JPH0273611A - 劣化診断装置付きモールド変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、モールド変圧器に係り、特にモールドコイル
の劣化状態の検知が可能な劣化診断装置付きモールド変
圧器に関する。

（従来の技術） 従来、変圧器の絶縁劣化状態を検知する装置としては、
特開昭５９−２１９９０９号、特公昭５３−１６０９０
号公報に開示されている技術があるが、これらは何れも
油入変圧器に適したちのであってモールド変圧器のコイ
ル劣化状態の診断用のものではなかった。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の油入変圧器の寿命診断装置は第２５図に示す
ように、コイル５３内部とほぼ同一の条件を満たす油入
電器５０の絶縁油５１の上面近傍に加熱手段を備える容
器５２を設けたものであるが、取扱いに危険が伴ったり
大型になったりする問題点があり、またコイルの冷却媒
体として、空気は絶縁油に比べて熱伝導率、比熱、密度
の点で劣るため、コイル外でコイル内部と同一条件で適
用することは不可能であった。一般に高分子化合物の有
機材料は、熱によって機械的強度を徐々に低下させる。

モールドコイルの巻線用の有機材料もまた長期間の使用
により、モールドコイル内部の導体からの発生熱のため
１機械的強度及び絶縁性能を低下させ、最終的にはモー
ルドコイルとしての要求性能を失い使用不能の状態にな
る。本発明は上記の課題を解決し、安全性と信頼性の優
れた劣化診断装置付きモールド変圧器を提供することを
目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記の目的は、モールドコイルの巻線に使用されている
有機材と同一の材料若しくは前記材料に代る特性を有す
るパイロット材をモールドコイル内部の最高温度帯域に
設置することによって達成される。

（作用） 上記の構成により、モールドコイル内部に設置されたパ
イロット材を所定期間経過後に取り出して機械的強度を
測定し、既知の熱劣化特性データと比較判定することに
より、モールドコイルの劣化の進行度及び残存寿命を的
確に判定することが可能である。

（実施例） 本発明の一実施例を図面と共に説明する。変圧器内でモ
ールドコイルの温度が最高の温度を示す部位に前記のパ
イロット材を配設することが最も好ましい。第１図（ａ
）はモールド変圧器の低圧コイルの上面図で、第１図（
ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図であるが、本発明の
劣化診断装置は、図示のようにアルミシート８及び層間
紙９を合せて形成されるコイル層１９の断面中心上部に
配設したポケット３内にパイロット材１を装着したもの
である。ポケット３は第４図に示すように。

絶縁チューブ１０の下端部をシリコンゴムコンパウンド
５のような接着剤で閉塞したもので、巻線時にポケット
材１１をポケット３に挿入し巻線終了後、第１図（ｂ）
に示すレジン６を注型して硬化成型し、ポケット型１１
を取り出したのちポケット３内部に複数枚のパイロット
材１を装着し、さらに絶縁性のスペーサ２を用いて蓋を
し隙間をシリコンゴムコンパウンド５で密封して構成さ
れている。パイロット材１はコイルＷ１９内で最も高温
の部位に配設されているので、パイロット材１を所定時
経過後にポケット３から取り出し、パイロット材１の機
械的特性を測定し設置時の特性値と比較することによっ
て、モールドコイルの残存寿命を推定することが可能で
ある。

パイロット材１の配設位置は以下の実験に基ずいて設定
した。すなわちモールドコイル内の温度分布は、コイル
の軸方向に対する分布を無視すれば、−次元の問題とし
て解くことができる。第２図に示すコイル断面において
、コイルの半径方向をＸ軸として導体内部の温度Ｏを求
めると、で表される。但し θ：導体の単位体積当りの発熱量 λ：透導体見掛けの熱伝導率 Ｑ＝導体の厚さ 上式よりコイル内の温度分布は２次曲線で示される。こ
れにより導体内部の温度θの最高点２４は、ｄθ／ｄｘ
＝ｏの点θ１で示され、仮に境界点２８゜２７の温度を
０２、θ、とするどきθ２＝０１とすれば、最高温度θ
、を示す点２４はコイル厚さの１／２の位置となる。

