JPWO2016030984A1 - 油入電気機器の診断方法 - Google Patents
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Abstract
油入電気機器の内部における放電発生の有無を従来よりも高い精度で診断することのできる油入電気機器の診断方法を提供する。本発明の油入電気機器の診断方法は、油入電気機器の内部における放電発生の有無を診断する方法である。該診断方法は、油入電気機器内で使用されている絶縁油中に含まれる、水素ガスと、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、炭素数が３または４である炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素および窒素からなる群から選択されるガスとを分析する油中ガス分析工程と、放電発生の有無によらず絶縁油中において水素を発生させる原因となる原因物質を分析する工程と、油中ガス分析工程の分析結果、および、原因物質を分析する工程の分析結果に基づいて、放電発生の有無を診断する工程とを含む。
Description
本発明は、油入電気機器の診断方法に関し、例えば、油入変圧器などの油入電気機器の内部における放電に起因する異常を診断する方法に関する。
油入電気機器の内部異常の診断においては、機器を停止させることなく診断することが可能な油中ガス分析が国内外で使用されている（例えば、特許文献１：特開２００４−２００３４８号公報、および、非特許文献１：Z. Wang, X. Wang, X. Yi and S. Li, “Gas Generation in Natural Ester and Mineral Oil Under Partial Discharge and Sparking Faults”, IEEE Electrical Insulation Magazine, Vol. 29, No.5, pp. 62-70, 2013）。内部異常の有無や種類（原因）の判断には、油中に含まれるガス成分の種類や油中濃度、ガス成分間の濃度比率などが指標として用いられる。
内部異常の１種である放電に起因する異常（放電異常）の有無を診断する方法としては、水素ガスとアセチレンガスを指標とした診断方法が知られている。水素ガスは、アセチレンガスに比べて生成温度が低く生成量が多い。このため、水素ガスを指標として用いる診断方法によれば、水素ガスを指標として用いない場合よりも放電異常を早期に診断することができる。
Z. Wang, X. Wang, X. Yi and S. Li, "Gas Generation in Natural Ester and Mineral Oil Under Partial Discharge and Sparking Faults", IEEE Electrical Insulation Magazine, Vol. 29, No. 5, pp. 62-70, 2013
Copper sulphide in transformer insulation," Final Report Brochure 378, 2009
しかし、油入電気機器の放電異常以外の原因で水素ガスが生成される場合もある。例えば、硫化銅生成抑制剤であるＩｒｇａｍｅｔ（登録商標）３９〔Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）−（４または５）−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−メチルアミン〕を絶縁油に添加した場合、絶縁油中に水素ガスが生成する現象が知られている（例えば、非特許文献２：CIGRE WG A2-32, “Copper sulphide in transformer insulation,” Final Report Brochure 378, 2009参照）。
また、本発明者らの検討によって、例えば、コイル銅線同士を接着するために用いられる接着剤に三フッ化ホウ素が含まれている場合、三フッ化ホウ素がコイル銅と反応することで水素ガスが生成する場合があることが判明した。
これらの現象を考慮すると、少なくとも水素ガスを指標として用いた油入電気機器の放電異常の診断においては、放電異常以外の原因で水素ガスが検出されたときであっても油入電気機器の放電異常が有ると判断してしまう場合があり、誤診断を招く恐れがあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、油入電気機器の内部における放電発生の有無を従来よりも高い精度で診断することのできる油入電気機器の診断方法を提供することを目的とする。
本発明の油入電気機器の診断方法は、油入電気機器の内部における放電発生の有無を診断する方法である。本発明の油入電気機器の診断方法は、油入電気機器内で使用されている絶縁油中に含まれる、水素ガスと、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、炭素数が３または４である炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素および窒素からなる群から選択される少なくとも１種のガスとを分析する油中ガス分析工程と、放電発生の有無によらず絶縁油中において水素を発生させる原因となる原因物質を分析する工程と、油中ガス分析工程の分析結果、および、原因物質を分析する工程の分析結果に基づいて、放電発生の有無を診断する工程とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、油入電気機器の内部における放電発生の有無を従来よりも高い精度で診断することのできる油入電気機器の診断方法を提供することができる。
