(57)【要約】  本発明は、電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれるか否かを判断するための電気絶縁油の検査方法であって、前記抑制剤消費物質は、前記電気絶縁油中に浸漬された絶縁紙上への硫化銅生成を抑制するために前記電気絶縁油中に添加される抑制剤の濃度を経時的に低減させる原因となる物質であり、前記電気絶縁油を所定の条件で保存して抑制剤濃度を測定し、所定期間内に抑制剤濃度の初期濃度に対する減少量が一定量以上に達した場合は、抑制剤消費物質が存在すると判断する、電気絶縁油の検査方法である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれるか否かを判断するための電気絶縁油の検査方法であって、
前記抑制剤消費物質は、前記電気絶縁油中に浸漬された絶縁紙上への硫化銅生成を抑制するために前記電気絶縁油中に添加される抑制剤の濃度を経時的に低減させる原因となる物質であり、
前記電気絶縁油を所定の条件で保存して抑制剤濃度を測定する第１ステップと、
所定期間内に抑制剤濃度の初期濃度に対する減少量が一定量以上に達した場合は、抑制剤消費物質が存在すると判断する第２ステップとを含む、電気絶縁油の検査方法。
【請求項２】
前記抑制剤はベンゾトリアゾール化合物である、請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記第１ステップにおける前記所定の条件には、室温より高い温度条件が含まれる、請求項１に記載の検査方法。
【請求項４】
前記温度条件における温度は６０℃以下である、請求項３に記載の検査方法。
【請求項５】
前記第２ステップにおいて、試験開始から１０日後の電気絶縁油中の抑制剤濃度の減少率が１０％より多い場合、電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれていると判断する、請求項４に記載の検査方法。
【請求項６】
前記第１ステップは、容器中に前記電気絶縁油のみを収容し、他の共存材料を含まない状態で行われる、請求項１に記載の検査方法。
【請求項７】
あらかじめ請求項１に記載の検査方法により電気絶縁油中に抑制剤消費物質が存在するか否かを判断し、抑制剤消費物質が存在すると判断された場合は、前記電気絶縁油中から抑制剤消費物質を除去するためのフィルタ処理を実施する、電気絶縁油の処理方法。
【請求項８】
電気絶縁油中に硫化銅生成の抑制剤を添加する際に、あらかじめ請求項１に記載の検査方法により前記電気絶縁油中に抑制剤消費物質が存在するか否かを判断し、抑制剤消費物質が存在すると判断された場合は、前記電気絶縁油中から抑制剤消費物質を除去するためのフィルタ処理を実施した後に前記電気絶縁油中に抑制剤を添加する、電気絶縁油の処理方法。
【請求項９】
前記フィルタ処理は白土処理である、請求項７に記載の電気絶縁油の処理方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の電気絶縁油の処理方法を用いた油入電気機器のメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油入変圧器などの油入電気機器に使用される電気絶縁油の検査方法、電気絶縁油の処理方法、および、油入電気機器のメンテナンス方法に関する。【０００２】
より詳細には、電気絶縁油中に浸漬された絶縁紙上への硫化銅生成を抑制するための抑制剤を添加する場合において、電気絶縁油中の抑制剤濃度を経時的に低減させる原因となる物質（以下、「抑制剤消費物質」と略す。）が存在するか否かを判断するための検査方法に関する。また、そのような電気絶縁油の検査方法により電気絶縁油中に抑制剤消費物質が存在すると判断された場合に、電気絶縁油に対して白土処理などのフィルタ処理を行い、抑制剤消費物質を電気絶縁油から除去して抑制剤を有効に機能させるための電気絶縁油の処理方法に関する。さらに、そのような電気絶縁油の処理方法を用いた油入電気機器のメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
油入変圧器などの油入電気機器では、通電媒体としてコイル銅を使用している。このコイルには絶縁紙が巻きつけられており、電気的な絶縁を確保して、隣り合うターン間でコイルが電気的に短絡しない構造となっている。【０００４】
一方、油入変圧器には、一般的に鉱油などからなる電気絶縁油が用いられている。鉱油などには微量の硫黄成分が含まれており、この硫黄成分が電気絶縁油中に配置されたコイル銅と反応して導電性の硫化銅が生成され、コイル絶縁紙表面に生成することが知られている。硫化銅が生成することで、コイル絶縁紙の絶縁性能が低下し、ターン間でコイルが短絡して絶縁破壊に至る場合があることが知られている（例えば、非特許文献１）。【０００５】
そして、硫化銅生成の主な原因物質は、鉱油に含まれる硫黄成分のジベンジル・ジスルフィドであることが知られている（例えば、非特許文献２）。その生成メカニズムとして、ジベンジル・ジスルフィドがコイル銅と反応して生成した錯体が油中を拡散して絶縁紙に吸着した後、分解して硫化銅として生成することも知られている（例えば、非特許文献３）。【０００６】