第３図は本実施例の実測から得られたコイル断面の等温
分布図である。図示の等混線から、コイルの厚さ方向に
１／２、コイルの高さ方向に下面から２／３の位置にパ
イロット材１を配設することによって最も確実な最高温
度測定点が得られることは明らかである。

さらに劣化の判定方法について説明する。第１図に示す
コイルがＦ種のモールドコイルで、層間紙９にアラミツ
ド紙を使用したとき、パイロット材１もアラミツド紙で
形成しポケット３へ装着したものと仮定すると、変圧器
の運転開始時から数年経過後パイロット材１を取り出し
、引張り強度及び引張り伸度を測定しそれぞれ測定値を
初期値で除して残存率を求める。第５図は層間紙用アラ
ミツド紙の各温度水準のコイル温度における加熱経過時
間と引張り強度残存率との関係を示す特性図、第７図は
同様に加熱経過時間と引張り伸度との関係を示す特性図
である。また第６図はコイル温度と引張り強度残存率を
５０％としたときの寿命特性図、第８図はコイル温度と
引張り伸度残存率５０％の寿命特性図である。上記特性
図によればアラミツド紙の耐熱寿命は概ね１０℃半減で
あり、変圧器稼動開始からサンプリング時までの眉間紙
９の劣化時間は、Ｆ種の最高許容温度１５５℃に換算す
ると次式で示される。

（既知温度−１５５）　／１０ 加熱時間ｘ２　　　　　　　　　　　＝ｆｉ間紙９の劣
化時間（時）一般に変圧器の期待寿命は３０年とされて
いるから、眉間紙９の劣化時間を差し引いた値が変圧器
の残存寿命となる。

同様にＦ種のモールドコイルで、パイロット材１にレジ
ン６を使用したものは、変圧器の稼動開始から数年後、
パイロット材１を取り出しその重ｉ減少率を測定し、前
記測定値に対する加熱日数を第９図の既知の温度劣化特
性曲線から読み取る。

さらに第１０図から明らかなように、レジン６の耐熱寿
命は概ね７°Ｃ半減であるから、変圧器稼動開始時から
サンプリング時までのレジン６の劣化日数は、Ｆ種の最
高許容温度１５５℃に換算すると次式となる。

（既知温度−１５５）　／７ 加熱日数Ｘ２　　　　　　　　　　　＝レジン６の劣化
日数（日）仮に変圧器の期待寿命を３０年とすると、こ
れからレジン６の劣化日数を差し引いた値が変圧器の残
存寿命となる。

パイロット材１は、第１１図（、）に示すように板状の
ものや、同図（ｂ）、（ｃ）のように穴付きのもの１組
付きのものでもよい。また第１２図（ａ）、（ｂ）に示
すようにレジン６で直方体や円柱体に成型したものでも
よい。パイロット材１の材質は眉間紙９と同一でなくて
も近似の特性を有するものであればよい。

ポケット３は第１３図に示すように、レジン６を使用し
て成型したものでもよく、この場合にはポケット型１１
は不要である。また第１４図に示すように、プリプレグ
７のｆｉｔＪＩ成型品の下端部をシリコンゴムコンパウ
ンド５で閉塞したものを使用してもよく断面形状は第１
５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように円、角形、長
円形などが使用されるほか特に限定されない。絶縁性ス
ペーサ２は第４図のポケット型１１の形状に見合うもの
であればよく第１６図に示すように付設した凹部２ａに
パイロット材１を収容したもの、あるいは第１７図に示
すようにａ縁性スペーサ２とパイロット材１とを紐状体
１２で連結したものでもよい。

また第１８図に示すように、レジン６と眉間紙９とをパ
イロット材として共にポケット３内に封入してもよく、
この場合には２種の測定値を同時に得ることができ、劣
化状態の判定結果の信頼性を向上するのに有効である。

ポケット３の密封手段として接着剤は耐熱性の優れたも
のであればシリコンゴムコンパウンド５に限定しないこ
とは熱論であるが、第１９図に示すようにＩｆ！縁材ス
ペーサ２はキャップ状弾性体で密封したり、第２０図の
ように高耐熱性熱硬化性材を用いたねじ付きスペーサ１
４を螺合することによって、シリコンゴムコンパウンド
５の使用を割愛することができる。

