JP6504940B2 - 交流高圧電動機の絶縁診断方法 - Google Patents
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Description
ここで、3kV級交流高圧電動機とは、定格電圧が50Hzでは3kV、60Hzでは3.3kVとなる交流高圧電動機をさす。
例えば、非特許文献1には、測定した交流高圧電動機の絶縁特性と絶縁破壊試験で測定した絶縁破壊電圧を組合わせたデータを蓄積して、交流高圧電動機の絶縁特性をパラメータとして交流高圧電動機の残存絶縁破壊電圧を推定する実験式を求めることが記載されている。
また、非特許文献2、3には、交流試験法により交流高圧電動機の絶縁特性を測定し、絶縁破壊試験により交流高圧電動機の絶縁破壊電圧を測定して、理論的考察に基づき絶縁破壊電圧に関与する絶縁特性を独立変数、絶縁破壊電圧を従属変数とする回帰式を求めることにより、交流高圧電動機の診断を行うことが記載されている。
診断対象の3kV級交流高圧電動機MCに対して前記絶縁特性試験T1、T2をそれぞれ行って種々の絶縁特性D1、D2を測定し、得られた前記各絶縁特性D1、D2と前記演算式F1、F2を用いて絶縁破壊電圧性能C1、C2をそれぞれ算出する工程と、
前記絶縁破壊電圧性能C2の値に応じて、前記3kV級交流高圧電動機MCの絶縁性能に対して絶縁性能良好、絶縁性能要監視、絶縁性能要注意、又は絶縁性能不良の判定を行い、前記絶縁性能要注意又は前記絶縁性能不良と判定した際は、前記絶縁破壊電圧性能PFと前記演算式F1から算出される絶縁破壊電圧性能のそれぞれの統計量を用いて前記絶縁破壊電圧性能C1を補正し、得られた補正値を該絶縁性能要注意時又は該絶縁性能不良時の絶縁破壊電圧性能とする工程とを有している。
ここで、定格電圧をEとした場合、運転電圧(常規電圧)はE/31/2となる。また、運転電圧の変動を考慮して、運転電圧の許容上限は運転電圧の約1.2倍とされている。このため、最大運転電圧を、例えば、1.25E/31/2と設定する。
本発明の一実施の形態に係る交流高圧電動機の絶縁診断方法は、複数の3kV級交流高圧電動機MBに対してそれぞれ、運転電圧の変動に基づいて設定した最大運転電圧を印加する絶縁特性試験T1、定格電圧を印加する絶縁特性試験T2、及び絶縁破壊試験を順次行い、絶縁特性試験T1、T2でそれぞれ得られた種々の絶縁特性R1、R2と絶縁破壊試験で得られた絶縁破壊電圧VFの設計絶縁破壊電圧に対する割合(本実施の形態では%表示)を示す絶縁破壊電圧性能PFとの関係から、絶縁特性試験T1で得られる各絶縁特性R1を変数として絶縁破壊電圧性能(本実施の形態では%表示)を算出する演算式F1及び絶縁特性試験T2で得られる各絶縁特性R2を変数として絶縁破壊電圧性能(本実施の形態では%表示)を算出する演算式F2をそれぞれ求める工程を有している。
ここで、基準値として、例えば、分布の平均値μ、標準偏差σを用いてμ+3σとして算出される値を採用する。基準値をμ+3σとすることで、演算式F1、F2を用いて絶縁破壊電圧性能を算出する際、過剰に大きな絶縁特性R1、R2の絶縁破壊電圧性能に及ぼす影響(例えば、絶縁破壊電圧性能が負の値になる頻度)、及び過剰に小さな絶縁特性R1、R2の絶縁破壊電圧性能に及ぼす影響(例えば、絶縁破壊電圧性能が100%を超える頻度)をそれぞれ小さくすることができる。
例えば、絶縁破壊電圧性能C2が予め設定した値K1(但し、K1<100)超の場合は、絶縁性能良好と判定する。絶縁破壊電圧性能C2が予め設定した値K2(但し、K2<K1)を超えK1以下の場合は、絶縁性能要監視と判定し、判定された3kV級交流高圧電動機MCに対しては、所定の期間毎に絶縁特性試験T1、T2を実施し、絶縁破壊電圧性能C1、C2の変化を監視する。絶縁破壊電圧性能C2が予め設定した値K3(但し、K3<K2)を超えK2以下の場合は、絶縁性能要注意と判定しコイルの巻替え計画を立案すると共に、絶縁性能要注意と判定された3kV級交流高圧電動機MCの正確な絶縁破壊電圧性能を把握する。