JP5442646B2 - Diagnostic method for oil-filled electrical equipment - Google Patents
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Description
本発明は、変圧器等の油入電気機器の診断方法に関するものであり、より詳しくは油入電気機器内における絶縁物への硫化銅の生成を予測することで、油入電気機器の異常発生の危険度を診断する方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for diagnosing oil-filled electrical equipment such as a transformer, and more specifically, by generating copper sulfide on an insulator in an oil-filled electrical equipment, the occurrence of an abnormality in the oil-filled electrical equipment. The present invention relates to a method for diagnosing the degree of risk.
変圧器等の硫化腐食は、変圧器材料の銅と絶縁油中の硫黄成分との反応により導電性の硫化銅が生成することで生じる。この硫化銅は半導体であるため、絶縁物に付着すれば絶縁性能が低下する。特に大型変圧器などではコイル絶縁のための絶縁物として絶縁紙を使用するため、この絶縁紙に硫化銅が付着したときはコイル間で短絡が発生し、変圧器が破壊される。 Sulfide corrosion of a transformer or the like occurs when conductive copper sulfide is generated by a reaction between copper of the transformer material and a sulfur component in the insulating oil. Since this copper sulfide is a semiconductor, if it adheres to an insulator, insulation performance will fall. In particular, a large transformer or the like uses insulating paper as an insulator for coil insulation. Therefore, when copper sulfide adheres to the insulating paper, a short circuit occurs between the coils, and the transformer is destroyed.
発明者らは、硫化銅生成にかかる反応メカニズムについて鋭意研究した結果、第一段階として絶縁油中に添加されたジベンジルジスルフィド(DBDS)がコイル銅に吸着する反応が起こり、次に、第二段階としてDBDSがコイル銅と反応しジベンジルジスルフィド−銅錯体(DBDS−Cu錯体)を生成する反応が起こり、さらに、第三段階としてDBDS−Cu錯体がベンジルラジカルおよびベンジルスルフェニルラジカルと硫化銅へと分解する反応が起こることがわかった(非特許文献1:S. Toyama, J. Tanimura, N. Yamada, E. Nagao, T. Amimoto, "Highly Sensitive Detection Method of Dibenzyl Disulfide and the Elucidation of the Mechanism of Copper Sulfide Generation in Insulating Oil", 2009年4月, IEEE TDEI Vol16, No.2, pp509-515)。 As a result of intensive studies on the reaction mechanism related to copper sulfide formation, the inventors have conducted a reaction in which dibenzyl disulfide (DBDS) added to insulating oil is adsorbed on coil copper as a first step, As a step, a reaction occurs in which DBDS reacts with coiled copper to form a dibenzyl disulfide-copper complex (DBDS-Cu complex). Further, as a third step, DBDS-Cu complex is converted into benzyl radical, benzylsulfenyl radical and copper sulfide. (Non-patent document 1: S. Toyama, J. Tanimura, N. Yamada, E. Nagao, T. Amimoto, "Highly Sensitive Detection Method of Dibenzyl Disulfide and the Elucidation of the Mechanism of Copper Sulfide Generation in Insulating Oil ", April 2009, IEEE TDEI Vol16, No.2, pp509-515).
かかる知見に基づき、特許文献1(特開2010−10439号公報)、特許文献2(国際公開第2010/073748号)には、稼働中の既設変圧器から絶縁油を採取し、ジベンジルジスルフィドやその分解物、副生成物等を分析することにより、油入電気機器における硫化銅の生成を予測し、油入電気機器の異常発生の危険度を診断する方法が開示されている。 Based on this knowledge, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-10439) and Patent Document 2 (International Publication No. 2010/073748) extract insulating oil from an existing transformer in operation, and dibenzyl disulfide and A method for predicting the formation of copper sulfide in an oil-filled electrical device by analyzing the decomposition products, by-products and the like and diagnosing the risk of occurrence of an abnormality in the oil-filled electrical device is disclosed.
しかし、特許文献1および2に開示された方法を用いることにより、油入電気機器内に生成した硫化銅量などを予測することはできるが、それだけで、油入電気機器の異常が発生する可能性を的確に診断することはできない。油入電気機器内に生成する硫化銅の量が同じであっても、それがコイル銅表面に付着する割合と絶縁紙表面に付着する割合によって、油入電気機器の異常(絶縁破壊)が発生する可能性は異なるからである。
However, by using the methods disclosed in
例えば、絶縁油にはラジカル系の酸化防止剤である2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール(DBPC)が頻繁に添加されているが、この場合、コイル銅表面に付着する硫化銅の量が減少し、絶縁紙表面での硫化銅の生成量が増加することが、本発明者らの研究により判明している。これは、上述のDBDS−Cu錯体がベンジルラジカルおよびベンジルスルフェニルラジカルと硫化銅へと分解する反応が起こった瞬間に、DBPCが硫化銅の近傍にあれば、硫化銅とDBPCがラジカル的に結合して錯体を形成し、絶縁油中に溶解されることで銅板表面への硫化銅の付着量が減少し、結果的に絶縁紙への硫化銅の付着量が増加するためであると考えられる。 For example, 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol (DBPC), which is a radical antioxidant, is frequently added to insulating oil. The inventors have found that the amount of copper decreases and the amount of copper sulfide produced on the surface of the insulating paper increases. This is because, if DBPC is in the vicinity of copper sulfide at the moment when the above-mentioned DBDS-Cu complex is decomposed into benzyl radical and benzylsulfenyl radical and copper sulfide, copper sulfide and DBPC are bonded radically. This is thought to be because the amount of copper sulfide attached to the copper plate surface decreases as a result of the formation of a complex and dissolution in the insulating oil, resulting in an increase in the amount of copper sulfide attached to the insulating paper. .
上記の問題点に鑑み、本発明は、油入電気機器内の絶縁油に浸漬されたコイルの絶縁紙等の表面における硫化銅の生成量をより正確に予測し、油入電気機器の異常発生の危険度を的確に診断できる方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention more accurately predicts the amount of copper sulfide produced on the surface of insulating paper or the like of a coil immersed in insulating oil in oil-filled electrical equipment, and abnormal occurrence of oil-filled electrical equipment. It is an object of the present invention to provide a method capable of accurately diagnosing the risk level.
