照射した部分の温度が測定できれば実施できる。レーザ光に限られず、温度計等の手段で樹脂モールド110の温度を測定する方法を採用してもよい。このようなピンポイントの温度測定よりも広い面積を測定した方が、より精度の高い熱応力解析ができる。
Further, it is not essential to measure the surface temperature of the
ここで、検出部121は、モールド変圧器100の運転中(稼動状態とも呼ぶ)に行うことで、樹脂モールド110の表面の温度分布を取得することができる。樹脂モールド110の表面温度分布から熱応力を算出するため、稼動時の温度分布を取得する必要があるからである。
Here, the
熱応力解析の方法は、運転状態の樹脂モールド110の表面の温度分布用いて行う。形態1で説明した図6に示される樹脂モールド応力比データベース11Cや熱応力解析11Bを用いるとよい。
The method of thermal stress analysis is performed using the temperature distribution on the surface of the
具体的には、検出部121が撮像した画像を、制御部123が表面温度分布を取得または変換し、その後、第1の工程S101、第2の工程S102、第3の工程S103の順に処理する。このような処理工程によりモールド110の寿命または劣化状態を特定する。
Specifically, the
上記第1の工程S101から第3の工程S103は、検査手段120の制御部153または表示手段150の制御部153で行ってもよく、他の計算機等で行ってもよい。
The first to third steps S101 to S103 may be performed by the
表層部応力と界面部応力とを用いた余寿命または劣化状態を特定する原理を簡単に説明する。モールド変圧器100の出荷時の樹脂モールド110は、コイルに対して収縮応力が生じている。この収縮応力は、コイルを覆った固化前の樹脂モールド110が固化する際に、収縮することにより生じる。コイルが絶縁部材である樹脂モールド110で覆われることで、絶縁性を維持することができる。
The principle of specifying the remaining life or the deterioration state using the surface layer stress and the interface stress will be briefly described. The
樹脂モールド110は、使用時間に合わせて樹脂が劣化するため、モールド変圧器100の製造時から時間とともに収縮応力が減少していくこととなる。
In the
また、モールド変圧器100の稼動により樹脂モールド110が加熱され、その後、負荷率が下がることで冷却または放熱される。この際に、樹脂モールド110は、熱膨張と熱収縮とが生じ、コイルと樹脂モールド110との間の負荷応力(界面部応力)が変化することとなる。
In addition, the
これを繰り返すことで、樹脂モールド110のコイルを保持する力が弱くなり、樹脂モールド110の負荷応力は、製造時から徐々に下がっていくこととなる。
By repeating this, the force for holding the coil of the
また、負荷応力が下がっていくとコイルと樹脂モールド110との間には、空隙ができ部分放電が生じる場合がある。部分放電の値が所定値を超えた場合には、モールド変圧器100の交換が必要となる。また、部分放電は、樹脂モールド110内部のシリカが散乱等することによっても生じ得ると考えられる。
Further, when the load stress is lowered, there may be a gap between the coil and the
上記より、出荷時の樹脂モールド110の負荷応力と、変圧器の稼動状態、すなわち、樹脂モールドの熱収縮と熱膨張の状態を特定することによって、樹脂モールドとコイルとの空隙の値を換算し特定することができる。
From the above, by specifying the load stress of the
制御部123は、記憶部122に記憶された樹脂モールド110の表面の温度分布情報を用いて、熱解析を行うことにより樹脂モールド110の表面部応力を算出する。形態1で説明した応力比を用いた界面部応力を特定する処理方法等を用いて、空隙を特定することができる。また、同一機種のコイルと樹脂モールド110との界面の空隙と界面部の応力を用いて特定するとよく、可能であれば過去に分解した際のデータと突き合わせるとより精確に空隙の量を特定することができる。
The
ここで、制御部123は、樹脂モールド110の表面の温度分布情報の特定も行ってもよい。例えば、検出部121が赤外線の波長を検出する手段を有している場合には、その波長と強度から温度分布情報へ計算や変換を行うことができる。
Here, the
温度分布情報を用いて界面部応力を算出する方法の一例について説明する。まず、測定される変圧器について出荷時の界面部応力を特定する。界面部応力の測定は、熱応力解析を用いたものに限らず、同じ機種や型番の変圧器の樹脂モールドを解体して測定した界面部応力の実データとを比較して、測定対象の樹脂モールドとを比較し特定してもよい。 An example of a method for calculating the interface stress using the temperature distribution information will be described. First, the interface stress at the time of shipment is specified for the transformer to be measured. Interfacial stress measurement is not limited to those using thermal stress analysis, but is compared with actual data of interfacial stress measured by disassembling the resin mold of a transformer of the same model or model number, and the resin to be measured The mold may be compared and specified.
