JPS5815067B2 - 変圧器等の静電気監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、変圧器等の流動帯電による静電気の発生を
監視する装置に関するものである。

絶縁性流体が固体絶縁物の表面を流動するとき、固体絶
縁物表面に流体中の正負イオンの一方が選択的に吸着さ
れて静電気を発生する、いわゆる流動帯電は公知の現象
である。

最近の研究の結果、電力用変圧器においても上記の流動
帯電に起因する静電気の発生が問題となることが解明さ
れてきた。

変圧器の場合はＪＩＳ２号鉱油または合成油などの絶縁
油が絶縁性流体であるが、冷却を目的として絶縁油が変
圧器内を流動するとき、主としてコイル絶縁紙及びプレ
スボードなとの油浸紙表面に通常負の静電気が蓄積し、
油が正に帯電する。

これら静電気の蓄積は電荷の発生と緩和もしくは漏洩の
平衡で決定されるが、変圧器製作技術の進歩によって油
の処理やプレスポードの乾燥が高度に行われるようｔこ
なると、油及び油浸紙の固有抵抗が高くなるので、油流
速が同じであっても静電気の緩和もしくは漏洩が少なく
なって、それだけ静電気が蓄積される傾向が高くなって
きた。

静電気の蓄積が多くなると、その空間電荷効果による電
界強度が油中の絶縁破壊強度を上回ることもあり、この
ような場合には油中火花放電や油浸紙表面の沿面放電な
どの静電気障害を起こすことになる。

勿論、変圧器設計の段階で上記静電気障害を生起するこ
とがないように配慮するとともに、工場出荷時の静電気
試験で変圧器本体の静電気発生が充分低レベルであるこ
とを確認すれば、上記変圧器の静電気障害の正確な評価
が可能となり、安全性を検証することができる。

しかし、変圧器運転の長期信頼性の観点からすると、絶
縁性流体としての鉱油はベンゼンやヘキサンのような純
粋の炭化水素系液体のようにはその物性が明らかでない
面もあるので、念のために据付後も容易に静電気の発生
状況を検知し得ることが望まれる。

本発明者等の実測によれば、上記の電荷蓄積の時定数は
１ケ月、ときには数ケ月にわたる場合があり、変圧器が
一旦電力系統に接続された後は変圧器自体の静電気発生
量を実測することが極めて困難ではあるとしても、系統
接続後にも任意の時点で変圧器本体の静電気発生量を推
定し得る装置の開発が要望される。

この発明は上記の虞に鑑み、変圧器等から絶縁性流体を
サンプリングして、その流動帯電の大きさと、流体の固
有抵抗または誘電体損失率を測定し、両者の特定な関係
から危険信号を得ることにより、変圧器等の流動帯電に
よる静電気発生状況を任意の時点に簡単に検知すること
ができ、事故の未然防止に有効な静電気監視装置を提供
しようとするものである。

以下この発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すもので、１は変圧器
本体、２，３は冷却用配管、４は冷却器５は油ポンプで
あり、前記変圧器本体１の絶縁性流体（絶縁油）は上部
冷却用配管２、冷却器４、油ポンプ５、下部冷却用配管
３の経路を強制循環する。

この流体の連続的な循環の結果、前述したようにコイル
絶縁紙、プレスポード表面などで絶縁性流体の流動帯電
が生起される。

絶縁物表面に蓄積する静電気量は流体中イオンの界面へ
の選択的吸着の機構かられかるように流体側の物理化学
的性質の影響を大きく受ける。

この点が静電気発生状況の検知に利用される。

Ｍは上記油入送油式の冷却方式をとる変圧器に接続する
静電気監視装置であって、任意の時点で変圧器の一個所
、例えば前記油ポンプ５の出口部から絶縁性流体をサン
プリングするための採油弁６を有する。

この採油弁６によりサンプリングした絶縁性流体が流動
帯電計測部９を流動する際に発生する流動帯電の大きさ
ｉｓと、流体の固有抵抗ρまたは誘電体損失率ｔａｎδ
とにより変圧器の静電気発生状況が危険領域にあるか否
かを判別する。