本発明は、油入電気機器の異常発生の危険度を評価する油入電気機器の診断方法であって、
前記油入電気機器内の絶縁油を分析する第1ステップと、
前記第1ステップで得られた分析結果に基いて、前記油入電気機器内における異常発生の危険度を評価する第2ステップとを含み、
前記第1ステップにおいて、絶縁油中のパラフィン炭素濃度と、ジベンジルジスルフィドおよび/またはジベンジルジスルフィドから生成するラジカルの反応生成物の濃度とを測定することを特徴とする、油入電気機器の診断方法である。
The present invention is a method for diagnosing oil-filled electrical equipment for evaluating the risk of occurrence of abnormality in oil-filled electrical equipment,
A first step of analyzing the insulating oil in the oil-filled electrical device;
A second step of evaluating a risk of occurrence of abnormality in the oil-filled electrical device based on the analysis result obtained in the first step;
In the first step, the concentration of paraffin carbon in the insulating oil and the concentration of the reaction product of radicals generated from dibenzyl disulfide and / or dibenzyl disulfide are measured. Is the method.
前記第1ステップにおいて、さらに、ジ−t−ブチル−パラクレゾールおよび/またはジ−t−ブチル−パラクレゾールから生成するラジカルの反応生成物を測定することが好ましい。 In the first step, it is preferable to further measure a reaction product of a radical generated from di-t-butyl-paracresol and / or di-t-butyl-paracresol.
前記ジベンジルジスルフィドから生成するラジカルの反応生成物は、ベンズアルデヒド、ベンジルアルコール、ビベンジル、ジベンジルスルフィドおよびジベンジルスルホキシドからなる群から選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましい。 The reaction product of radicals generated from the dibenzyl disulfide is preferably at least one compound selected from the group consisting of benzaldehyde, benzyl alcohol, bibenzyl, dibenzyl sulfide and dibenzyl sulfoxide.
前記第1ステップにおいて、ジベンジルジスルフィドから生成するラジカルとジ−t−ブチル−パラクレゾールから生成するラジカルとの反応生成物を測定することが好ましい。 In the first step, it is preferable to measure a reaction product of a radical generated from dibenzyl disulfide and a radical generated from di-t-butyl-paracresol.
前記第2ステップにおいて、前記第1ステップで測定されたパラフィン炭素濃度およびジベンジルジスルフィドおよび/またはジベンジルジスルフィドから生成するラジカルの反応生成物の濃度が、共に基準値よりも高い場合は、前記油入電気機器内における異常発生の危険度が高いと評価することが好ましい。 In the second step, when the paraffin carbon concentration and the concentration of the reaction product of radicals generated from dibenzyl disulfide and / or dibenzyl disulfide measured in the first step are both higher than the reference value, the oil It is preferable to evaluate that the risk of occurrence of abnormality in the input electrical equipment is high.
また、本発明は、油入電気機器内における硫化銅生成の危険度を評価するための油入電気機器の診断装置であって、
前記油入電気機器内の絶縁油を分析するための分析ユニットと、
前記分析ユニットで得られた分析結果に基いて、前記油入電気機器における異常発生の危険度を診断する診断ユニットとを含み、
前記分析ユニットは、前記絶縁油中のパラフィン炭素濃度と、ジベンジルジスルフィドおよび/またはジベンジルジスルフィドから生成するラジカルの反応生成物の濃度とを測定するためのものであることを特徴とする、油入電気機器の診断装置にも関する。
Further, the present invention is a diagnostic apparatus for oil-filled electrical equipment for evaluating the risk of copper sulfide generation in oil-filled electrical equipment,
An analysis unit for analyzing the insulating oil in the oil-filled electrical device;
A diagnostic unit for diagnosing the risk of occurrence of abnormality in the oil-filled electrical device based on the analysis result obtained by the analysis unit;
The analysis unit is for measuring the concentration of paraffin carbon in the insulating oil and the concentration of reaction products of radicals generated from dibenzyl disulfide and / or dibenzyl disulfide. It also relates to diagnostic equipment for incoming electrical equipment.
本発明の診断方法によれば、既設の油入電気機器(変圧器など)から採取した絶縁油の分析において、ジベンジルジスルフィドの濃度だけでなくパラフィン炭素濃度を測定することにより、油入電気機器内の絶縁油に浸漬されたコイルの絶縁紙等の表面における硫化銅生成の可能性を予測し、油入電気機器の異常発生の危険度を的確に評価できるという、従来にない顕著な効果が奏される。 According to the diagnostic method of the present invention, in the analysis of insulating oil collected from existing oil-filled electrical equipment (transformers, etc.), not only the concentration of dibenzyl disulfide but also the paraffin carbon concentration is measured. Predicting the possibility of copper sulfide formation on the surface of insulating paper of coils immersed in insulating oil in the interior, it is possible to accurately evaluate the risk of occurrence of abnormalities in oil-filled electrical equipment, an unprecedented remarkable effect Played.
上述のとおり、硫化銅生成のメカニズムは、第一段階として、ジベンジルジスルフィド(DBDS)が銅板に吸着する反応が起こり、第二段階として、DBDSが銅と反応してDBDS−Cu錯体を生成する反応が起こり、第三段階として、DBDS−Cu錯体がベンジルラジカルおよびベンジルスルフェニルラジカルと硫化銅へと分解する反応が起こることが分かっている。 As described above, in the mechanism of copper sulfide formation, as a first step, a reaction occurs in which dibenzyl disulfide (DBDS) is adsorbed on a copper plate, and as a second step, DBDS reacts with copper to form a DBDS-Cu complex. It has been found that the reaction takes place and, as a third step, a reaction occurs in which the DBDS-Cu complex decomposes into benzyl radicals and benzylsulfenyl radicals and copper sulfide.
