JP3056369B2 - 油入電気機器の寿命診断装置及び方法 - Google Patents

油入電気機器の寿命診断装置及び方法

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JP3056369B2
JP3056369B2 JP6061674A JP6167494A JP3056369B2 JP 3056369 B2 JP3056369 B2 JP 3056369B2 JP 6061674 A JP6061674 A JP 6061674A JP 6167494 A JP6167494 A JP 6167494A JP 3056369 B2 JP3056369 B2 JP 3056369B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、油入電気機器の寿命
診断装置及び方法、特に、電力設備のうち油入変圧器、
油入リアクトル等の油入電気機器の寿命を診断する装置
及び方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】油入変圧器、油入リアクトル等の油入電
気機器の寿命は、一般に油入電気機器内の絶縁紙の機械
的強度(引張り強さ)が所定のレベルに低下した時点と
認知されている。この絶縁紙の機械的強度は、絶縁紙の
重合度や重合度残率と強い相関関係があり、寿命予測に
は初期値よりの重合度や重合度残率で判定している。絶
縁紙は劣化すると種々の劣化生成物を生じる。例えば図
5に示すように、絶縁紙の構成成分であるセルロースは
熱分解により第1アルコールとなり、第1アルコールは
酸化されることによりアルデヒドが生成する。さらに、
アルデヒドは酸化されることにより有機酸が生成され、
この有機酸が熱分解されることにより一酸化炭素(C
O)、二酸化炭素(CO)や水(HO)が生成す
る。
【0003】このような過程で生成されるフルフラール
あるいはCO及びCOは、図6及び図7に示すよう
に、絶縁紙の重合度や重合度残率と強い相関関係がある
ことが電気学会などで報告されている。そこで、運転中
の油入電気機器から絶縁油を採取し、絶縁油中のフルフ
ラールあるいはCO+COを測定(分析)することに
より、絶縁油の重合度や重合度残率を類推して油入電気
機器の寿命を推定する診断法の研究が進められている。
【0004】これらの診断法の中でもCO+COによ
る診断法は、従来から行われている油中ガス分析法であ
り、容易に絶縁油中の溶解ガス量が測定できることから
実用化が進められており、劣化診断装置(あるいは劣化
監視装置)が製品化されている。この装置では、絶縁油
からCO及びCOを抽出、測定し、COを測定時の
絶縁油温度から基準絶縁油温度におけるガス濃度に換算
後、CO+COの量を求めて絶縁紙の重合度残率を推
定し油入電気機器の寿命を推定するものである。
【0005】一方、フルフラールは液状でありCOやC
ほど高濃度で絶縁油中には生成されないが、絶縁油
の浄化処理(脱気処理)や油入電気機器の上部空間が窒
素(N)封入方式の場合に空間部への拡散による濃度
低下が少ないことなど、COやCOより優れた性質が
ある。このため、近年フルフラールによる診断法が注目
され、研究が進められている。
【0006】従来、劣化生成物であるCO+COある
いはフルフラールから絶縁紙の重合度あるいは重合度残
率を推定し、この値と、CO+COあるいはフルフラ
ール測定時の運転経過年数及び重合度あるいは重合度残
率の初期値とをAcker氏の回帰式(IEEE、PE
S、WINTER MEETING A76 021−
6(1976)においてAcker氏が提案した式)を
求め、これから限界重合度となる経過年数(寿命)を推
定することが行われている。
【0007】
【数4】
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したような油入電
気機器の寿命診断装置及び方法では、数点の運転年数に
対する推定重合度あるいは重合度残率、及び初期重合度
あるいは重合度残率から経年劣化の代表的な特性式であ
るAcker氏の回帰式を求め、この回帰式に限界重合
度あるいは限界重合度残率を代入し、これより限界重合
度となる経年年数(寿命)を推定することが行われてい
る。
【0009】しかし、従来の寿命推定には絶縁油の初期
重合度あるいは油入電気機器の運転経過年数が必要であ
り、過去の記録のない油入電気機器の寿命推定が困難で
あるという問題点があった。また、寿命推定に適した測
定予告時刻の予測が困難であるという問題点もあった。
この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、過去の記録がなくても油入電気機器の寿命を
診断することができる油入電気機器の寿命診断方法及び
装置を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項第1項
に係る油入電気機器の寿命診断装置は、絶縁油試料から
フルフラールを抽出する抽出部と、この抽出部で抽出さ
れた前記フルフラールを分析する検出部と、この検出部
からのデータ及び前回測定して記憶しておいた記憶デー
タを用い、次の劣化特性式(A)により油入電気機器の
寿命を算出する演算処理部とを備えたものである。
【0011】
【数5】
【0012】この発明の請求項第2項に係る油入電気機
器の寿命診断装置は、次の劣化特性式(B)からさらに
次回測定時刻を推定するものである。
【0013】
【数6】
【0014】
【0015】
