(57)【要約】【課題】寿命診断を高い精度で行なうことができる寿命診断装置およびそれを有する油入変圧器を提供する。【解決手段】第１の絶縁紙によって被覆された第１の導線を有する巻線と、巻線を浸す絶縁油３とを含む油入変圧器の寿命診断装置であって、絶縁物収納箱９ａと、変流器と、第２の絶縁紙によって被覆された第２の導線とを有する。絶縁物収納箱９ａは、絶縁油３が導入されるように油入変圧器に取り付けられている。変流器は、巻線を流れる電流に対応した電流を発生するものである。第２の導線は、絶縁物収納箱９ａ内に設けられ、変流器が発生する電流によって発熱するものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁紙によって被覆された第１の導線を有する巻線と、前記巻線を浸す絶縁油とを含む油入変圧器の寿命診断装置であって、
前記絶縁油が導入されるように前記変圧器に取り付けられた筐体と、
前記巻線を流れる電流に対応した電流を発生する変流器と、
前記筐体内に設けられ、前記変流器が発生する電流によって発熱し、かつ第２の絶縁紙によって被覆された第２の導線とを備えた、寿命診断装置。
【請求項２】
前記第１および第２の絶縁紙は同じ材質からなる、請求項１に記載の寿命診断装置。
【請求項３】
前記第１および第２の絶縁紙は、延在方向に垂直な断面において同じ形状を有する、請求項１または２に記載の寿命診断装置。
【請求項４】
前記第１および第２の導線は同じ材質からなる、請求項１〜３のいずれかに記載の寿命診断装置。
【請求項５】
前記第１および第２の導線は、延在方向に垂直な断面において同じ形状を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の寿命診断装置。
【請求項６】
前記油入変圧器は前記巻線を支持する第１のプレスボードを含み、
前記筐体内に第２のプレスボードをさらに備えた、請求項１〜５のいずれかに記載の寿命診断装置。
【請求項７】
前記第１および第２のプレスボードは同じ材質からなる、請求項１〜６のいずれかに記載の寿命診断装置。
【請求項８】
前記第１および第２のプレスボードは、同じ厚さを有する、請求項１〜７のいずれかに記載の寿命診断装置。
【請求項９】
前記油入変圧器と前記筐体との間で前記絶縁油を循環させるためのポンプをさらに備えた、請求項１〜８のいずれかに記載の寿命診断装置。
【請求項１０】
前記筐体は、保温材が施されている、請求項１〜９のいずれかに記載の寿命診断装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の寿命診断装置を備えた油入変圧器。
【請求項１２】
前記筐体は前記油入変圧器の外部に配置された、請求項１１に記載の油入変圧器。
【請求項１３】
前記油入変圧器と前記筐体とを接続するための管をさらに備えた、請求項１２に記載の油入変圧器。
【請求項１４】
前記管は、保温材が施されている、請求項１３に記載の油入変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寿命診断装置と油入変圧器とに関し、特に、絶縁紙を有する油入変圧器の寿命診断装置と絶縁紙を有する油入変圧器とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油入変圧器には、巻線を被覆する絶縁紙、および巻線間にスペーサとして用いられるプレスボードなどの絶縁物を有するものがある。これらの絶縁物は、巻線が発生する熱、絶縁油中の水分および酸素によって劣化することが知られている。この絶縁物を交換することは困難であるため、この絶縁物の劣化は油入変圧器の寿命を規定する大きな要因となる。よって油入変圧器の寿命を診断するために、絶縁物の劣化の程度を診断することが行なわれている。
【０００３】