これらの硫化銅生成メカニズムに関与する化合物のうち、硫化銅だけが絶縁油に不溶で
ある。このため、銅板表面で硫化銅が生成してしまえば、当該硫化銅が絶縁紙に移行することはあり得ない。
Of these compounds involved in the copper sulfide formation mechanism, only copper sulfide is insoluble in insulating oil. For this reason, if copper sulfide is generated on the surface of the copper plate, the copper sulfide cannot be transferred to insulating paper.
一方、DBDS−Cu錯体は、錯体であることから油溶性を呈するため、銅板表面から絶縁紙へと移行し、絶縁紙表面に吸着され得る。このDBDS−Cu錯体が、絶縁紙表面でベンジルラジカルおよびベンジルスルフェニルラジカルと硫化銅へと分解する反応が起こった場合は、絶縁紙表面に硫化銅が生成する。 On the other hand, since the DBDS-Cu complex is a complex and exhibits oil solubility, the DBDS-Cu complex can be transferred from the copper plate surface to the insulating paper and adsorbed on the insulating paper surface. When the DBDS-Cu complex undergoes a reaction that decomposes into benzyl radicals and benzylsulfenyl radicals and copper sulfide on the surface of the insulating paper, copper sulfide is generated on the surface of the insulating paper.
このため、DBDS−Cu錯体の溶解性が高い絶縁油を用いた場合は、絶縁紙表面における硫化銅の生成量が増加し、DBDS−Cu錯体の溶解性が低い絶縁油を用いた場合は、絶縁紙表面における硫化銅の生成量が減少する。 For this reason, when an insulating oil having a high solubility of the DBDS-Cu complex is used, the amount of copper sulfide generated on the surface of the insulating paper is increased, and when an insulating oil having a low solubility of the DBDS-Cu complex is used, The amount of copper sulfide produced on the insulating paper surface is reduced.
本発明は、油入電気機器内の絶縁油が、DBDS−Cu錯体の溶解性が高いものか、低いものかを分析することにより、絶縁紙等への硫化銅付着による油入電気機器の異常発生の危険度を的確に診断する方法である。 By analyzing whether the insulating oil in the oil-filled electrical device is high or low in solubility of the DBDS-Cu complex, the present invention can detect abnormalities in the oil-filled electrical device due to adhesion of copper sulfide to insulating paper or the like. This is a method of accurately diagnosing the risk of occurrence.
絶縁油の組成は、油全体を構成している炭素数に対するパラフィン鎖中の炭素原子の含有率(重量%)であるパラフィン炭素濃度(%CP)、ナフテン環中の炭素原子の含量率(重量%)であるナフテン炭素濃度(%CN)および、芳香環中の炭素原子の含量率(重量%)である芳香族炭素濃度(%CA)で表され、それらの値は、絶縁油の原料である原油の産地や精製方法により異なる。これらの組成によってDBDS−Cu錯体の溶解性は異なり、DBDSの含有量が同じ絶縁油であっても、絶縁紙への硫化銅付着量は異なるものと考えられる。 The composition of the insulating oil consists of the paraffin carbon concentration (% CP), which is the carbon atom content (% by weight) relative to the number of carbon atoms constituting the entire oil, and the carbon atom content (weight) in the naphthenic ring. %) Naphthene carbon concentration (% CN) and aromatic carbon concentration (% CA) which is the carbon atom content (% by weight) in the aromatic ring. It depends on the crude oil production area and refining method. The solubility of the DBDS-Cu complex varies depending on these compositions, and even if the insulating oil has the same DBDS content, the amount of copper sulfide attached to the insulating paper is considered to be different.
本発明者らは、鋭意検討した結果、絶縁油中のパラフィン炭素濃度(%CP)は、DBDS−Cu錯体の溶解性と相関性があり、絶縁紙表面における硫化銅の生成量と相関性があることを見出した。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that the paraffin carbon concentration (% CP) in the insulating oil has a correlation with the solubility of the DBDS-Cu complex, and has a correlation with the amount of copper sulfide formed on the surface of the insulating paper. I found out.
また、DBDS−Cu錯体が銅板表面でラジカル的に分解した瞬間に、他のラジカルが硫黄元素の近傍にあれば、硫黄元素と他のラジカルがラジカル的に結合し、硫黄を含む錯体へと戻ることが予想される。これにより、銅板表面に生成する硫化銅の量が減少し、油溶性の錯体の量が増加するため、絶縁紙表面での硫化銅の生成量が増加すると考えられる。すなわち、DBDS由来のラジカル以外の他のラジカルが絶縁油中に共存する場合に、絶縁紙表面での硫化銅の生成量が増加するものと予想される。 Moreover, if another radical is in the vicinity of the sulfur element at the moment when the DBDS-Cu complex is radically decomposed on the surface of the copper plate, the sulfur element and the other radical are radically bonded to return to the complex containing sulfur. It is expected that. As a result, the amount of copper sulfide generated on the copper plate surface is decreased and the amount of oil-soluble complex is increased, so that the amount of copper sulfide generated on the insulating paper surface is considered to increase. That is, when radicals other than those derived from DBDS coexist in the insulating oil, it is expected that the amount of copper sulfide produced on the surface of the insulating paper will increase.
このような他のラジカルとして、硫黄元素近傍に安定、且つ、多量に存在すると考えれるジ−t−ブチル−パラクレゾール(DBPC)などのラジカル系の酸化防止剤が考えられる。したがって、DBPC(および/またはDBPCから生成するラジカルの反応生成物)を測定し、DBPCの影響を考慮して油入電気機器の異常発生の危険度を評価することにより、より的確な油入電気機器の診断を行なうことができる。通常、酸化防止剤として用いられるDBPCは、2,6−ジ−t−ブチル−パラクレゾールである。 As such other radicals, radical-based antioxidants such as di-t-butyl-paracresol (DBPC) which are considered to be stable and present in large quantities in the vicinity of sulfur element can be considered. Therefore, by measuring DBPC (and / or reaction products of radicals generated from DBPC) and evaluating the risk of occurrence of abnormality in oil-filled electrical equipment in consideration of the influence of DBPC, more accurate oil-filled electricity Device diagnosis can be performed. Typically, DBPC used as an antioxidant is 2,6-di-t-butyl-paracresol.