本実施形態の油入電気機器の診断方法は、油入電気機器の内部における放電発生の有無を診断する方法である。本実施形態の油入電気機器の診断方法は、少なくとも以下に説明する油中ガス分析工程と、原因物質分析工程と、診断工程とを含む。
（油中ガス分析工程）
本工程では、油入電気機器内で使用されている絶縁油中に含まれる、水素ガスと、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、炭素数が３または４である炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素および窒素からなる群から選択される少なくとも１種のガスとを分析する。炭素数３または４の炭化水素としては、例えば、プロパン、プロピレンおよびブタンが挙げられる。これらの内、特に、アセチレン、水素、メタン、エタン、エチレンおよび一酸化炭素を分析することが好ましい。
本工程では、油入電気機器内で使用されている絶縁油中に含まれる、水素ガスと、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、炭素数が３または４である炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素および窒素からなる群から選択される少なくとも１種のガスとを分析する。炭素数３または４の炭化水素としては、例えば、プロパン、プロピレンおよびブタンが挙げられる。これらの内、特に、アセチレン、水素、メタン、エタン、エチレンおよび一酸化炭素を分析することが好ましい。
絶縁油中のこれらのガス成分を分析する方法としては、公知の油中ガス分析方法を用いることができる、例えば、上記の特許文献１または非特許文献１に開示される方法を用いることができる。分析に用いる装置としては、特に限定されず公知のガス分析装置を用いることができるが、例えば、ガスクロマトグラフやガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ−ＭＳ）が挙げられる。
なお、本工程は、運転中の油入電気機器から採取した絶縁油を分析することにより、油入電気機器の運転を停止せずに実施することができる。
（原因物質分析工程）
本工程では、放電発生の有無によらず絶縁油中において水素を発生させる原因となる原因物質を分析する。
本工程では、放電発生の有無によらず絶縁油中において水素を発生させる原因となる原因物質を分析する。
本実施形態の油入電気機器の診断方法において、放電発生の有無によらず絶縁油中において水素を発生させる原因となる原因物質は、好ましくは、三フッ化ホウ素およびベンゾトリアゾール化合物から選択される少なくとも１つである。
上記の原因物質を分析する工程において、少なくとも前記三フッ化ホウ素を分析する場合、三フッ化ホウ素は、ガス成分であるため、油中のガス成分を測定するための公知の方法を用いて分析することができる。
三フッ化ホウ素は、絶縁油を加熱し、加熱された絶縁油から不活性ガスを用いたバブリングによって絶縁油中に溶解する三フッ化ホウ素を抽出および濃縮する工程を含むガス分析方法によって分析されることが好ましい。絶縁油中に溶解する三フッ化ホウ素は微量成分であるためである。
なお、このようなガス分光方法としては、例えば、特開平０９−７２８９２号公報に開示されるガス分析装置を用いた分析方法を用いることができる。
また、分析に用いる装置としては、特に限定されず公知のガス分析装置を用いることができるが、例えば、ガスクロマトグラフやガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ−ＭＳ）を用いることができる。
上記の原因物質を分析する工程において、少なくとも前記ベンゾトリアゾール化合物を測定する場合、ベンゾトリアゾール化合物は、液体成分であるため、油中の液体成分を測定するための公知の方法を用いて分析することができる。
ベンゾトリアゾール化合物は、例えば、高速液体クロマトグラフィーなどの液体クロマトグラフィーによって分析することができる。なお、分析に用いる装置としては、例えば、高速液体クロマトグラフなどの液体クロマトグラフを用いることができる。
ベンゾトリアゾール化合物としては、放電発生の有無によらず絶縁油中において水素を発生させる原因となるものであれば特に限定されないが、例えば、Ｉｒｇａｍｅｔ（登録商標）３９〔Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）−（４または５）−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−メチルアミン〕が挙げられる。
なお、本工程も、運転中の油入電気機器から採取した絶縁油を分析することにより、油入電気機器の運転を停止せずに実施することができる。
（診断工程）
本工程においては、油中ガス分析工程の分析結果および原因物質分析工程の分析結果に基づいて、放電発生の有無を診断する。なお、放電発生の有無は、油中ガス分析工程の分析結果と原因物質分析工程の分析結果とに基づいて総合的に診断される。
本工程においては、油中ガス分析工程の分析結果および原因物質分析工程の分析結果に基づいて、放電発生の有無を診断する。なお、放電発生の有無は、油中ガス分析工程の分析結果と原因物質分析工程の分析結果とに基づいて総合的に診断される。
以下、本実施形態の油入電気機器の診断方法における診断工程の一例について、図を参照して具体的に説明する。なお、ここでは、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、炭素数が３または４である炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素および窒素からなる群から選択される少なくとも１種のガスとして、アセチレンガスを分析する場合について説明する。