即ち、絶縁性能要注意と判定された3kV級交流高圧電動機MCの絶縁破壊電圧性能C1を、絶縁破壊電圧性能PFと演算式F1から算出される絶縁破壊電圧性能のそれぞれの統計量を用いて補正して補正値を求め、絶縁性能要注意と判定された絶縁破壊電圧性能C2を得られた補正値に置換えて絶縁性能要注意時の絶縁破壊電圧性能とする。また、絶縁破壊電圧性能C2がK3以下の場合は絶縁性能不良と判定し、絶縁性能不良と判定された3kV級交流高圧電動機MCの正確な絶縁破壊電圧性能を把握する。即ち、絶縁性能不良と判定された3kV級交流高圧電動機MCの絶縁破壊電圧性能C1を、絶縁破壊電圧性能PFと演算式F1から算出される絶縁破壊電圧性能のそれぞれの統計量を用いて補正して補正値を求め、絶縁性能不良と判定された絶縁破壊電圧性能C2を得られた補正値に置換えて絶縁性能不良時の絶縁破壊電圧性能とする。補正後も絶縁性能不良となった場合は緊急にコイルの巻替えを計画する
なお、K1、K2、K3は、各絶縁特性R2と演算式F2を用いて推定される絶縁破壊電圧性能に基づいて予め設定されたもので、K1、K2、K3の値は、例えば、製造業で使用される3kV級交流高圧電動機の場合、K1=55、K2=35、K3=23.7と設定される。
例えば、6kV級交流高圧電動機において、6kV級交流高圧電動機の運転電圧の1.25倍に近い4.5kVの電圧を印加する絶縁特性試験で採取した絶縁特性に基づいて推定した絶縁破壊電圧は、絶縁破壊試験で得られた絶縁破壊電圧との相関が高いことが指摘されている。このため、3kV級交流高圧電動機MBに対して、4.5kVに近い電圧である定格電圧を印加する絶縁特性試験T2を行って得られた種々の絶縁特性R2と絶縁破壊試験で得られた絶縁破壊電圧性能PFとの関係から、絶縁特性試験T2で得られる各絶縁特性R2を変数として絶縁破壊電圧性能を算出する演算式F2を求めると、演算式F2から得られる絶縁破壊電圧性能の分布では、平均値PFAが絶縁破壊電圧性能PFとよく一致している(相関係数の絶対値が0.5〜0.7)。このため、診断対象の3kV級交流高圧電動機MCに対して絶縁特性試験T2を行って種々の絶縁特性D2を測定し、得られた各絶縁特性D2と演算式F2を用いて絶縁破壊電圧性能C2を算出し、絶縁破壊電圧性能C2を用いて3kV級交流高圧電動機MCの絶縁性能に対して絶縁性能良好、絶縁性能要監視、絶縁性能要注意、又は絶縁性能不良の判定を行う。
同一業種に分類される10台の3kV級交流高圧電動機に対してそれぞれ絶縁特性試験T1、T2、及び絶縁破壊試験を順次行い、各絶縁特性R1、R2と絶縁破壊電圧性能Aを求めた。その結果を表1に示す。
Fi(%)=100−α1×([ΔIi]+[Δtanδi]−Δ初期値i)−α2×log([Qmaxi]/Qmax初期値i)
ここで、[ ]は正規化値を示す。また、α1、α2、Δ初期値i(=ΔIi+Δtanδi)、Qmax初期値iは、それぞれ演算式F1、F2を決定する過程で決まる数値係数である。
なお、α1は33、α2は67、Δ初期値1及びΔ初期値2は0.8、Qmax初期値1及びQmax初期値2は1000となった。
図2に、3kV級交流高圧電動機毎の絶縁破壊電圧性能A、B、Cを示す。図2からも、3kV級交流高圧電動機間において、絶縁破壊電圧性能Aの変化挙動と絶縁破壊電圧性能Bの変化挙動はよく一致していることが解る。
実施例1に使用した3kV級交流高圧電動機と同一業種に分類される3kV級交流高圧電動機(320kW)に対して絶縁診断を8回実施し、絶縁特性試験T1から得られる各絶縁特性R1を実施例1で求めた演算式F1に代入して絶縁破壊電圧性能Gを、絶縁特性試験T2から得られる各絶縁特性R2を実施例1で求めた演算式F2に代入して絶縁破壊電圧性能Hをそれぞれ算出した。その結果を表2に示す。
実施例1に使用した3kV級交流高圧電動機と同一業種に分類される3台の3kV級交流高圧電動機に対してそれぞれ絶縁特性試験T2を行い各絶縁特性R2を求めた。そして、実施例1の絶縁特性試験T2で測定した各絶縁特性R2と絶縁破壊試験から得られた絶縁破壊電圧性能Aを用いて、各絶縁特性R2を変数として絶縁破壊電圧性能Aを求める演算式を求め、得られた演算式と各絶縁特性R2を用いて絶縁破壊電圧性能Xを算出した。また、実施例1で求めた演算式F2と各絶縁特性R2を用いて絶縁破壊電圧性能Yを算出した。その結果を表3に示す。