(実施の形態1)
本発明の油入電気機器の診断方法の一実施形態について説明する。本実施形態の診断方法は、油入電気機器内におけるコイルの絶縁紙等の表面での硫化銅生成に起因する異常発生の危険度を評価する油入電気機器の診断方法であり、
前記油入電気機器内の絶縁油を分析する第1ステップと、
前記第1ステップで得られた分析結果に基づいて、前記油入電気機器内における異常発生の危険度を評価する第2ステップとを含んでいる。
(Embodiment 1)
An embodiment of a diagnostic method for oil-filled electrical equipment according to the present invention will be described. The diagnostic method of the present embodiment is a diagnostic method for an oil-filled electrical device that evaluates the risk of occurrence of abnormality due to copper sulfide generation on the surface of the insulating paper of the coil in the oil-filled electrical device,
A first step of analyzing the insulating oil in the oil-filled electrical device;
And a second step of evaluating a risk of occurrence of abnormality in the oil-filled electrical device based on the analysis result obtained in the first step.
第1ステップにおいては、絶縁油中のパラフィン炭素濃度と、DBDSおよびDBPCの濃度とを測定する。パラフィン炭素濃度の分析方法としては、絶縁油の屈折率、密度、粘度等のデータから間接的に%CPなどを推定する方法であるn−d−M環分析法(ASTM D3238)を用いることができる。DBDSおよびDBPCの濃度は、例えばガスクロマトグラフ/質量分析装置を用いれば、0.1ppmまで定量することができる。また、DBDSは非特許文献1記載の方法を用いて検出することができる。
In the first step, the paraffin carbon concentration in the insulating oil and the concentrations of DBDS and DBPC are measured. As an analysis method of the paraffin carbon concentration, it is possible to use an ndM ring analysis method (ASTM D3238) which is a method for indirectly estimating% CP or the like from data such as refractive index, density and viscosity of insulating oil. it can. The concentration of DBDS and DBPC can be quantified to 0.1 ppm by using, for example, a gas chromatograph / mass spectrometer. DBDS can be detected using the method described in
第2ステップにおいて、第1ステップ測定したパラフィン炭素濃度が所定の基準値よりも高く、DBDSおよび/またはDBDSから生成するラジカルの反応生成物の濃度が一定値よりも高ければ、油入電気機器内の絶縁紙等における硫化銅生成の可能性が高いと評価し、油入電気機器における異常発生の危険度が高いと評価する。 In the second step, if the paraffin carbon concentration measured in the first step is higher than a predetermined reference value and the concentration of the reaction product of radicals generated from DBDS and / or DBDS is higher than a certain value, It is evaluated that there is a high possibility of copper sulfide formation in insulating paper, etc., and that the risk of occurrence of abnormalities in oil-filled electrical equipment is high.
本発明においては、既設の油入電気機器(変圧器など)から採取した絶縁油の分析において、DBDSだけでなくパラフィン炭素濃度も測定することにより、油入電気機器内の絶縁油に浸漬されたコイル等の絶縁紙表面における硫化銅生成の危険度を、正確に評価することが可能となる。 In the present invention, in the analysis of insulating oil collected from existing oil-filled electrical equipment (such as a transformer), by measuring not only DBDS but also paraffin carbon concentration, the oil was immersed in insulating oil in the oil-filled electrical equipment. It is possible to accurately evaluate the risk of copper sulfide generation on the surface of insulating paper such as a coil.
本実施形態では、さらに、DBPCも測定し、DBPCの影響も加味することで、油入電気機器内の絶縁紙表面における硫化銅生成による異常発生の危険度を、より的確に評価することが可能となる。 In this embodiment, DBPC is also measured and the influence of DBPC is taken into account, so that the risk of occurrence of abnormality due to copper sulfide generation on the insulating paper surface in the oil-filled electrical device can be more accurately evaluated. It becomes.
(実施の形態2)
本実施形態は、第1ステップ(絶縁油の分析ステップ)において、DBDSおよびDBPCに代えて、DBDSから生じるラジカルの反応生成物およびDBPCの濃度を測定する点において、実施の形態1とは異なるが、それ以外は、実施の形態1と同様の診断方法である。
(Embodiment 2)
Although this embodiment is different from
絶縁油中のDBDSとDBPCは、絶縁油の変圧器内での使用によって徐々に消費される。このため、使用前にDBPCおよびDBDSを含んでいた絶縁油であっても、絶縁油の長期使用後にDBDSおよびDBPCのみを測定した場合には、DBDSおよびDBPCが検出されない場合がある。このような場合には、高リスクと診断されるべきところを、誤ってリスクが低いと診断される可能性がある。 DBDS and DBPC in the insulating oil are gradually consumed by using the insulating oil in the transformer. For this reason, even if the insulating oil contains DBPC and DBDS before use, DBDS and DBPC may not be detected when only DBDS and DBPC are measured after long-term use of the insulating oil. In such a case, there is a possibility that a place where a high risk should be diagnosed is mistakenly diagnosed as a low risk.
本実施形態は、DBDSを測定する代わりに、DBDSが消費されることにより生成する化合物(DBDSから生成するラジカルの反応生成物)を検出することで、このような誤った判断を回避することができる。 In this embodiment, instead of measuring DBDS, it is possible to avoid such erroneous determination by detecting a compound (a reaction product of radicals generated from DBDS) that is generated when DBDS is consumed. it can.
DBDSから生成するラジカルの反応生成物としては、例えば、ベンズアルデヒド、ベンジルアルコール、ビベンジル、ジベンジル(モノ)スルフィド、ジベンジルスルホキシドが挙げられる。これらの化合物は、例えば、ガスクロマトグラフ/質量分析法を用いて分析することができる。 Examples of radical reaction products generated from DBDS include benzaldehyde, benzyl alcohol, bibenzyl, dibenzyl (mono) sulfide, and dibenzyl sulfoxide. These compounds can be analyzed using, for example, gas chromatography / mass spectrometry.