また、形態1と同様に、表層部応力と界面部応力を用いて、撮像されたモールド変圧器100の相当経過年数(相当使用年数または実質変圧器年齢とも呼ぶ)を特定してもよい。
Further, similarly to the first embodiment, the equivalent elapsed years (also referred to as equivalent use years or substantial transformer age) of the imaged
ここで、相当経過年数とは、実際にモールド変圧器100が現実に使用された時間とは異なり、実使用環境から特定される使用状態を考慮した仮想の経過年数の概念である。
Here, the equivalent elapsed years is a concept of a virtual elapsed years considering a use state specified from an actual use environment, unlike the time when the
すなわち、モールド変圧器100の耐用年数は所定の運転状態や使用負荷率を想定し特定されるが、所定の運転状態等に対して高い負荷率となる環境で使用を継続すると、相当経過年数を多く経過したものとし、所定の運転状態等に対して低い負荷率となる環境で使用を継続すると、相当経過年数は少ないとされる。
なお、所定の運転状態等に対して低い負荷率である場合には、熱応力による樹脂モールド110の劣化の影響が小さいことにより、相当経過年数が、実際の使用時間と一致する場合がある。
In other words, the service life of the
Note that when the load factor is low with respect to a predetermined operation state or the like, the influence of the deterioration of the
相当経過年数の概念を説明する一例として、変圧器の寿命を計算する際に用いられる負荷率に対して使用負荷率を120%で継続使用すると、相当経過年数も120%として経過されたと判断するということである。つまり、使用負荷率120%で10年使用した変圧器は相当経過年数12年ということである。 As an example to explain the concept of equivalent elapsed years, if the usage load factor is continuously used at 120% with respect to the load factor used when calculating the life of the transformer, it is determined that the equivalent elapsed year has also passed as 120%. That's what it means. In other words, a transformer that has been used for 10 years with a load factor of 120% is equivalent to 12 years.
ここで、特定された相当経過年数は、図11に示される表示手段150に表示する。必要に応じて検査手段120に表示してもよい。 Here, the identified equivalent elapsed years are displayed on the display means 150 shown in FIG. You may display on the test | inspection means 120 as needed.
表示手段150は、図13に示すように、検査手段120や他の機器と通信する通信部154と、通信された情報を計算や演算等を行う制御部153と、制御部153で演算等された情報を記憶する記憶部152と、記憶部152に記憶された情報や通信された情報を表示する表示部155と、を有している。タッチパネルやキーボードやマウス等の入力手段を有していてもよい。
As shown in FIG. 13, the
次に、相当経過年数等の表示方法を図14を用いて説明する。
表示手段150の表示部155の上段左側の領域に、変圧器表面温度分布情報500を表示している。また、表示部155の上段右側に、変圧器表面温度分布情報500に対応する測定領域501と、表面温度502と、測定値503と、を表示する。
Next, a display method of the equivalent elapsed years will be described with reference to FIG.