上記の絶縁物が劣化すると絶縁物の平均重合度が低下するので、この平均重合度の測定によって絶縁物の劣化の程度を診断することができる。平均重合度は、絶縁油に溶解した劣化生成物のフルフラール量または炭酸ガス量を測定することによって推定することができる。しかしながら、より高い精度で平均重合度を測定するためには、絶縁物を採取してその重合度を測定する必要がある。
【０００４】
このように採取することができる絶縁物を準備するために、たとえば特開２００３−２８９００８号公報（特許文献１）によれば、油入変圧器の巻線に使用している紙巻き絶縁電線と同種の紙巻き絶縁電線から形成された診断片が、油入変圧器のタンク内の上部に設けられた収容室に収容されて、収容室内の絶縁油の温度が巻線の最高温度と同じまたはそれに近い温度までさらに加熱される。この技術における補助加熱手段は、発熱体と、油入変圧器の負荷電流を入力として発熱体の加熱源となる変流器と、負荷電流に基づいて発熱体が発生する発熱量を調整する発熱調整器とを有する。
【０００５】
また、たとえば実開平５−７５６５２号公報（特許文献２）によれば、油入変圧器本体を収納しているタンクに、劣化試験対象の材料を収納した試料箱が設置され、運転中において、タンク内の絶縁油を試料箱内に循環させることによって、その材料が油入変圧器の実際の使用状態に似た環境に置かれる。
【特許文献１】特開２００３−２８９００８号公報
【特許文献２】実開平５−７５６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特開２００３−２８９００８号公報（特許文献１）の技術では、巻線が発熱することによってこの巻線を被覆する絶縁紙が劣化する状況を模擬するために、診断片が発熱体によって加熱される。しかしながらこの方法では、実際の状況と比して加熱方法の相違が大きいために、採取された診断片の劣化の程度と、実際に巻線を被覆している絶縁紙の劣化の程度との差異が大きくなり得る。このため、寿命診断の精度が低下するという問題があった。
【０００７】
また収容室が油入変圧器のタンク内に位置するため、収容室を既存の油入変圧器に付加するためには、油入変圧器の運転をいったん停止した上で、油入変圧器のタンク内の絶縁油を抜き、さらにタンクを改造する必要があった。このため油入変圧器の長期間の運転停止と、大きな改造コストとが必要となるという問題があった。
【０００８】
また実開平５−７５６５２号公報（特許文献２）の技術では、劣化試験対象の材料を加熱するための手段を特に有しないので、実際に巻線を被覆している絶縁紙に比して、劣化試験対象の材料の加熱が不十分になる。このため、寿命診断の精度が低下するという問題があった。
【０００９】
それゆえ本発明の主な目的は、寿命診断を高い精度で行なうことができる寿命診断装置およびそれを有する油入変圧器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の寿命診断装置は、第１の絶縁紙によって被覆された第１の導線を有する巻線と、巻線を浸す絶縁油とを含む油入変圧器の寿命診断装置であって、筐体と、変流器と、第２の絶縁紙によって被覆された第２の導線とを有する。筐体は、絶縁油が導入されるように油入変圧器に取り付けられている。変流器は、巻線を流れる電流に対応した電流を発生するものである。第２の導線は、筐体内に設けられ、変流器が発生する電流によって発熱するものである。
【００１１】
本発明の油入変圧器は、上記の寿命診断装置を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の寿命診断装置によれば、第２の絶縁紙は、変流器が発生する電流によって発熱する第２の導線を被覆している。よって第２の絶縁紙は、巻線を流れる電流によって発熱する第１の導線を被覆している第１の絶縁紙の加熱のされ方と類似の加熱のされ方をされる。これにより第２の絶縁紙を採取することによって第１の絶縁紙の劣化の程度が精度よく推定されるので、寿命診断を高い精度で行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