上記の生成メカニズムに基づき、ジベンジル・ジスルフィドとコイル銅との反応を抑制することで、硫化銅生成を抑制する方法が知られており、電気絶縁油に抑制剤を添加する方法が広く用いられている。抑制剤としては、１，２，３−ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）やＩｒｇａｍｅｔ３９などのベンゾトリアゾール化合物が知られている（例えば、非特許文献４）。【０００７】
硫化銅生成の抑制剤を電気絶縁油中に添加すると、抑制剤がコイル銅と反応してコイル銅表面に膜を形成する。この形成された膜により、ジベンジル・ジスルフィドとコイル銅との反応が遮断・抑制されるので、硫化銅生成を抑制することができる（例えば、非特許文献４）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】CIGRE  WG  A2-32,  “Copper  sulphide  in  transformer  insulation,”  Final  Report  Brochure  378,  2009
【非特許文献２】F.  Scatiggio,  V.  Tumiatti,  R.  Maina,  M.  Tumiatti  M.  Pompilli  and  R.  Bartnikas,  “Corrosive  Sulfur  in  Insulating  Oils:  Its  Detection  and  Correlated  Power  Apparatus  Failures”,  IEEE  Trans.  Power  Del.,  Vol.  23,  pp.  508-509,  2008
【非特許文献３】S.  Toyama,  J.  Tanimura,  N.  Yamada,  E.  Nagao  and  T.  Amimoto,  “Highly  Sensitive  Detection  Method  of  Dibenzyl  Disulfide  and  the  Elucidation  of  the  Mechanism  of  Copper  Sulfide  Generation  in  Insulating  Oil”,  IEEE  Transactions  on  Dielectrics  and  Electrical  Insulation,  Vol.  16,  No.  2,  pp.  509-515,  2009.
【非特許文献４】T.  Amimoto,  E.  Nagao,  J.  Tanimura,  S.  Toyama  and  N.  Yamada,  “Duration  and  Mechanism  for  Suppressive  Effect  of  Triazole-based  Passivators  on  Copper-sulfide  Deposition  on  Insulating  Paper”,  IEEE  Transactions  on  Dielectrics  and  Electrical  Insulation,  Vol.  16,  No.  1,  pp.  257-264,  2009.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者らは、２０年以上、実稼動した油入変圧器から採取した電気絶縁油（鉱油）を用いて、他の共存材料を含まず抑制剤のみを添加した状態で、変圧器の運転温度に近い温度（４０℃〜６０℃）に維持し、電気絶縁油中の抑制剤濃度を定期的に分析した結果、油中の抑制剤濃度は経時的に低下する場合があることが分かった。一方で、新油に抑制剤を添加した場合では、経時変化によらず抑制剤濃度はほぼ一定している。【００１０】
このように、電気絶縁油に添加された硫化銅生成の抑制剤の濃度は、電気絶縁油が新油である場合には、ほとんど経時的に減少することはないが、経年油である場合には、急激に低下してしまう場合があることが分かった。これは、油入電気機器が経年劣化している場合、電気絶縁油中の抑制剤濃度を経時的に低減させる原因となる物質（抑制剤消費物質）が電気絶縁油中に生成されるため、電気絶縁油中の抑制剤濃度が経時的に低下することによるものと考えられる。【００１１】
電気絶縁油中の抑制剤の濃度が低下すると、硫化銅生成を抑制する抑制剤の効果が薄れるので、抑制剤を追加添加する必要が生じる。しかし、抑制剤は多量に添加すると油の帯電特性に影響するため、所定量以上添加することは望ましくない。また、頻繁に抑制剤を添加すると、その度に停電作業が発生するため、作業に手間がかかり、電力の供給障害に繋がりかねないという問題がある。このため、油入電気機器で使用中の経年油に硫化銅生成の抑制剤を添加して使用を継続する場合、必要なタイミングで必要最小限の量の抑制剤を添加することが望ましい。【００１２】