図3に、後述の試験例1の試料油A−1における、DBDSの減少量(消費量)とこれらの反応生成物(ベンズアルデヒド、ベンジルアルコール、ビベンジル、ジベンジル(モノ)スルフィドおよびジベンジルスルホキシド)の総量(図3において、副生成物生成量と記載)との関係を示す。図3に示されるように、これらの反応生成物の総量(副生成物生成量)とDBDSの減少量とは相関がある。このため、DBDSが検出されない場合であってもこれらの化合物が検出されればDBDSが添加されていたと判断できる。 FIG. 3 shows the reduction amount (consumption) of DBDS and the reaction products (benzaldehyde, benzyl alcohol, bibenzyl, dibenzyl (mono) sulfide, and dibenzylsulfoxide) in sample oil A-1 of Test Example 1 described later. The relationship with the total amount (in FIG. 3, described as by-product production amount) is shown. As shown in FIG. 3, there is a correlation between the total amount of these reaction products (by-product production amount) and the amount of DBDS reduction. For this reason, even if DBDS is not detected, it can be determined that DBDS has been added if these compounds are detected.
なお、これらの化合物は、個々の含有量としてもDBDS減少量との相関があるため、これらの化合物の少なくとも1種を測定することにより、総量を用いなくともDBDSが存在していたことを証明し得る。 In addition, since these compounds have a correlation with the amount of DBDS decrease as individual contents, it was proved that DBDS existed without using the total amount by measuring at least one of these compounds. Can do.
また、DBPCを測定する代わりに、DBPCとペルオキシラジカルの反応生成物を適当な分析方法(例えば、ガスクロマトグラフ質量分析装置を用いる方法)により測定することで、使用開始時に電気絶縁油にDBPCが添加されていたかどうかを判断することもできる。DBPCは、容易に図4に示すようなラジカルとなり、ペルオキシラジカルなどのラジカルと反応することは広く知られている。 In addition, instead of measuring DBPC, DBPC is added to the electrical insulating oil at the start of use by measuring the reaction product of DBPC and peroxy radicals by an appropriate analysis method (for example, a method using a gas chromatograph mass spectrometer). You can also determine if it was done. It is widely known that DBPC easily forms radicals as shown in FIG. 4 and reacts with radicals such as peroxy radicals.
(実施の形態3)
本実施形態は、第1ステップ(絶縁油の分析ステップ)において、DBDSおよびDBPCに代えて、DBDSから生成するラジカルとDBPCから生じるラジカルとの反応生成物を測定する点において、実施の形態1とは異なるが、それ以外は、実施の形態1と同様の診断方法である。
(Embodiment 3)
This embodiment is different from
なお、DBDSから生成するラジカルとDBPCから生じるラジカルとの反応生成物を測定することは、本発明の診断方法において「DBDSから生成するラジカルの反応生成物と、DBPCから生成するラジカルの反応生成物とを測定する」ことに相当する。すなわち、「DBDSから生成するラジカルの反応生成物と、DBPCから生成するラジカルの反応生成物とを測定する」とは、DBDSから生成するラジカル同士の反応生成物や、DBPCから生成するラジカル同士の反応生成物を検出する場合だけでなく、DBDSから生成するラジカルとDBPCから生成するラジカルとの反応生成物を測定する場合も包含する。 In addition, measuring the reaction product of the radical generated from DBDS and the radical generated from DBPC means that “the reaction product of the radical generated from DBDS and the reaction product of the radical generated from DBPC” in the diagnostic method of the present invention. Is equivalent to “measuring”. That is, “measure the reaction product of radicals generated from DBDS and the reaction product of radicals generated from DBPC” means that the reaction product of radicals generated from DBDS or the reaction product of radicals generated from DBPC This includes not only the detection of reaction products, but also the measurement of reaction products of radicals generated from DBDS and radicals generated from DBPC.
DBDSとDBPCが同時に添加されていた場合、電気絶縁油をガスクロマトグラフ/質量分析器(GC/MS)で分析すると、分子量が310の化合物が検出される。この分子量310の化合物は、例えば、4−ベンジル‐2,6‐ジ−t−ブチル−4−メチル−2,5−シクロヘキサジエノン(化学式を図5に示す)であると考えられる。該化合物は、DBPCから生成するラジカルとDBDSから生じるラジカルであるベンジルラジカルとの反応生成物である。該化合物の検出だけで、DBPCおよびDBDSを検出する実施の形態1と同様に、油入電気機器内における硫化銅の生成の危険度を評価することができる。 When DBDS and DBPC are added simultaneously, when the electrical insulating oil is analyzed by a gas chromatograph / mass spectrometer (GC / MS), a compound having a molecular weight of 310 is detected. This compound having a molecular weight of 310 is considered to be, for example, 4-benzyl-2,6-di-t-butyl-4-methyl-2,5-cyclohexadienone (chemical formula shown in FIG. 5). The compound is a reaction product of a radical generated from DBPC and a benzyl radical which is a radical generated from DBDS. Similar to the first embodiment in which DBPC and DBDS are detected only by detecting the compound, the risk of copper sulfide generation in the oil-filled electrical device can be evaluated.
本実施形態の診断方法によれば、絶縁油の長期使用によって、DBDSおよびDBPCが硫化銅などの生成のために消費されていても、実施の形態1と同様に油入電気機器内の絶縁紙に硫化銅が付着する危険性が高いことを判断できる。また、1種類の化合物の測定のみによって簡便に油入電気機器の診断を行なうことができる。 According to the diagnostic method of the present embodiment, even if DBDS and DBPC are consumed for the production of copper sulfide or the like due to long-term use of insulating oil, the insulating paper in the oil-filled electrical device is the same as in the first embodiment. It can be judged that there is a high risk of copper sulfide adhering to the surface. Moreover, an oil-filled electrical device can be diagnosed simply by measuring only one type of compound.