はじめに本実施の形態の寿命診断装置が取り付けられる油入変圧器の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における寿命診断装置を有する油入変圧器の構成を概略的に示す断面図である。
【００１４】
図１を参照して、油入変圧器１は、タンク天板２ａと、上部タンク側板２ｂと、下部タンク側板２ｃと、絶縁油３と、コイルグループ４と、第１のプレスボード５と、高圧ブッシング７ａと、低圧ブッシング７ｂと、コンサベータ８と、上部ろ過弁１０ａ（バルブ）と、複数の下部注油弁１０ｂ（バルブ）と、コンサベータ排油弁１２ｂ（バルブ）とを有する。コイルグループ４は、第１のプレスボード５と、高圧巻線６ａと、低圧巻線６ｂとを有する。第１のプレスボード５は高圧巻線６ａと低圧巻線６ｂとの間を電気的に絶縁している。高圧巻線６ａ（巻線）および低圧巻線６ｂの各々は、第１の絶縁紙によって被覆された第１の導線を有する。
【００１５】
次に本実施の形態の寿命診断装置の構成について説明する。図２は、図１の破線部ＩＩの拡大図である。
【００１６】
図１および図２を参照して、本実施の形態の寿命診断装置は、油入変圧器１の上部ろ過弁１０ａとコンサベータ排油弁１２ｂとの間に取り付けられている。この寿命診断装置は、絶縁物収納箱９ａ（筐体）と、空気抜バルブ１１ａと、注油バルブ１１ｂと、バルブ１２ａと、循環パイプ１３ｂと、締付部１６と、第２のプレスボード１４ａと、加熱装置１４ｂと、絶縁物収納台１４ｃと、絶縁物取出用カバー１５と、ガスケット１７と、保温材１８と、循環ポンプ２２と、変流器２３とを有する。
【００１７】
絶縁物収納箱９ａは、絶縁油３が導入されるように油入変圧器１に取り付けられている。変流器２３は、高圧巻線６ａを流れる電流に対応した電流を発生するものである。加熱装置１４ｂは、絶縁物収納箱９ａ内に設けられ、第２の絶縁紙によって被覆された第２の導線がコイル状に巻かれた構成を有する。第２の導線は、変流器２３と電気的に接続されていることにより、変流器２３が発生する電流によって発熱するように構成されている。加熱装置１４ｂの第２の絶縁紙と第２のプレスボード１４ａとは、寿命診断回数に応じた量だけ設けられている。
【００１８】
循環ポンプ２２は、油入変圧器１と絶縁物収納箱９ａとの間で絶縁油３を循環させるためのものである。保温材１８は、絶縁物収納箱９ａおよび循環パイプ１３ｂの各々に着脱可能に施されており、たとえば厚さ５０ｍｍのグラスウールからなる。また締付部１６は、ボルトおよびナットを有し、ガスケット１７を介して絶縁物取出用カバー１５を絶縁物収納箱９ａに固定している。
【００１９】
好ましくは、第１および第２の絶縁紙は、同じ材質からなり、また延在方向に垂直な断面において同じ形状を有する。また第１および第２の導線は、同じ材質からなり、また延在方向に垂直な断面において同じ形状を有する。また第１のプレスボード５と第２のプレスボード１４ａとは、同じ材質からなり、また同じ厚さを有する。
【００２０】
次に寿命診断装置の取り付け方法について、以下に説明する。
まず油入変圧器１の上部ろ過弁１０ａとコンサベータ排油弁１２ｂとが閉じた状態で、上部ろ過弁１０ａとコンサベータ排油弁１２ｂとの間に寿命診断装置の絶縁物収納箱９ａが取り付けられる。次に絶縁物収納箱９ａ内の絶縁物収納台１４ｃ上に、加熱装置１４ｂおよび第２のプレスボード１４ａが配置される。ある程度使用された油入変圧器１に寿命診断装置が付加される場合、加熱装置１４ｂが有する第２の絶縁紙と、第２のプレスボード１４ａとのそれぞれは、油入変圧器１の高圧巻線６ａの第１の絶縁紙および第１のプレスボードと同程度に劣化された後に配置される。
【００２１】
次に締付部１６を用いて絶縁物取出用カバー１５が取り付けられることによって、絶縁物収納箱９ａが封止される。次に空気抜バルブ１１ａにトラップ１９を介して真空ポンプ２０が図中破線で示すように取り付けられる。また注油バルブ１１ｂに油タンク２１が図中破線で示すように取り付けられる。次に空気抜バルブ１１ａが開けられることによって、絶縁物収納箱９ａ内が真空ポンプ２０によって排気される。次に空気抜バルブ１１ａが閉じられる。次に注油バルブ１１ｂが開けられる。これにより、油タンク２１内の窒素で加圧された絶縁油が絶縁物収納箱９ａ内に注入される。次に注油バルブ１１ｂが閉じられる。
