オイル浸漬変圧器の経年劣化をどのように検出しますか？

油浸変圧器 電力システム内で重要かつ長寿命の資産です。しかし、他の機器と同様に、これらの機器も経年劣化により、最終的には信頼性と安全性が損なわれる可能性があります。老化を積極的に検出することは、情報に基づいたメンテナンス、延命計画、壊滅的な故障の防止に不可欠です。
なぜ老化を検出するのか？
油浸変圧器内の主な絶縁材料は、絶縁油とセルロースベースの固体絶縁体（紙、プレスボード）です。老化によりこれらの材料が劣化し、誘電強度と機械的完全性が低下します。チェックされていない劣化は、負荷能力の低下、部分放電、そして最終的には誘電故障につながる可能性があります。

主要な検出方法:

絶縁油分析（一次診断液）:

溶解ガス分析（DGA）: これは変圧器の状態監視の基礎です。断熱材は熱的および電気的に分解すると、油に溶解した特徴的なガスを生成します。主なガスには以下が含まれます:

水素（H？): 部分放電または熱故障の一般的な指標。

メタン（CH？)、エタン（C？H？)、エチレン（C？H？): 主にオイルの熱劣化（それぞれ低温、中温、高温）を示します。

アセチレン（C？H？): アークまたは非常に高温の熱故障の強力な指標 (> 700°C）。

一酸化炭素（CO）と二酸化炭素（CO？): セルロース（紙）断熱材の劣化、特に熱老化と過熱の主な指標。CO/COの上昇？レベルは重要な老化マーカーです。

フラン化合物の分析: セルロース絶縁体の分解により、フランと呼ばれる特定の化合物（例: 2-フルフルアルデヒド）が生成されます。油中のフラン濃度を測定すると、紙中の重合度（DP）損失を直接定量的に評価でき、これは残りの機械的強度および誘電強度と直接相関します。

酸性度（中和数）: 油とセルロースの両方が老化すると、酸性の副生成物が生成されます。酸価の上昇により油と紙の両方の劣化が加速し、フィードバック ループが形成されます。酸性度の追跡は非常に重要です。

水分含有量: 水はセルロースの老化を強力に促進し、誘電強度を低下させます。油中の水分レベルを監視する（および固体断熱材中のレベルを推定する）ことが重要です。老化紙も結合水を放出します。

誘電強度 / 破壊電圧: 電気応力に耐えるオイルの能力を測定します。汚染や老化の副産物により、この値が低下する可能性があります。

界面張力（IFT）: 油中の極性汚染物質と可溶性老化副産物の存在を測定します。IFT の減少は、汚染および/または石油劣化の進行を示します。

電気テスト:

力率 / 散逸率（タン デルタ）: 絶縁システム（油および固体）の誘電損失を測定します。力率の増加は、湿気、汚染、または導電率の増加による副産物の老化による絶縁品質の低下を示します。

巻線抵抗: 主に接触の問題を検出するためですが、時間の経過に伴う重大な変化が劣化と相関する場合があります。

周波数応答解析（FRA）: 主に巻線構造内の機械的変形（シフト、緩み）を検出します。直接的な化学的老化測定ではありませんが、重度の老化は機械的完全性に影響を与える可能性があり、FRA によって検出できる可能性があります。

偏光/脱分極電流（PDC）/ 回収電圧測定（RVM）: これらの高度な誘電応答技術は、セルロース絶縁体の水分含有量と経年劣化状態に関する詳細な情報を提供し、フラン分析を補完します。

物理的な検査とメンテナンスの記録:

目視検査（可能な場合は内部検査）:内部検査中（オイル処理後や修理など）、コア、巻線、構造要素を直接検査すると、脆い紙、スラッジの堆積、腐食、炭素の追跡などの老化の物理的兆候が明らかになることがあります。

オイルの検査: オイルの透明度、色（黒ずみは老化を示している可能性があります）、沈殿物や汚泥の存在を目視でチェックします。

荷重履歴: 過去の荷重プロファイル、特に過負荷期間を確認すると、絶縁体が経験する熱応力の状況が得られます。

動作温度記録: 高い動作温度が持続すると、セルロースの老化速度が大幅に加速されます。

統合的なアプローチが不可欠です:

オイル浸漬変圧器の経年劣化の状態を完全に把握できる単一のテストはありません。効果的な検出は、状態ベースの監視戦略に依存します:

ベースライン: 試運転または大規模なサービス後の包括的なテストを通じて初期値を確立します。

トレンド: 定期的なテスト（特に DGA、フラン、水分、酸性度、力率）を実行し、結果を長期にわたって分析します。ベースラインまたは確立された傾向からの大幅な逸脱は、重要な老化指標です。

相関関係: さまざまなテストからの相互参照結果。たとえば、CO/CO の上昇？そしてフランの上昇はセルロースの分解を強く裏付けています。高い水分と高い酸性度が組み合わさると老化が促進されます。

専門家分析: 複雑なデータセット、特に DGA パターンと組み合わせられた結果の解釈には専門知識が必要です。業界標準（IEC、IEEE、CIGRE）はガイドラインを提供しますが、コンテキストが重要です。

油に浸漬された変圧器の経年劣化の検出は、主要な電気診断（力率、誘電応答）とコンテキスト データ（負荷、温度、検査）によってサポートされる、定期的で高度な油分析（DGA、フラン、水分、酸性度）を中心とした多面的なプロセスです。これらの方法を体系的に実装してトレンド化することで、事業者は資産の状態を正確に評価し、メンテナンス（石油の再生や乾燥など）に関して情報に基づいた決定を下し、リスクを管理し、電力網のこれらの重要なコンポーネントの残りの耐用年数を最適化できます。慎重な監視は、老朽化した油浸変圧器の継続的な信頼性と安全性を確保するための鍵となります。