なお、本発明の診断方法においては、例えば、絶縁油中のDBDSとDBPCを検出し、さらに4−ベンジル‐2,6‐ジ−t−ブチル−4−メチル−2,5−シクロヘキサジエノンなどのDBDSから生成するラジカルとDBPCから生成するラジカルとの反応生成物を検出することにより、油入電気機器内における硫化銅生成の危険度を評価してもよい。この場合、使用前の絶縁油中におけるDBDSおよびDBPCの濃度をより正確に推定することができるため、油入電気機器内における絶縁紙表面での硫化銅生成の危険度をより正確に評価することができる。 In the diagnostic method of the present invention, for example, DBDS and DBPC in insulating oil are detected, and 4-benzyl-2,6-di-t-butyl-4-methyl-2,5-cyclohexadienone or the like is detected. The risk of copper sulfide generation in an oil-filled electrical device may be evaluated by detecting a reaction product of a radical generated from the DBDS and a radical generated from DBPC. In this case, since the concentration of DBDS and DBPC in the insulating oil before use can be estimated more accurately, the risk of copper sulfide generation on the surface of insulating paper in oil-filled electrical equipment should be more accurately evaluated. Can do.
(実施の形態4)
本実施形態は、上述の実施形態における油入電気機器の診断方法を実現するための診断装置の一実施形態である。図6に、本実施形態の診断装置の構成図を示す。図6を参照して、診断装置101は、配管2と、タンク3と、採油装置4と、前処理装置5と、分析ユニット6と、診断ユニット7と、表示装置8とを備える。
(Embodiment 4)
The present embodiment is an embodiment of a diagnostic apparatus for realizing the method for diagnosing oil-filled electrical equipment in the above-described embodiment. FIG. 6 shows a configuration diagram of the diagnostic apparatus of the present embodiment. Referring to FIG. 6,
図7は、図6に示した油入電気機器の構成例を示す断面図である。図7を参照して、油入電気機器1はたとえば変圧器であり、タンク50と、鉄心51,52と、コイル53と、冷却器54と、絶縁油55とを備える。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the oil-filled electrical device illustrated in FIG. 6. Referring to FIG. 7, oil-filled
鉄心51,52と、コイル53とはタンク50に収納される。コイル53は、鉄心51,52に囲まれている。タンク50の内部は絶縁油55で満たされている。したがってコイル53は絶縁油55に浸されている。
The
絶縁油55はポンプ56によって油入電気機器1内を循環する。図7中の矢印によって示されるように、絶縁油55は、タンク50から出て、冷却器54により冷却される。冷却された絶縁油55はタンク50に戻る。絶縁油55は、たとえば鉱油、合成油などである。
The insulating
コイル53は、一方向に積層された複数の巻線層によって構成される。図8は、コイルを構成する複数の巻線層のうちの1つを示した平面図である。図9は、図8に示した巻線層のA−A線に沿った断面を示した断面図である。
The
図8および図9を参照して、巻線層53Pは、紙巻導体53Lによって構成される。紙巻導体53Lは、同一平面内で螺旋状に巻かれている。紙巻導体53Lは、銅を含む導体53Mと、導体53Mを被覆する絶縁紙53Nとを有する。絶縁紙53Nはセルロース分
子を含む。
Referring to FIGS. 8 and 9, winding
図6に戻り、タンク3は配管2によって油入電気機器1に接続される。油入電気機器1内から絶縁油55が採取される際には、油入電気機器1内の絶縁油の一部が配管2を通り、タンク3に流入する。採油装置4は、たとえばポンプであり、タンク3内の絶縁油を採取する。タンク3の絶縁油は分析ユニット6による分析に用いられる。前処理装置5は、タンク3内の絶縁油が分析ユニット6に送られる前に、絶縁油の前処理を行なう。分析ユニット6では、上述のような絶縁油についての分析が行われる。
Returning to FIG. 6, the
診断ユニット7は、たとえばコンピュータにより構成されるとともに、その内部に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて演算処理を実行する。具体的には、診断ユニット7は、分析ユニット6から絶縁油の分析値を受けて、油入電気機器電気の異常発生の危険度を診断する。 The diagnostic unit 7 is configured by a computer, for example, and executes arithmetic processing based on a map and a program stored therein. Specifically, the diagnosis unit 7 receives the analysis value of the insulating oil from the analysis unit 6 and diagnoses the risk of occurrence of an abnormality in the oil-filled electrical equipment.
表示装置8は、診断ユニット7の診断結果、すなわち油入電気機器の異常発生の危険度を図示しない画面に表示する。これにより診断装置101による診断結果を把握することが可能になる。
The
以下、本発明の診断方法に関して、絶縁油(変圧器油)中に含まれるパラフィン炭素濃度およびDBDSおよびDBPCに由来する化合物の量と、絶縁紙表面での硫化銅の生成との関係を確認した試験の結果を示す。 Hereinafter, regarding the diagnostic method of the present invention, the relationship between the concentration of paraffin carbon contained in insulating oil (transformer oil) and the amount of compounds derived from DBDS and DBPC and the formation of copper sulfide on the insulating paper surface was confirmed. The result of a test is shown.
(試験例1)
まず、ASTM D 1275Bで腐食性の硫黄を含まないことを確認済みの鉱油系変圧器油(試料油A、試料油B、試料油C)を3種類準備した。なお、n−d−M環分析法により、試料油Aの%CPは44.5%、試料油Bの%CPは49.1%、試料油Cの%CPは51.9%であることを確認した。
(Test Example 1)
First, three types of mineral-based transformer oils (sample oil A, sample oil B, and sample oil C) that have been confirmed to contain no corrosive sulfur by ASTM D 1275B were prepared. According to the ndM ring analysis method,% CP of sample oil A is 44.5%,% CP of sample oil B is 49.1%, and% CP of sample oil C is 51.9%. It was confirmed.