本発明は、かかる事情に鑑みて、油入電気機器の電気絶縁油に硫化銅生成の抑制剤を添加して継続使用する場合において、硫化銅生成の抑制剤を添加する必要性を判断するために、電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれているかどうかを判断するための検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれるか否かを判断するための電気絶縁油の検査方法であって、
前記抑制剤消費物質は、前記電気絶縁油中に浸漬された絶縁紙上への硫化銅生成を抑制するために前記電気絶縁油中に添加される抑制剤の濃度を経時的に低減させる原因となる物質であり、
前記電気絶縁油を所定の条件で保存して抑制剤濃度を測定する第１ステップと、
所定期間内に抑制剤濃度の初期濃度に対する減少量が一定量以上に達した場合は、抑制剤消費物質が存在すると判断する第２ステップとを含む、電気絶縁油の検査方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、電気絶縁油を所定の条件で保存して抑制剤濃度を測定し、所定期間内に抑制剤濃度の初期濃度に対する減少量が一定量以上に達した場合は、抑制剤消費物質が存在すると判断することにより、電気絶縁油の経時変化をあかじめ予測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１において、電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれるか否かを判断するための手順を示すフローチャートである。
【図２】実施の形態１に用いられる検査装置のブロック図である。
【図３】実施例１の分析結果を示すグラフである。
【図４】実施例２の分析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［電気絶縁油の検査方法］
本発明の電気絶縁油の検査方法は、電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれるか否かを判断するための電気絶縁油の検査方法である。ここで、「抑制剤消費物質」とは、電気絶縁油中に添加される抑制剤の濃度を経時的に低減させる原因となる物質である。
【００１７】
「抑制剤」とは、電気絶縁油中に浸漬された絶縁紙上への硫化銅生成を抑制するために、電気絶縁油中に添加される物質である。抑制剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール化合物が挙げられる。特に油に対する溶解性の高いベンゾトリアゾール化合物を好適に用いることができ、このようなベンゾトリアゾール化合物としては、例えば、１，２，３−ベンゾトリアゾールまたはＩｒｇａｍｅｔ３９（商品名）などが挙げられる。
【００１８】
本発明の電気絶縁油の検査方法においては、電気絶縁油を所定の条件で保存して抑制剤濃度を測定し、所定期間内に抑制剤濃度の初期濃度に対する減少量が一定量以上に達した場合は、抑制剤消費物質が存在すると判断する。
【００１９】
上記所定の条件としては、例えば温度条件が挙げられる。本発明の検査方法においては室温より高い温度条件が好ましい。短期間の試験で迅速に所望の結果を得ることができるからである。また、６０℃以下である温度条件が好ましい。６０℃を超えると、抑制剤消費物質の存在とは無関係に、抑制剤の分解による減少が進行し、抑制剤の減少傾向から抑制剤消費物質の有無を見極めることが困難になるからである。
【００２０】
他の条件としては、遮光条件とすることが挙げられる。抑制剤は光によっても分解されるため、電気絶縁油および抑制剤を混入する容器は、遮光性を有するものであることが好ましい。
【００２１】
抑制剤濃度を測定する方法としては、種々公知の油中物質の測定方法を用いることができ、例えば、ガスクロマトグラフィー、ＧＣ−ＭＡＳＳ、ＨＰＬＣなどを用いることができる。
【００２２】
上記検査方法においては、電気絶縁油中の抑制剤濃度の減少率が１０％より多い場合、電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれていると判断することが好ましい。減少率が１０％以下の場合に電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれていると判断すると、測定誤差により誤った判断がなされる危険性が高くなるからである。
【００２３】
上記検査方法は、容器中に上記電気絶縁油のみを収容し、コイル銅や絶縁紙などの他の共存材料を含まない状態で行われることが好ましい。容器中に抑制剤と反応したり、抑制剤を吸着するような他の材料が存在すると、抑制剤の減少傾向から抑制剤消費物質の有無を見極めることが困難になるからである。
【００２４】
［電気絶縁油の処理方法］