【0016】この発明の請求項第項に係る油入電気機
器の寿命診断方法は、絶縁油試料からフルフラールを抽
出し、抽出されたフルフラールを分析して定量し、この
定量したデータ及び前回測定して記憶しておいた記憶デ
ータを用い、上記劣化特性式(A)により油入電気機器
の寿命を算出するものである。
【0017】
【作用】この発明の請求項第1項においては、上記劣化
特性式(A)を用いることにより、絶縁油の初期重合度
や初期からの運転経過年数を使用せずに、少なくとも2
回の重合度を測定により油入電気機器の寿命診断を行
う。
【0018】この発明の請求項第2項においては、上記
劣化特性式(B)を用いることにより、測定精度向上に
適切な次回測定時刻を推定する。
【0019】
【0020】
【0021】この発明の請求項第項においては、上記
劣化特性式(A)を用いることにより、絶縁油の初期重
合度や初期からの運転経過年数を使用せずに、少なくと
も2回の重合度を測定により油入電気機器の寿命診断を
行う。
【0022】
【実施例】実施例1. この発明においては、任意の時点で測定した絶縁油の重
合度あるいは測定時刻を基準として、油入電気機器の寿
命診断を行う。すなわち、基準測定時の運転経過年数及
びこれに対応する絶縁紙の重合度をそれぞれn、L
とし、基準測定時以降の運転経過年数をn、n、・
・・・niとしてこれらの対応する絶縁紙の重合度をL
、L、・・・・LiとしたときのAcker氏の回
帰式は、次のようになる。
【0023】
【数7】
【0024】経過年数n以降は、次のようになる。
【0025】
【数8】
【0026】いま、式(2)〜式(i)の両辺の対数をとる
と、次のようになる。
【0027】
【数9】
【0028】式(3)′以降の各式から式(2)′を引く
と、次のようになる。
【0029】
【数10】
【0030】次に、式(3)″〜式(i)″より、誤差最小
となるlog(1−r)を求めると次のようになる。
【0031】
【数11】
【0032】このようにして得られた劣化特性式(A)
のLxに限界重合度を代入すれば、基準経過年数(測定
開始時刻)からの予測寿命(nx−n)が推定でき
る。すなわち予測寿命の推定は、まず測定開始時刻と次
の測定時刻における重合度とから、予め定数rを求めて
おく。この定数rは、油入電気機器の使用状況や運転状
態に依存するものであり、測定開始時刻以後は一定の使
用状況が維持されることを前提とする。こうして求めた
定数rを用いることにより、予測寿命を求めることがで
きる。このように、重合度の測定は少なくとも2回必要
であり、測定回数を3回以上に増やすことにより測定精
度を向上させることができる。
【0033】従って、初期重合度や初期からの運転経過
年数が無くても油入電気機器の寿命の推定が可能であ
る。劣化特性式(A)について運転経過年数と絶縁油の
重合度との関係を図1に示す。なお、上述の重合度の代
わりに重合度残率を用いても同様な結果が得られる。但
し、この場合には初期重合度が判明していることが必要
である。
【0034】実施例2. 次に、絶縁油の重合度の減少ステップ幅を元に、次回の
測定時刻を推定する方法について述べる。ここに、次回
測定時刻とは、重合度が前回測定値より例えば1%〜5
%低下する時点であり、測定値のプロットがし易く精度
良く測定が行える時刻である。いま、重合度の減少ステ
ップΔLが与えられており、最終測定時刻(運転経過年
数)をnjとし、その時点の重合度をLjとした場合、
次の測定までの時間τは、上述した劣化特性式(A)か
ら次のように変形して求めることができる。
【0035】
【数12】
【0036】このようにして得られた劣化特性式(B)
から、図2に示すように、次回測定時刻(年)を求める
ことができる。
【0037】実施例3. 図3は、この発明の実施例3による油入電気機器の寿命
診断装置の概略を示すブロック図である。図において、
1は採油部であり、図示しない油入電気機器から配管等
により絶縁油を採取するものである。2はこの採油部1
で採取した絶縁油中から劣化生成物であるフルフラール
あるいはその誘導体であるヒドロキシメチルフルフラー
ル等を抽出する抽出部である。ここで抽出は、絶縁油に
不活性ガスをバブリングして気化したフルフラールをメ
タノールやアセトニトリル等の有機液体に溶解させた
り、絶縁油を直接有機液体で抽出してもよい。3はこの
抽出部2で抽出したフルフラールを検出する検出部であ
る。ここで検出は、液体クロマトグラフやガスクロマト
グラフ等種々の検出手段を使用して行うことができる。
【0038】4は演算処理部であり、データ記憶部であ
るメモリ部5に記憶された以前の測定データと実測デー
タを元に、劣化特性式(A)の定数の推定や、限界重合
度と劣化特性式(A)から油入電気機器の寿命を算出す
る。6は制御部であり、採油部1、フルフラール抽出部
2、フルフラール検出部3を各部からの信号によりシー
ケンス制御を行ったり、演算処理部4の起動、MMI/
F7の制御を行う。なお、図3における破線は制御信号
を示し、実線は情報の流れを示している。また、MMI
/F7はマンマシンインターフェース7であり、例えば
ディスプレイ、キーボードやプリンタ等である。フルフ
ラール検出部3と演算処理部4及び制御部6との間に
は、それぞれ測定信号インタイーフェイス8及び制御イ
ンタイーフェイス9が設けられている。
【0039】上述したように構成された油入電気機器の
寿命診断装置では、まず、採油部1で図示しない油入電
気機器から絶縁油を自動的に又は手動により採取する。
次に、フルフラール抽出部2において、絶縁油中のフル