次に、これらの変圧器油の各々にDBDSを100ppm添加する。この変圧器油の各々を試料油A−1、B−1、C−1とする。この試料油A−1、B−1、C−1を用いて、IEC(国際電気標準会議)規格のIEC62535に準拠した方法により硫化銅の生成に関する試験を行った。すなわち、これらの試料油を15グラムと、クラフト紙を一層巻いた銅板(30mm×7.5mm×1.5mm)とを30ccの内容積を持つ瓶に封入し、シリコンゴム栓を施した後に150℃で24〜144時間の条件で加熱する。 Next, 100 ppm of DBDS is added to each of these transformer oils. Let each of this transformer oil be sample oil A-1, B-1, and C-1. Using these sample oils A-1, B-1, and C-1, a test related to the generation of copper sulfide was performed by a method in accordance with IEC 62535 of the IEC (International Electrotechnical Commission) standard. That is, 15 gram of these sample oils and a copper plate (30 mm × 7.5 mm × 1.5 mm) wound with one layer of kraft paper were sealed in a bottle with an internal volume of 30 cc, and after applying a silicon rubber stopper, 150 Heat at 24 ° C. for 24 to 144 hours.
図1に、%CPと絶縁紙表面での硫化銅生成速度の関係を示す。図1に示されるように、DBPCを含有しない絶縁油を用いた本試験例においても、%CPと硫化銅生成速度との間には良好な相関性が見られた。 FIG. 1 shows the relationship between% CP and copper sulfide generation rate on the surface of insulating paper. As shown in FIG. 1, even in this test example using an insulating oil containing no DBPC, a good correlation was found between% CP and copper sulfide formation rate.
図1で得られた直線がx軸と交わる点は硫化銅生成速度がゼロになるパラフィン炭素濃度を示す(%CP=41.9%)。このようなパラフィン炭素濃度は、本発明の診断方法におけるパラフィン炭素濃度の基準値とすることができる。すなわち、パラフィン炭素濃度がこの基準値以下である絶縁油は、一定量のDBDSを含有していても、絶縁紙表面に硫化銅が生成する蓋然性は低く、安全である(油入電気機器の異常発生の危険度は低い)と評価できる。他方、パラフィン炭素濃度がこの基準値よりも高い絶縁油は、一定量のDBDSを含有していれば、絶縁紙表面に硫化銅が生成する蓋然性が高い(油入電気機器の異常発生の危険度が高い)と評価できる。 The point where the straight line obtained in FIG. 1 intersects the x-axis indicates the paraffin carbon concentration at which the copper sulfide production rate becomes zero (% CP = 41.9%). Such a paraffin carbon concentration can be used as a reference value for the paraffin carbon concentration in the diagnostic method of the present invention. In other words, insulating oils with a paraffin carbon concentration below this reference value are safe, even if they contain a certain amount of DBDS, with a low probability of copper sulfide forming on the surface of insulating paper (abnormalities in oil-filled electrical equipment). The risk of occurrence is low). On the other hand, if the insulating oil whose paraffin carbon concentration is higher than this reference value contains a certain amount of DBDS, there is a high probability that copper sulfide will form on the surface of the insulating paper (risk of occurrence of abnormality in oil-filled electrical equipment) Is high).
なお、このような評価を行う際には、絶縁油中のDBDSの濃度をあらかじめ設定した基準値と比較した結果を考慮することにより、より的確な評価を行うことができる。DBDSの基準値は、例えば、上記パラフィン炭素濃度の基準値と同様に、あらかじめDBDSの添加量と硫化銅生成速度との関係を求める予備的試験を行い、その結果に基づいて設定することができる。 In addition, when performing such evaluation, more accurate evaluation can be performed by considering the result of comparing the DBDS concentration in the insulating oil with a preset reference value. The reference value of DBDS can be set based on the result of conducting a preliminary test to obtain the relationship between the addition amount of DBDS and the copper sulfide generation rate in advance, for example, similarly to the reference value of the paraffin carbon concentration. .
したがって、本発明の診断方法を用いれば、DBDSを含有する絶縁油について、より高精度に油入電気機器の異常発生の危険度を評価できることがわかる。 Therefore, it can be seen that the use of the diagnostic method of the present invention makes it possible to evaluate the risk of occurrence of abnormality of the oil-filled electrical device with higher accuracy for the insulating oil containing DBDS.
なお、DBDSの濃度は、ガスクロマトグラフ/質量分析装置などを用いれば、0.1ppmまで定量をすることができ、例えば、非特許文献1に記載の方法を用いて検出することができる。
The concentration of DBDS can be quantified to 0.1 ppm by using a gas chromatograph / mass spectrometer or the like, and can be detected using, for example, the method described in
(試験例2)
試験例1で用いた試料油A−1、B−1、C−1の各々に、さらに、DBPC(2,6−ジ−t−ブチル−パラクレゾール)を0.4重量%添加した油を試料油A−2、B−2、C−2とした。試料油A−2、B−2、C−2について、試験例1と同様にして、IEC62535に準拠した方法により硫化銅の生成に関する試験を行った。
(Test Example 2)
An oil obtained by adding 0.4% by weight of DBPC (2,6-di-t-butyl-paracresol) to each of the sample oils A-1, B-1, and C-1 used in Test Example 1 Sample oils A-2, B-2, and C-2 were used. About sample oil A-2, B-2, C-2, it carried out similarly to Test Example 1, and the test regarding the production | generation of copper sulfide was done by the method based on IEC62535.
図2に、%CPと絶縁紙表面での硫化銅生成速度の関係を示す。図2に示されるように%CPと硫化銅生成速度の関係は良好な直線性を示す。 FIG. 2 shows the relationship between% CP and the rate of copper sulfide formation on the insulating paper surface. As shown in FIG. 2, the relationship between% CP and copper sulfide production rate shows good linearity.
図2で得られた直線がx軸と交わる点は、硫化銅生成速度がゼロになるパラフィン炭素濃度を示す(%CP=32.2%)。このようなパラフィン炭素濃度は、本発明の診断方法におけるパラフィン炭素濃度の基準値とすることができる。すなわち、パラフィン炭素濃度がこの基準値以下である絶縁油は、一定量のDBDSおよびDBPCを含有していても、絶縁紙表面に硫化銅が生成する蓋然性は低く、安全である(油入電気機器の異常発生の危険度は低い)と評価できる。他方、パラフィン炭素濃度がこの基準値よりも高い絶縁油は、一定量のDBDSおよびDBPCを含有していれば、絶縁紙表面に硫化銅が生成する蓋然性が高い(油入電気機器の異常発生の危険度が高い)と評価できる。 The point where the straight line obtained in FIG. 2 intersects the x-axis indicates the paraffin carbon concentration at which the copper sulfide production rate becomes zero (% CP = 32.2%). Such a paraffin carbon concentration can be used as a reference value for the paraffin carbon concentration in the diagnostic method of the present invention. That is, the insulating oil having a paraffin carbon concentration equal to or lower than the reference value is safe even if it contains a certain amount of DBDS and DBPC. The risk of anomaly occurrence is low). On the other hand, if the insulating oil whose paraffin carbon concentration is higher than this reference value contains a certain amount of DBDS and DBPC, there is a high probability that copper sulfide will form on the surface of the insulating paper (the occurrence of abnormalities in oil-filled electrical equipment). The risk is high.