本発明は、あらかじめ上記検査方法により電気絶縁油中に抑制剤消費物質が存在するか否かを判断し、抑制剤消費物質が存在すると判断された場合は、電気絶縁油中から抑制剤消費物質を除去するためのフィルタ処理を実施する、電気絶縁油の処理方法にも関する。
【００２５】
かかる電気絶縁油の処理方法は、電気絶縁油（特に稼動中の油入電気機器内の電気絶縁油）中に硫化銅生成の抑制剤を添加する際に好適に用いることができる。あらかじめ上記検査方法により上記電気絶縁油中に抑制剤消費物質が存在するか否かを判断し、抑制剤消費物質が存在すると判断された場合は、上記電気絶縁油中から抑制剤消費物質を除去するためのフィルタ処理を実施した後に上記電気絶縁油中に抑制剤を添加することが好ましい。
【００２６】
特に海外においては、変圧器内の電気絶縁油をメンテナンスすることにより継続使用する需要があり、電気絶縁油を大量に廃棄することによる環境問題の発生も低減することができる。
【００２７】
上記フィルタ処理は、電気絶縁油中から抑制剤消費物質を除去することのできる処理であれば特に限定されず、種々公知のフィルタ処理（不純物等を濾過など物理的吸着により除去する処理）を用いることができる。例えば、白土処理や活性炭等の多孔性材料を用いた処理などが挙げられる。特に白土処理を行うことが好ましい。白土処理方法としては、種々公知の処理方法（例えば、特開昭５９−２３４０４号公報、特開昭５９−２１７９０１号公報、特開昭６３−２５７１１２号公報参照）を用いることができる。白土処理に用いる白土は、活性白土であることが好ましい。活性白土としては、市販のものを使用することができ、例えば、日本活性白土（株）製の白土を用いることができる。具体的な白土処理の方法としては、例えば、白土を１４０℃で４時間焼成したものを電気絶縁油に対して５重量％添加し、４５℃で１時間バッチ接触した後、白土をろ別する方法などが挙げられる。
【００２８】
［油入電気機器のメンテナンス方法］
さらに、本発明は、上記電気絶縁油の処理方法を用いた油入電気機器のメンテナンス方法にも関する。
【００２９】
（実施形態１）
本発明の電気絶縁油の検査方法の一実施形態について説明する。図１は、電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれるか否かを判断するための手順を示すフローチャートである。
【００３０】
電気絶縁油に硫化銅生成の抑制剤を添加する際、あらかじめ電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれるか否かを判断する。図１に示すフローチャートに従い、油入電気機器の実器から電気絶縁油を採取し、抑制剤を添加した後、電気絶縁油中の抑制剤濃度を測定し、保存開始からｔ1経過後の時点における抑制剤濃度Ｃ1が管理値Ｃtを下回る場合は、電気絶縁油には抑制剤消費物質が含まれていると判断する。この場合、電気絶縁油を白土処理してから抑制剤を添加し、運転を再開する。この場合、電気絶縁油を白土処理した上で、再度同様の検査を実施し、電気絶縁油には抑制剤消費物質が含まれていないと判断してから、抑制剤を添加し、運転を再開するようにしてもよい。
【００３１】
一方、Ｃ1が管理値Ｃt以上である場合は、抑制剤消費物質が含まれていないと判断し、実器の電気絶縁油に抑制剤を添加し、運転を再開する。
【００３２】
一例として、ｔ1が１０分の場合、管理濃度Ｃtは、初期の抑制剤濃度に対して９０％の濃度（抑制剤濃度の減少率が１０％となる濃度）に設定することができる。
【００３３】
図２は、実施の形態１に用いられる検査装置のブロック図である。図２に示される検査装置は、油入電気機器の実器から採取した電気絶縁油の測定を行うことのできる測定装置、その測定値から電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれるか否かを判断することのできる診断装置から構成される。上記検査方法は、かかる検査装置を用いて実施することが可能である。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００３５】
（実施例１）
まず、試験容器中に電気絶縁油と抑制剤（ＢＴＡ）とを混入し、スターラーで撹拌して抑制剤を電気絶縁油に溶解させた。抑制剤は光と反応すると分解されるため、試験容器として遮光性の赤褐色のメスフラスコを用いた。また、本試験は抑制剤消費物質の有無を見極めることを目的とするため、試験容器中に抑制剤と反応するコイル銅などの共存材料を含まれていない。抑制剤の初期濃度は３０ｐｐｍとした。【００３６】
電気絶縁油としては、市販の４種類の変圧器用鉱油を用いた。具体的には、経年油１、経年油２として、それぞれ運転後２２年、２７年経過した油入変圧器から採取したナフテン系鉱油を用いた。また、新油３として国内石油メーカーから調達したナフテン系鉱油、新油４として海外メーカーから調達したナフテン系鉱油を用いた。【００３７】
次に、試験容器を恒温槽中に設置し、油入変圧器の運転温度に近い温度である４０℃で保存し、恒温槽中に設置してから２０日後までの各時点（１、２、４、６、１０、１２、１５、１８および２０日経過時）において、試験容器から定期的に採油した各電気絶縁油中の抑制剤濃度を測定し、経時変化を分析した。なお、抑制剤濃度の測定は、ＨＰＬＣを用いて行った。【００３８】