フラール又はその誘導体を抽出した後、フルフラール検
出部3でフルフラールを定量分析する。次いで、フルフ
ラールの分析結果とメモリ部5に記憶されている以前の
測定データとから、演算処理部4において上述した劣化
特性式(A)に基づいて、予測寿命を推定する。
【0040】参考例1. 図4は、この発明の参考例1による油入電気機器の寿命
診断装置の概略を示すブロック図である。なお、各図
中、同一符号は同一又は相当部分を示している。この
考例1における装置の構成及び動作は実施例3における
ものと殆ど等しいが、絶縁油の劣化生成物としてCO
(一酸化炭素)又はCO(二酸化炭素)を抽出、検出
する点が異なる。
【0041】図において、2AはCO又はCO抽出部
であり、採油部1で採取した絶縁油からCO又はCO
を抽出する。このガス抽出は、例えば採油面に接して空
間を作り強制的にガス拡散させることや、高分子透過膜
を用いたガス拡散法により行うことができる。3AはC
O又はCO検出部であり、赤外線センサやガスクロマ
トグラフ等により定量分析を行うことができる。以下、
実施例3と同様にして、CO又はCOの分析結果か
ら、油入電気機器の予測寿命を推定することができる。
【0042】
【0043】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の請求項
第1項は、絶縁油試料からフルフラールを抽出する抽出
部と、この抽出部で抽出されたフルフラールを分析する
検出部と、この検出部からのデータ及び前回測定して記
憶しておいた記憶データを用い、上述した劣化特性式
(A)により油入電気機器の寿命を算出する演算処理部
とを備えたので、絶縁油の初期重合度や油入電気機器の
初期からの運転経過年数がなくても、少なくとも2回の
重合度を測定することにより油入電気機器の寿命診断を
行うことができるという効果を奏する。さらに、測定回
数を増加させることにより、予測寿命の精度を向上させ
ることができるという効果も奏する。
【0044】この発明の請求項第2項は、上述した劣化
特性式(B)からさらに次回測定時刻を推定するので、
測定値のプロットがし易く、精度が高い次回の測定時刻
を推定することができるという効果を奏する。
【0045】
【0046】
【0047】この発明の請求項第項は、絶縁油試料か
ら劣化生成物を抽出し、抽出された劣化生成物を分析し
て定量し、この定量したデータ及び前回測定して記憶し
ておいた記憶データを用い、上述した劣化特性式(A)
により油入電気機器の寿命を算出するので、絶縁油の初
期重合度や油入電気機器の初期からの運転経過年数がな
くても少なくとも2回の重合度を測定することにより、
油入電気機器の寿命診断を行うことができるという効果
を奏する。さらに、測定回数を増加させることにより、
予測寿命の精度を向上させることができるという効果も
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例1における劣化特性式
(A)についての運転経過年数と重合度との関係を示す
線図である。
【図2】 この発明の実施例2における劣化特性式
(B)についての次回測定時刻を推定する方法を説明す
る線図である。
【図3】 この発明の実施例3による油入電気機器の寿
命診断装置の概略を示すブロック図である。
【図4】 この発明の参考例1による油入電気機器の寿
命診断装置の概略を示すブロック図である。
【図5】 セルロースが分解する状態を示す説明図であ
る。
【図6】 フルフラール生成量と絶縁油の重合度との関
係を示す線図である。
【図7】 CO+CO生成量と絶縁油の重合度との関
係を示す線図である。
【符号の説明】
1 採油部、2 フルフラール抽出部、A CO又はC
抽出部、3 フルフラール検出部、3A CO又は
CO検出部、4 演算処理部、5 メモリ部、6 制
御部、7 MMI/F、8 測定信号I/F、9 制御
I/F。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−315147(JP,A) 特開 平4−99969(JP,A) 特開 平3−257805(JP,A) 特開 昭60−245424(JP,A) 特開 平3−211806(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 27/00 H01F 41/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁油試料からフルフラールを抽出する
    抽出部と、 この抽出部で抽出された前記フルフラールを分析する検
    出部と、 この検出部からのデータ及び前回測定して記憶しておい
    た記憶データを用い、次の劣化特性式(A)により油入
    電気機器の寿命を算出する演算処理部とを備えたことを
    特徴とする油入電気機器の寿命診断装置。 【数1】
  2. 【請求項2】 次の劣化特性式(B)からさらに次回測
    定時刻を推定することを特徴とする請求項第1項記載の
    油入電気機器の寿命診断装置。 【数2】
  3. 【請求項3】 絶縁油試料からフルフラールを抽出し、 抽出された前記フルフラールを分析して定量し、 この定量したデータ及び前回測定して記憶しておいた記
    憶データを用い、次の劣化特性式(A)により油入電気
    機器の寿命を算出することを特徴とする油入電気機器の
    寿命診断方法。 【数3】
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