JP6472329B2 - 変圧器の余寿命診断法、余寿命診断装置および余寿命診断システム - Google Patents
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Description
図1は、モールド変圧器の構成を示す斜視図およびその一部を示す部分断面図である。モールド変圧器は、内側から鉄心3と、この鉄心3に巻装され、電流を出力する巻線導体が複数巻かれて形成される2次側コイル2と、2次側コイル2の外周に巻装され、電流を入力する巻線導体が複数巻かれて形成される1次側コイル1と、これらを支持する筐体支持部4とで概略構成されている。なお、1次側コイル1は高電圧側コイルであり、2次側コイル2は低電圧側コイルである。
ステップS1:冷熱サイクル試験での複合材の材料特性の経時変化を計測し、その結果をデータベース120(図6参照)に格納する。材料特性としては、温度、歪、強度(破壊強度)、赤外吸収(IR)、部分放電、形状、質量、抵抗がある。また、材料特性の経時変化に基づく劣化疲労モデルを、データベース120に格納する。劣化疲労モデルとしては、冷熱サイクルに対する材料特性の変化がある。
Δσ・Nα=E・C ・・・・(1)
ここで、Δσは繰り返し応力の大きさ、Nは破壊に至るサイクル数、Eは弾性率、αとCは物質に固有の定数である。
通常、変圧器の使われ方としてまた周囲の温度環境からして、1日で異種材料界面部分での応力が働くと考えられる。そこで、これを計測もしくは計算しておけば、Nを求めることができる。
ステップS3:特定された特定箇所と余寿命を、オンラインで設計部署に送信し、製品・設計にフィードバックする。
図2(a)では、コイルの肉厚の変化量ΔW/ΔLの絶対値が、周方向全体の平均値より大きい箇所に材料特性を評価する計測機器8(例えば、温度センサ、歪センサ)を設置することを示したが、さらに具体例を説明する。
以上、本実施形態では、モールド変圧器、つまり乾式変圧器について説明してきたが、これに限定されるわけではない。例えば、油入変圧器にも適用することができる。油入変圧器の1次側コイル1のコイル端面において、コイルの肉厚の変化量ΔW/ΔLの絶対値が、周方向全体の平均値より大きい箇所に材料特性を評価する計測機器8(例えば、温度センサ、歪センサ)を設置するとよい。
本実施形態の変圧器の余寿命診断法は、樹脂、絶縁紙、金属を含む複合材で構成される筒状のコイル(例えば、1次側コイル1、2次側コイル2)を有する変圧器において、コイルの端面近傍で、かつ、コイルの周方向の所定の長さをΔLとするとコイルの肉厚Wの変化量ΔW/ΔLの絶対値が、コイルの周方向全体の該肉厚Wの変化量の平均値より大きい箇所(例えば、図2の計測機器8参照)で、複合材の特性(例えば、温度、歪、赤外吸収)を計測し、該計測の値を用いて変圧器の余寿命を診断することができる。これにより、診断体系を構成する複合材の特性を、コイルの端面近傍で、かつ、コイルの周方向の所定の長さをΔLとするとコイルの肉厚Wの変化量ΔW/ΔLの絶対値が、コイルの周方向全体の該肉厚Wの変化量の平均値より大きい箇所で計測することで、計測数を最小限とすることで、保守のための初期コストを低減することが可能となる。
1a,1b コイル端面
1c コイル側面
2 2次側コイル
3 鉄心
4 筐体支持部
5 巻線導体
6 絶縁シート
7 モールド樹脂
8 計測機器
9 通信部
10 試験材
13 応力緩衝材(緩衝材)
100 余寿命診断装置
110 処理部
111 熱応力解析部
112 余寿命算出部
113 部位抽出部
114 表示出力部
115 データ送信部
120 データベース
121 破壊強度データ
122 材料特性データ
123 計測機器からの計測値履歴
130 入力部
140 表示部
150 通信部
200 評価対象機器
300 設計部署サーバ
NW ネットワーク
Claims (16)
- 樹脂、絶縁紙、金属を含む複合材で構成される筒状のコイルを有する変圧器において、