更に、本実施の形態とその他の実施の形態や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。
Claims (5)
- 複数の3kV級交流高圧電動機MBに対してそれぞれ、運転電圧の変動に基づいて設定した最大運転電圧を印加する絶縁特性試験T1、定格電圧を印加する絶縁特性試験T2、及び絶縁破壊試験を順次行い、前記絶縁特性試験T1、T2でそれぞれ得られた種々の絶縁特性R1、R2と前記絶縁破壊試験で得られた絶縁破壊電圧VFの設計絶縁破壊電圧に対する割合を示す絶縁破壊電圧性能PFとの関係から、前記絶縁特性試験T1で得られる各絶縁特性R1を変数として絶縁破壊電圧性能を算出する演算式F1及び前記絶縁特性試験T2で得られる各絶縁特性R2を変数として絶縁破壊電圧性能を算出する演算式F2をそれぞれ求める工程と、
診断対象の3kV級交流高圧電動機MCに対して前記絶縁特性試験T1、T2をそれぞれ行って種々の絶縁特性D1、D2を測定し、得られた前記各絶縁特性D1、D2と前記演算式F1、F2を用いて絶縁破壊電圧性能C1、C2をそれぞれ算出する工程と、
前記絶縁破壊電圧性能C2の値に応じて、前記3kV級交流高圧電動機MCの絶縁性能に対して絶縁性能良好、絶縁性能要監視、絶縁性能要注意、又は絶縁性能不良の判定を行い、前記絶縁性能要注意又は前記絶縁性能不良と判定した際は、前記絶縁破壊電圧性能PFと前記演算式F1から算出される絶縁破壊電圧性能のそれぞれの統計量を用いて前記絶縁破壊電圧性能C1を補正し、得られた補正値を該絶縁性能要注意時又は該絶縁性能不良時の絶縁破壊電圧性能とする工程とを有していることを特徴とする交流高圧電動機の絶縁診断方法。 - 請求項1記載の交流高圧電動機の絶縁診断方法において、前記各絶縁特性R2と前記演算式F2を用いて推定される前記絶縁破壊電圧性能に基づいて、絶縁破壊電圧性能として大きさが順に小さくなる3つの数値K1、K2、K3を予め設定し、
1)前記絶縁破壊電圧性能C2がK1超では前記絶縁性能良好と判定し、
2)前記絶縁破壊電圧性能C2がK2を超えK1以下の範囲では前記絶縁性能要監視と判定し、
3)前記絶縁破壊電圧性能C2がK3を超えK2以下の範囲では前記絶縁性能要注意と判定すると共に、該絶縁破壊電圧性能C2を前記補正値に置換えて該絶縁性能要注意時の絶縁破壊電圧性能とし、
4)前記絶縁破壊電圧性能C2がK3以下では前記絶縁性能不良と判定すると共に、該絶縁破壊電圧性能C2を前記補正値に置換えて該絶縁性能不良の絶縁破壊電圧性能とすることを特徴とする交流高圧電動機の絶縁診断方法。 - 請求項1又は2記載の交流高圧電動機の絶縁診断方法において、前記統計量は、前記絶縁破壊電圧性能PFの平均値PFAと、前記各絶縁特性R1及び前記演算式F1から算出した絶縁破壊電圧性能の平均値C1Aであって、前記補正値は、前記絶縁破壊電圧性能C1の値に、前記平均値PFAから前記平均値C1Aを引いて得られる差分を加えることにより求めることを特徴とする交流高圧電動機の絶縁診断方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の交流高圧電動機の絶縁診断方法において、前記3kV級交流高圧電動機MBの使用環境に応じて前記絶縁特性試験T1、T2からそれぞれ得られる前記各絶縁特性R1、R2の分布を予め求めておき、前記3kV級交流高圧電動機MCに対して測定された前記各絶縁特性D1、D2を用いて前記演算式F1、F2から前記絶縁破壊電圧性能C1、C2をそれぞれ算出する際は、前記各絶縁特性D1、D2の代わりに、該絶縁特性D1、D2をそれぞれ前記3kV級交流高圧電動機MCの使用環境に当てはまる前記3kV級交流高圧電動機MBの前記分布に応じて決まる基準値を用いて正規化した正規化値を用いることを特徴とする交流高圧電動機の絶縁診断方法。
- 請求項4記載の交流高圧電動機の絶縁診断方法において、前記基準値は、前記分布の平均値μ、標準偏差σを用いてμ+3σとして算出することを特徴とする交流高圧電動機の絶縁診断方法。
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