図１を参照して、まず、ステップ１（Ｓ１）において、上記の油中ガス分析工程における水素ガスの検出の有無を確認する。水素ガスが検出されなかった場合は、油入電気機器の内部における放電発生が無い可能性が高いと診断される。一方、水素ガスが検出された場合は、ステップ２（Ｓ２）に進む。
次に、ステップ２（Ｓ２）に進んだ場合は、上記の油中ガス分析工程におけるアセチレンガスの検出の有無を確認する。アセチレンガスが検出された場合は、水素ガス生成の原因は放電であると考えられるため、油入電気機器の内部における放電発生が有る可能性が高いと診断される。一方、水素ガスが検出されなかった場合は、水素ガス生成の原因が放電でない可能性があるため、次のステップ３（Ｓ３）に進む。
次に、ステップ３（Ｓ３）に進んだ場合は、上記の原因物質分析工程における原因物質の検出の有無を確認する。原因物質が検出された場合は、水素ガス生成の原因が放電でない可能性が高いと考えられるため、油入電気機器の内部における放電発生が無い可能性が高いと診断される。
なお、原因物質として三フッ化ホウ素が検出された場合は、水素ガス生成の原因は、油入電気機器に使用された三フッ化ホウ素を含む接着剤である可能性が高いと考えられる。また、原因物質としてＩｒｇａｍｅｔ３９が検出された場合は、水素ガス生成の原因は、硫化銅生成抑制剤として添加されたＩｒｇａｍｅｔ３９である可能性が高いと考えられる。
一方、原因物質が検出されなかった場合は、水素ガス生成の原因が放電であるかどうかの判断ができないため、次のステップ４（Ｓ４）に進む。
次に、ステップ４（Ｓ４）に進んだ場合は、水素ガス生成の原因が放電であるかどうかを判断するための追加調査を実施する。
追加調査としては、例えば、油入電気機器に三フッ化ホウ素を含む接着剤が使用しているかどうかを確認する。この確認は、例えば、油入電気機器の仕様書を確認することによって行うことができる。
三フッ化ホウ素を含む接着剤が使用されていることが判明した場合は、次に、接着剤中の三フッ化ホウ素とコイルとの反応によって生成した水素が絶縁油中に染み出した可能性を調査するために、油入電気機器の製造プロセスにおける乾燥温度を確認する。この確認は、例えば、製造プロセスでの作業履歴を確認することによって行うことができる。
乾燥温度が接着剤の硬化温度以上であった場合は、接着剤から水素ガスが染み出した可能性は低いと考えられる。この場合、油中ガス分析工程で水素ガスが検出されたことをもって、放電発生が有ると診断することができる。
別の追加調査としては、例えば、絶縁油中にＩｒｇａｍｅｔ３９（硫化銅生成抑制剤）を添加した履歴があるかどうかを確認する。この確認は、例えば、油入電気機器の保管管理記録を確認することによって行うことができる。
Ｉｒｇａｍｅｔ３９（硫化銅生成抑制剤）を添加した履歴がないことが判明した場合、Ｉｒｇａｍｅｔ３９の添加によって水素ガスが生成した可能性は低いと考えられる。この場合、油中ガス分析工程で水素ガスが検出されたことをもって、放電発生が有ると診断することができる。
なお、Ｉｒｇａｍｅｔ３９の添加時期と添加量からＩｒｇａｍｅｔ３９が枯渇していると考えられる場合は、絶縁油の脱気処理を行い、絶縁油中の水素ガスを除去してもよい。その後に、絶縁油中の水素ガスのモニタリングを行い、脱気処理後の絶縁油中にも水素ガスが検出された場合は、放電発生の可能性が高いと診断することができる。
本実施形態の油入電気機器の診断方法によれば、油入電気機器の内部における放電発生の有無を従来よりも高い精度で診断することができる。
今回開示された実施形態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請求の範囲によって示され、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。
Claims (6)
- 油入電気機器の内部における放電発生の有無を診断する診断方法であって、
前記油入電気機器内で使用されている絶縁油中に含まれる、水素ガスと、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、炭素数が３または４である炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素および窒素からなる群から選択される少なくとも１種のガスとを分析する油中ガス分析工程と、
前記放電発生の有無によらず前記絶縁油中において前記水素を発生させる原因となる原因物質を分析する工程と、
前記油中ガス分析工程の分析結果、および、前記原因物質を分析する工程の分析結果に基づいて、前記放電発生の有無を診断する工程と、
を含むことを特徴とする、油入電気機器の診断方法。 - 前記原因物質は、三フッ化ホウ素およびベンゾトリアゾール化合物から選択される少なくとも１つである、請求項１に記載の油入電気機器の診断方法。
- 前記原因物質を分析する工程において、少なくとも前記三フッ化ホウ素を分析する、請求項２に記載の油入電気機器の診断方法。
- 前記三フッ化ホウ素は、前記絶縁油を加熱し、加熱された前記絶縁油から不活性ガスを用いたバブリングによって前記絶縁油中に溶解する前記三フッ化ホウ素を抽出および濃縮する工程を含むガス分析方法によって分析される、請求項３に記載の油入電気機器の診断方法。
- 前記原因物質を分析する工程において、少なくとも前記ベンゾトリアゾール化合物を測定する、請求項２に記載の油入電気機器の診断方法。
- 前記ベンゾトリアゾール化合物は、高速液体クロマトグラフィーによって分析される、請求項５に記載の油入電気機器の診断方法。
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