前記コイルの端面近傍で、かつ、前記コイルの周方向の所定の長さをΔLとすると前記コイルの肉厚Wの変化量ΔW/ΔLの絶対値が、前記コイルの周方向全体の該肉厚Wの変化量の平均値より大きい箇所で、前記複合材の特性を計測し、該計測の値を用いて前記変圧器の余寿命を診断する
ことを特徴とする変圧器の余寿命診断法。 - 前記複合材の特性は、温度、歪、赤外吸収のうち少なくともいずれかである
ことを特徴とする請求項1に記載の変圧器の余寿命診断法。 - 前記コイルの端面の複合材の試験材を用いて、冷熱サイクル試験を実施し、前記冷熱サイクル試験での前記複合材の特性の経時変化を計測し、その計測結果をデータベースに格納するととともに、前記複合材の劣化疲労モデルを構築する
ことを特徴とする請求項1に記載の変圧器の余寿命診断法。 - 前記計測の履歴と熱応力解析と前記複合材の劣化疲労モデルとに基づいて前記特性が許容値外となる部位を特定する
ことを特徴とする請求項3に記載の変圧器の余寿命診断法。 - 前記コイルの両側にある端面のうち少なくともいずれかの端面で、前記複合材の特性を計測する
ことを特徴とする請求項1に記載の変圧器の余寿命診断法。 - 前記計測の箇所は、前記コイルを支持する支持部と前記コイルとの間に装着された緩衝材の近傍である
ことを特徴とする請求項1に記載の変圧器の余寿命診断法。 - 前記複合材の特性を計測する計測機器を、前記コイルを支持する支持部と前記コイルとの間に装着された緩衝材に組み込む
ことを特徴とする請求項1に記載の変圧器の余寿命診断法。 - 前記変圧器は、モールド変圧器である
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項である変圧器の余寿命診断法。 - 樹脂、絶縁紙、金属を含む複合材で構成される筒状のコイルを有する変圧器の余寿命を診断するに際し、前記コイルの端面近傍で、かつ、前記コイルの周方向の所定の長さをΔLとすると前記コイルの肉厚Wの変化量ΔW/ΔLの絶対値が、前記コイルの周方向全体の該肉厚Wの変化量の平均値より大きい箇所に配置された、前記複合材の特性を計測する計測機器を備え、前記計測機器の計測値を用いて前記変圧器の余寿命を診断する
ことを特徴とする変圧器の余寿命診断装置。 - 前記計測機器は、前記コイルの両側にある端面のうち少なくともいずれかの端面で、前記複合材の特性を計測する
ことを特徴とする請求項9に記載の変圧器の余寿命診断装置。 - 樹脂、絶縁紙、金属を含む複合材で構成される筒状のコイルを有する変圧器の余寿命を診断するに際し、前記コイルの端面近傍で、かつ、前記コイルの周方向の所定の長さをΔLとすると前記コイルの肉厚Wの変化量ΔW/ΔLの絶対値が、前記コイルの周方向全体の該肉厚Wの変化量の平均値より大きい箇所に配置された、前記複合材の特性を計測する計測機器と、
前記計測機器の計測値を用いて前記変圧器の余寿命を診断する余寿命診断装置と、を有することを特徴とする変圧器の余寿命診断システム。 - 前記複合材の特性は、温度、歪、赤外吸収のうち少なくともいずれかである
ことを特徴とする請求項11に記載の変圧器の余寿命診断システム。 - 前記余寿命診断装置は、前記コイルの端面の複合材の試験材を用いた冷熱サイクル試験での前記複合材の特性の経時変化の計測結果に基づく、前記複合材の劣化疲労モデルを記憶するデータベースを有する
ことを特徴とする請求項11に記載の変圧器の余寿命診断システム。 - 前記余寿命診断装置は、前記計測の履歴と熱応力解析と前記複合材の劣化疲労モデルとに基づいて前記特性が許容値外となる部位を特定する
ことを特徴とする請求項13に記載の変圧器の余寿命診断システム。 - 前記計測機器は、前記コイルの両側にある端面のうち少なくともいずれかの端面で、前記複合材の特性を計測する
ことを特徴とする請求項11に記載の変圧器の余寿命診断システム。 - 前記計測の箇所は、前記コイルを支持する支持部と前記コイルとの間に装着された緩衝材の近傍である
ことを特徴とする請求項11に記載の変圧器の余寿命診断システム。
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