装置Ｍは流動帯電計測部９、流体の固有抵抗、誘電体損
失率などの電気的特性を測定するセンサ１１、流体を循
環させる循環ポンプ１２、流体中に存在する残留電荷を
緩和消失せしめる容器１０などが主な構成要素となって
構成されている。

容器１０は計測部９の前段に設置されており、ここで流
体中の残留電荷が緩和消失して計測部９での静電気発生
値のバックグランドレベルが十分に低くなる。

また、容器１０内にはセンサ１１が設置されており、計
測部９からは流動帯電の大きさｉｓが、またセンサ１１
からは流体の固有抵抗ρ、誘電体損失率ｔａｎδの測定
信号が得られ、これらの信号の処理により静電気発生が
危険領域内にあるか否か、または設定レベルを越えたか
否かが判定される。

この判定は例えば第２図に示すように信号ｉｓと信号Ｋ
（固有抵抗ρの逆数）を２次元的にとらえ、両者の関係
（例えば変圧器Ａ、Ｂとして示す特性線）が危険領域（
下限カーブより上方の胴線側領域）に入ったか否かによ
って行うか、または第３図に示すようにｉ ｓ ／ Ｋ
の演算を行い、その結果が設定レベルを越えるか否かに
よって行うようになっており、危険との判定時には危険
信号を発生する。

上記の信号ｉｓは電流または電圧の形で表わす。

また、導電率Ｋに代えて誘電体損失率ｔａｎδを用いて
もよく、下限カーブは流動帯電計測部９の形状及び循環
する流体（サンプル）の流速によって設定することが可
能である。

一方、第３図に示すｉ ｓ ／ Ｋはｉｓ・ρもしくは
ｉｓ／ｌａｎδであってもよし）。

なお、第１図における符号１は前記油ポンプ５の入口部
に接続された採油弁、８は容器１０の入口部に配設され
た弁、１３は配管、１４はバイパス弁、１５はドレン弁
、１６は空気抜き弁である。

静電気発生状況の検知時には、採油弁６を開いて油ポン
プ５の出口部より流体をサンプリングする。

サンプリングされた流体は弁８を経て容器１０内に流入
し、循環ポンプ１２の運転に伴って計測部９を含む循環
路を循環する。

この循環時に計測部９で流動帯電の大きさｉｓ、センサ
１１で流体の固有抵抗ρもしくは誘電体損失率ｔａｎδ
が測定され、信号処理により変圧器の静電気発生状況が
危険領域にあるか否かの判定がなされ、危険時にはその
旨の信号が発生する。

危険信号発生の報知によって適切な処置をとることがで
き、静電気障害による事故の未然防止が図れる。

しかも、任意時点での検知が可能であり、変圧器運転の
信頼性が向上する。

なお、監視対象を変圧器として説明したが、強制油冷式
リアクトルなどの電気機器、あるいは絶縁性流体の流動
を伴う装置を監視対象としてもよい０

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による変圧器等の静電気監視装置の一
実施例を示す構成略図、第２図及び第３図はそれぞれ静
電気発生状況の良否の判定に供する流動帯電の大きさｉ
ｓと、流体の導電率にとの関係を示す特性図である。 １・・・・・・変圧器本体、５・・・・・・油ポンプ、
６・・・・・・採油弁、９・・・・・・流動帯電計測部
、１０・・・・・・容器、１１・・・・・・固有抵抗、
誘電体損失率測定用のセンサ、１２・・・・・・循環ポ
ンプ、Ｍ・・・・・・監祈装置、ｉｓ・・・・・・流動
帯電の大きさ、Ｋ・・・・・・流体の導電率。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 変圧器等から絶縁性流体をサンプリングして、その
   流動帯電の大きさｉｓを計測する流動帯電計測部と、流
   体の導電率Ｋ（固有抵抗ρの逆数）または誘電体損失率
   ｔａｎδを測定する電気的特性測定部とを備え、ｉ ｓ
   −に特性もしくはｉ ｓ −ｔａｎδ特性を２次元的
   に測定して予め設定された危険領域に入ったとき、また
   はｉ ｓ ／にもしくはｉ ｓ ｔａｎδの演算を行い
   その演算結果がそれぞれ設定されたレベルを越えたとき
   危険信号を得るようにしたことを特徴とする変圧器等の
   静電気監視装置。