パイロット材１の配設位置については、第２１図に示す
ように複数種のパイロット材１を複数箇所に設けたポケ
ット３内に取り出し可能に設けることができ、測定の精
度を向上することが可能である。また第２３．２４図に
示すように、低圧コイル側のみならず、ＦＲＰ高圧コイ
ル、レジン高圧コイル内部に配設してもよく、第２．３
図の説明において詳述したように、コイル内の最高温度
の温度分布はコイルの軸方向に比較的広い分布範囲を有
しているから、可能な限り上限近傍にポケット３を配設
することによりパイロット材１の取り出しを容易にする
ことが可能である。さらにまた第２２図に示すように、
低圧コイルの口出し線１５を設けることにより生ずる間
隙を利用してポケット３を設け、パイロット材１を挿入
する場合は第２図から明らかなように、コイルの最高温
度域から外れるが、Ｆ種のコイルでパイロット材１がレ
ジン６である場合には、前記劣化判定方法の例に従い変
圧器の稼動開始時からサンプリング時までのレジン６の
劣化日数を求める。第２図に示す最高温度２４と外壁面
温度２３との温度差は、前記式（ｉ）から温度差を求め
る式を導くことができる。例えば、第３図に示すＦ種の
コイルの内部の温度分布において最高温度２４と外壁面
温度２３との差は概ね１０℃となるから、先に求めたレ
ジン６の劣化日数をコイル厚さ方向の１／２の位置にお
いた場合に換算すると、次式が得られる。

レジン６の劣化日数×２　＝換算劣化日数上式により前
記劣化判定方法の例と同様に残存寿命を求めることがで
きるから、第２２図の位置にても実用に支障はなく、第
１図実施例に比してコンパクト化が可能である。

（発明の効果） 本発明の実施により、モールドコイルの劣化状態を正確
に診断し寿命の判定が可能となり、必要に応じてモール
ド変圧器の保守交換を的確に実施することにより、設備
の安全を保持し信頼性の向上に顕著な効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係る劣化診断装置付きモールド
変圧器の低圧コイルの上面図、第１図（ｂ）は同図（ａ
）のＡ−Ａ線断面図、第２図はモールドコイル断面の温
度分布を示す図、第３図は本実施例の実測から得られた
コイル断面の等温分布図、第４図は本発明のポケットの
縦断面図。 第５図は眉間紙用のアラミツド紙の各温度水準のコイル
温度における加熱経過時間と引張り強度残存率との関係
を示す特性図、第６図はコイル温度と引張り強度残存率
を５０％としたときの寿命特性図、第７図は同様に加熱
経過時間と引張り伸度との関係を示す特性図、第８図は
コイル温度と引張り伸度残存率５０％の寿命特性図、第
９図はレジンの重量減少率と加熱日数の関係を示す特性
図、第１ｏ図はレジンの重量減少率１．２％としたとき
の温度と寿命の関係を示す線図、第１１図は各種パイロ
ット材実施例の斜視図、第１２図は本発明に係るレジン
をパイロット材とした実施例の斜視図、第１３．１４図
は本発明に係るポケット実施例の縦断面図、第１５図は
本発明に係るポケットの各種横断面図、第１６．１７図
は本発明に係る絶縁材スペーサとパイロット材の実施例
図、第１８図は本発明に係るパイロット材の他の実施例
図、第１９．２０図は本発明に係るポケット上部閉塞部
の他の実施例図、第２１．２２図は本発明に係るポケッ
トの配置に関する他の実施例を示すコイル上面図、第２
３図は本発明の他の実施例を示すＦＲＰ高圧側コイルの
縦断面図、第２４図は本発明の他の実施例を示すレジン
高圧側コイルの縦断面図、第２５図は従来の油入電器用
寿命診断装置の概要図である。 １・・・パイロット材　　　２・・・絶縁材スペーサ３
・・・ポケット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．コイル絶縁材料の経年変化を検出可能なパイロット
   材の収納部を前記コイル内部に備えていることを特徴と
   する劣化診断装置付きモールド変圧器。