Transformer surface
また、表示部155の下段には、測定したモールド変圧器100の機種情報511と、変圧器のサイズ情報512と、応力勾配値情報513、実際の経過年数情報514(現実の経過年齢、現実の変圧器年齢とも呼ぶ)、相当経過年数情報515(実質変圧器年齢とも呼ぶ)が表示されている。これらの情報は全てを表示する必要はなく、少なくとも相当経過年数情報515が表示されていれば、実施できる。
Further, in the lower part of the
また、変圧器表面温度分布情報500は領域を大きく分割し、この例では3つの領域A,B,Cを表示している。領域ごとに色やハッチング等を付し、表面温度を可視化することができる。
Further, the transformer surface
また、上段右側には、測定領域501の領域A,B,Cの平均温度と、カーソル505の位置の温度と、を表面温度502に表示する。これらの表面温度情報から算出された表面部応力503を表示する。
On the upper right side, the average temperature of the areas A, B, and C of the
カーソル505はタッチパネルの操作やカーソル505を操作することによって、移動し、カーソル505の位置の温度を適宜表示する。これによって変圧器表面面温度分布情報500がカラーマップを用いた領域内の大まかな表面温度だけでなく、特定位置の詳細な表面温度を知ることができる。
The
下段には、表面部応力503と界面部応力504の情報を用いて特定された相当経過年数515を表示する。併せて、実際の経過年数514(変圧器の現実の使用時間)を表示する。これにより、現実の使用時間と変圧器の相当経過年数とを比較することができる。この場合は、診断したモールド変圧器100が現実の使用時間よりも4年多く使用している状態であることを意味する。
In the lower part, the equivalent elapsed
また、表面部応力503の変化量を基にして特定された応力勾配率513を表示してもよい。応力勾配率は出荷時と測定時の変化量を示す。また、応力勾配率513は、界面部応力504を用いて特定してもよい。いずれの場合も応力勾配値513を表示することで、モールド変圧器100の現実の使用時間に対する想定使用時間が進行する度合いを示すことができる。
Further, the
この例では、耐用年数が30年のモールド変圧器であった場合に、現実の使用時間が25年であった際の測定であるが、その相当経過年数(実質変圧器年齢)は29年であるため、交換時期が近いことがわかる。すなわち、測定対象のモールド変圧器100は、現実の使用時間よりも想定使用時間が加算される環境下で使用されていたことがわかり、交換が必要なことをユーザに伝えることができる。よって、相当経過年数を用いてモールド変圧器の交換時期を知ることができる。
In this example, in the case of a molded transformer with a service life of 30 years, the actual use time was 25 years, but the elapsed time (actual transformer age) is 29 years. Because there is, it turns out that the exchange time is near. That is, it can be seen that the
また、表面部応力503は表面温度502以外にも形態1のX線を用いた樹脂モールド110の表面部を観察することによって算出した表面部応力を表示してもよい。
In addition to the
さらに、変圧器温度分布情報500と表面温度502とから測定領域内で温度の高い部分についてX線を用いて検査をすることで、より高精度の相当経過年数を特定することが可能となる。
Furthermore, it is possible to specify the equivalent elapsed years with higher accuracy by inspecting a portion having a high temperature in the measurement region using the X-ray from the transformer
さらに、モールド変圧器100は所定の時間帯に所定の負荷状態で長期運用される場合が多いため、一日の樹脂モールド110の表面の温度分布をタイムラプス観察等の経時観察をすることで、これまでの樹脂モールドの熱応力をより精確な推定をすることができる。
Furthermore, since the
また、モールド変圧器100の負荷率(負荷状態)に応じた樹脂モールド110の表面の温度分布を取得すると、負荷率と表面温度分布との関係を特定でき、より精度の高い表面部応力を特定でき、ひいては精度の高い寿命診断を行うことができる。
Moreover, if the temperature distribution of the surface of the
また、検出部121の撮像と併せて外気温と比較することも可能である。この場合は、外気温と樹脂モールド110の表面温度分布との関係を求めることができ、精度の高い寿命診断に寄与することができる。
It is also possible to compare with the outside air temperature together with the imaging of the
1…鉄心、2…コイル、3…上部金具、4…下部金具、6…塗装部、7…非塗装部、8…シール(被覆部材)、8a…サーモラベル、8b…塗装部とは異なる色のシール、8c…透明なシール、
11…電気機器、11A…電気機器のモデル化、11B…熱応力解析、11C…樹脂モールド応力比データベース、12…試験片、12A…疲労寿命試験、12B…材料疲労定数データベース、13…診断結果、
21…通電部位、22…電気絶縁用樹脂モールド、23…界面部、24…表層部、
30…表層部応力測定装置、40…診断装置、42…界面部応力算出部、43…樹脂モールド応力比データベース、44…相当経過年数算出部、45…材料疲労定数データベース、46…表示部、
S101…第1の工程、S102…第2の工程、S103…第3の工程、
S1…界面部の応力、S2…表層部の応力、
100…モールド変圧器、110…樹脂モールド、111…領域A、112…領域B、113…領域C、120…検査手段、121…検出部、150…表示手段、155…表示部、200…検査員。
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Electrical equipment, 11A ... Modeling of electrical equipment, 11B ... Thermal stress analysis, 11C ... Resin mold stress ratio database, 12 ... Test piece, 12A ... Fatigue life test, 12B ... Material fatigue constant database, 13 ... Diagnosis result,
21 ... Current-carrying site, 22 ... Resin mold for electrical insulation, 23 ... Interface part, 24 ... Surface layer part,
DESCRIPTION OF
S101 ... 1st process, S102 ... 2nd process, S103 ... 3rd process,
S1 ... stress at the interface, S2 ... stress at the surface layer,
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記モールドコイルの表面の一部に非塗装部が設けられ、
前記非塗装部に、シールが貼り付けられていることを特徴とするモールド変圧器。 A mold transformer comprising an iron core and a mold coil molded with an insulating resin, the surface of the mold coil being coated,
A non-coating part is provided on a part of the surface of the mold coil,
A molded transformer, wherein a seal is affixed to the non-painted portion.