上記各々の電機絶縁油についての抑制剤濃度の分析結果を図３に示す。図３において、縦軸は抑制剤残存率を、横軸は保存日数を示す。なお、初期に添加した抑制剤濃度を１００％として、採油時の抑制剤濃度の初期の抑制剤濃度に対する比率を抑制剤残存率とした。【００３９】
図３に示されるように、経年油１、経年油２に関しては、加熱２０日で電気絶縁油中の抑制剤濃度が６０％に低下している一方で、新油１、新油２に関しては、加熱２０日経過しても電気絶縁油中の抑制剤濃度は１００％付近で一定である。このことから、経年油においては電気絶縁油中の抑制剤濃度は低下する一方で、新油では、抑制剤濃度は一定していたことから、油入電気機器に使用する電気絶縁油の中には、経年劣化によって生成される抑制剤消費物質が含まれている油が存在することが分かった。【００４０】
（実施例２）
恒温槽中での保存時の温度を６０℃とした以外は実施例１と同様にして、上記各々の電機絶縁油についての抑制剤濃度の測定・分析を行った。分析結果を図４に示す。【００４１】
図４に示される結果から、図３と同様に、経年油においては電気絶縁油中の抑制剤濃度は低下する一方で、新油では、抑制剤濃度は一定していたことから、油入電気機器に使用する電気絶縁油の中には、経年劣化によって生成される抑制剤消費物質が含まれている油が存在することが分かる。【００４２】
以上の試験結果において、分析誤差は約５％であったことから、初期添加濃度に対する所定時間保存後の抑制剤濃度の減少率が、その倍の１０％以上であれば、測定誤差等ではなく有意に抑制剤が減少していると判断できる。また、図３および図４のいずれにおいても、保存開始から１０日後には、抑制剤濃度が初期添加濃度から１０％以上減少している。以上を踏まえて、電気絶縁油を室温より高い温度から６０℃以下で保存し、保存開始から１０日後の電気絶縁油中の抑制剤濃度を測定して、初期の抑制剤濃度に対する減少率が１０％以上であれば、電気絶縁油には抑制剤消費物質が含まれていると判断できると考えられる。【００４３】
今回開示された実施形態および実施例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。
【図１】
2012081073.tif 000003
【図２】
2012081073.tif 000004
【図３】
2012081073.tif 000005
【図４】
2012081073.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月8日(2011.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれるか否かを判断するための電気絶縁油の検査方法であって、
前記抑制剤消費物質は、前記電気絶縁油中に浸漬された絶縁紙上への硫化銅生成を抑制するために前記電気絶縁油中に添加される抑制剤の濃度を経時的に低減させる原因となる物質であり、
前記電気絶縁油を室温より高く、６０℃以下の温度で保存して抑制剤濃度を測定する第１ステップと、
所定期間内に抑制剤濃度の初期濃度に対する減少量が一定量以上に達した場合は、抑制剤消費物質が存在すると判断する第２ステップとを含み、
前記抑制剤はベンゾトリアゾール化合物であり、
前記第２ステップにおいて、試験開始から１０日後の電気絶縁油中の抑制剤濃度の減少率が１０％より多い場合、電気絶縁油中に抑制剤消費物質が含まれていると判断する、電気絶縁油の検査方法。
【請求項２】
前記第１ステップにおいて、前記電気絶縁油は４０℃で保存される、請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記第１ステップは、容器中に前記電気絶縁油のみを収容し、他の共存材料を含まない状態で行われる、請求項１に記載の検査方法。
【請求項４】
あらかじめ請求項１に記載の検査方法により電気絶縁油中に抑制剤消費物質が存在するか否かを判断し、抑制剤消費物質が存在すると判断された場合は、前記電気絶縁油中から抑制剤消費物質を除去するためのフィルタ処理を実施する、電気絶縁油の処理方法。
【請求項５】
電気絶縁油中に硫化銅生成の抑制剤を添加する際に、あらかじめ請求項１に記載の検査方法により前記電気絶縁油中に抑制剤消費物質が存在するか否かを判断し、抑制剤消費物質が存在すると判断された場合は、前記電気絶縁油中から抑制剤消費物質を除去するためのフィルタ処理を実施した後に前記電気絶縁油中に抑制剤を添加する、電気絶縁油の処理方法。
【請求項６】
前記フィルタ処理は白土処理である、請求項４に記載の電気絶縁油の処理方法。
【請求項７】
請求項４に記載の電気絶縁油の処理方法を用いた油入電気機器のメンテナンス方法。
【国際調査報告】
2012081073.tif 000007
2012081073.tif 000008
2012081073.tif 000009
2012081073.tif 000010