なお、このような評価を行う際には、絶縁油中のDBDSおよびDBPCの濃度をあらかじめ設定した基準値と比較した結果を考慮することにより、より的確な評価を行うことができる。DBDSおよびDBPCの基準値は、例えば、上記パラフィン炭素濃度の基準値と同様に、あらかじめDBDSおよびDBPCの添加量と硫化銅生成速度との関係を求める予備的試験を行い、その結果に基づいて設定することができる。 In addition, when performing such evaluation, more accurate evaluation can be performed by considering the result of comparing the concentrations of DBDS and DBPC in the insulating oil with preset reference values. The reference values for DBDS and DBPC are set based on the results of preliminary tests for determining the relationship between the addition amount of DBDS and DBPC and the copper sulfide production rate, for example, in the same manner as the reference values for paraffin carbon concentration. can do.
したがって、本発明の診断方法を用いれば、DBDSおよびDBPCを含有する絶縁油についても、より高精度に油入電気機器の異常発生の危険度を評価できることがわかる。 Therefore, it can be seen that the use of the diagnostic method of the present invention can evaluate the risk of occurrence of abnormality of the oil-filled electrical device with higher accuracy even for the insulating oil containing DBDS and DBPC.
なお、DBDSおよびDBPCの濃度は、ガスクロマトグラフ/質量分析装置などを用いれば、0.1ppmまで定量をすることができる。また、DBDSは、例えば、非特許文献1記載の方法を用いて検出することができる。
The concentration of DBDS and DBPC can be quantified to 0.1 ppm by using a gas chromatograph / mass spectrometer or the like. Moreover, DBDS can be detected using the method of a
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 油入電気機器、2 配管、3,50 タンク、6 分析ユニット、7 診断ユニット、8 表示装置、29 情報生成部、51,52 鉄心、53 コイル、53L 紙巻導体、53M 導体、53N 絶縁紙、53P 巻線層、54 冷却器、55 絶縁油、56 ポンプ、101 診断装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記油入電気機器内の絶縁油を分析する第1ステップと、
前記第1ステップで得られた分析結果に基いて、前記油入電気機器内における異常発生の危険度を評価する第2ステップとを含み、
前記第1ステップにおいて、絶縁油中のパラフィン炭素濃度と、ジベンジルジスルフィドおよび/またはジベンジルジスルフィドから生成するラジカルの反応生成物の濃度とを測定し、
前記第2ステップにおいて、前記第1ステップで測定されたパラフィン炭素濃度およびジベンジルジスルフィドおよび/またはジベンジルジスルフィドから生成するラジカルの反応生成物の濃度が、共に基準値よりも高い場合は、前記油入電気機器内における異常発生の危険度が高いと評価することを特徴とする、油入電気機器の診断方法。 A method for diagnosing an oil-filled electrical device for evaluating the risk of occurrence of an abnormality in an oil-filled electrical device comprising a coil containing copper and insulating paper for the coil ,
A first step of analyzing the insulating oil in the oil-filled electrical device;
A second step of evaluating a risk of occurrence of abnormality in the oil-filled electrical device based on the analysis result obtained in the first step;
In the first step, the concentration of paraffin carbon in the insulating oil and the concentration of the reaction product of radicals generated from dibenzyl disulfide and / or dibenzyl disulfide are measured ,
In the second step, when the paraffin carbon concentration and the concentration of the reaction product of radicals generated from dibenzyl disulfide and / or dibenzyl disulfide measured in the first step are both higher than the reference value, the oil A method for diagnosing oil-filled electrical equipment, characterized by evaluating that the risk of occurrence of an abnormality in the electrical equipment is high .
前記油入電気機器内の絶縁油を分析するための分析ユニットと、
前記分析ユニットで得られた分析結果に基いて、前記油入電気機器における異常発生の危険度を診断する診断ユニットとを含み、
前記分析ユニットは、前記絶縁油中のパラフィン炭素濃度と、ジベンジルジスルフィドおよび/またはジベンジルジスルフィドから生成するラジカルの反応生成物の濃度とを測定するためのものであり、
前記診断ユニットは、前記分析ユニットで測定されたパラフィン炭素濃度およびジベンジルジスルフィドおよび/またはジベンジルジスルフィドから生成するラジカルの反応生成物の濃度が、共に基準値よりも高い場合は、前記油入電気機器内における異常発生の危険度が高いと評価するためのものであることを特徴とする、油入電気機器の診断装置。 A diagnostic apparatus for oil-filled electrical equipment for evaluating the risk of copper sulfide generation in an oil-filled electrical equipment comprising a coil containing copper and insulating paper for the coil ,
An analysis unit for analyzing the insulating oil in the oil-filled electrical device;
A diagnostic unit for diagnosing the risk of occurrence of abnormality in the oil-filled electrical device based on the analysis result obtained by the analysis unit;
The analysis unit comprises a paraffin concentration of carbon in the insulating oil state, and are intended for measuring the concentration of the reaction product of a radical resulting from dibenzyl disulfide and / or dibenzyl disulfide,
When the concentration of paraffin carbon and the concentration of the reaction product of radicals generated from dibenzyl disulfide and / or dibenzyl disulfide measured by the analysis unit are both higher than a reference value, the diagnostic unit is An apparatus for diagnosing oil-filled electrical equipment, characterized in that it is for evaluating that the risk of occurrence of abnormality in the equipment is high .
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