前記シールは、剥ぎ取り可能であることを特徴とするモールド変圧器。 The molded transformer according to claim 1,
The molded transformer, wherein the seal can be peeled off.
前記非塗装部は、前記モールドコイルの上部のコーナー部に設けたことを特徴とするモールド変圧器。 The molded transformer according to claim 1,
The molded transformer, wherein the non-coating portion is provided at an upper corner portion of the molded coil.
前記非塗装部は、直径4〜15mmの略円形であることを特徴とするモールド変圧器。 The molded transformer according to claim 1,
The non-painted portion is a substantially circular shape having a diameter of 4 to 15 mm.
前記シールは、温度に応じて色が変化するシールであることを特徴とするモールド変圧器。 The molded transformer according to claim 1,
The molded transformer, wherein the seal is a seal whose color changes according to temperature.
前記非塗装部は、各相のモールドコイルにおいて、上部の4つのコーナー部に設けられていることを特徴とするモールド変圧器。 The molded transformer according to claim 1,
The said non-coating part is provided in the upper four corner parts in the mold coil of each phase, The mold transformer characterized by the above-mentioned.
前記シールは、塗装部の塗料の色とは異なる色のシールであることを特徴とするモールド変圧器。 The molded transformer according to claim 1,
The mold transformer is characterized in that the seal is a seal having a color different from the color of the paint in the painted portion.
前記シールは、透明なシールであることを特徴とするモールド変圧器。 The molded transformer according to claim 1,
The molded transformer, wherein the seal is a transparent seal.
前記非塗装部は、光またはX線の照射用の非塗装部であることを特徴とするモールド変圧器。 In the mold transformer according to any one of claims 1 to 8,
The non-painted part is a non-painted part for irradiation with light or X-rays.
前記コイルの外周側は樹脂部材によって覆われており、
前記樹脂部材は、表面に塗装領域と非塗装領域を有していることを特徴とする変圧器。 A transformer having an iron core and a coil wound around the iron core,
The outer peripheral side of the coil is covered with a resin member,
The said resin member has a coating area | region and a non-coating area | region on the surface, The transformer characterized by the above-mentioned.
前記非塗装領域は、前記コイルの上部のコーナー部に配置されていることを特徴とする変圧器。 The transformer according to claim 10,
The transformer is characterized in that the non-coating region is disposed at an upper corner portion of the coil.
前記非塗装領域には、該非塗装領域を覆う被覆部材が設けられていることを特徴とする変圧器。 The transformer according to claim 10,
The said non-coating area | region is provided with the coating | coated member which covers this non-coating area | region.
前記被覆部材は、剥ぎ取り可能であることを特徴とする変圧器。 The transformer according to claim 12,
The transformer is characterized in that the covering member can be peeled off.
前記非塗装領域は、光またはX線の照射用の非塗装領域であることを特徴とするモールド変圧器。 The transformer according to any one of claims 10 to 13,
The non-painting region is a non-painting region for light or X-ray irradiation.
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