【００２２】
次に、上部ろ過弁１０ａとコンサベータ排油弁１２ｂとが開かれ、また循環ポンプ２２が起動される。これにより油入変圧器１と絶縁物収納箱９ａとの間で絶縁油３が循環される。この循環の流速はバルブ１２ａの開度によって調整される。この調整により、油入変圧器１内および絶縁物収納箱９ａ内の各々において、絶縁油３の流速が同程度とされる。これにより絶縁油３が絶縁物の劣化に与える影響度が同程度とされる。
【００２３】
次に寿命診断装置が取り付けられた油入変圧器の動作について、以下に説明する。
高圧巻線６ａと低圧巻線６ｂとの間で、所定の期間、電圧が変圧される。この際、変流器２３は、高圧巻線６ａを流れる電流に対応した電流を発生する。この電流は加熱装置１４ｂが有する第２の導線に印加される。これにより生じる第２の導線の発熱によって、加熱装置１４ｂが有する第２の絶縁紙が加熱される。すなわち第２の導線は、第２の導線を被覆する第２の絶縁紙を加熱する。高圧巻線６ａを流れる電流の値と、変流器２３が発生する電流の値との関係は、変流器２３にタップを設けることによって調整可能である。この調整によって、高圧巻線６ａ表面における損失密度（Ｗ／ｃｍ2）と、加熱装置１４ｂ表面における損失密度（Ｗ／ｃｍ2）とは同程度とされる。これにより、第１の絶縁紙の温度と第２の絶縁紙の温度とは同程度とされる。
【００２４】
次に寿命診断装置を用いた寿命の診断方法について、以下に説明する。
まず上部ろ過弁１０ａとバルブ１２ａとが閉じられる。次に絶縁物収納箱９ａ内の絶縁油３が注油バルブ１１ｂから抜き取られる。次に締付部１６が外され、さらに絶縁物取出用カバー１５が外される。次に、加熱装置１４ｂが有する第２の絶縁紙と、第２のプレスボード１４ａの各々から、平均重合度の測定に必要な量の試料が採取される。次に、上記の寿命診断装置の取り付け方法と同様の方法によって、油入変圧器１と絶縁物収納箱９ａとの間で再び絶縁油３が循環される状態に戻される。
【００２５】
採取された試料を用いて、平均重合度が測定される。加熱装置１４ｂが有する第２の絶縁紙の試料の平均重合度から、高圧巻線６ａおよび低圧巻線６ｂの各々が有する第１の絶縁紙の重合度の低下の程度を推定することができる。さらに第２のプレスボード１４ａの試料の平均重合度から、第１のプレスボード５の重合度の低下の程度を推定することができる。このように油入変圧器１の絶縁物の重合度の低下の程度を推定することができるので、油入変圧器１の寿命を診断することができる。
【００２６】
本実施の形態によれば、第２の絶縁紙は、変流器２３が発生する電流によって発熱する第２の導線を被覆している。よってこの第２の絶縁紙は、高圧巻線６ａを流れる電流によって発熱する第１の導線を被覆している第１の絶縁紙の加熱のされ方と類似の加熱のされ方をされる。よって第２の絶縁紙の劣化の程度を第１の絶縁紙の劣化の程度に近づけることができるので、第２の絶縁紙の平均重合度を測定することによって第１の絶縁紙の劣化の程度が精度よく推定される。これにより油入変圧器１の寿命診断を高い精度で行なうことができる。
【００２７】
また第１および第２の絶縁紙が同じ材質からなることで、第２の絶縁紙の劣化の程度が第１の絶縁紙の劣化の程度に、より近くなる。これにより油入変圧器１の寿命診断を、より高い精度で行なうことができる。
【００２８】
また第１および第２の絶縁紙が延在方向に垂直な断面において同じ形状を有することで、第２の絶縁紙の劣化の程度が第１の絶縁紙の劣化の程度に、より近くなる。これにより油入変圧器１の寿命診断を、より高い精度で行なうことができる。
【００２９】
また第１および第２の導線が同じ材質からなり、また延在方向に垂直な断面において同じ形状を有することで、第２の絶縁紙の加熱のされ方が第１の絶縁紙の加熱のされ方に、より近くなる。これにより、第２の絶縁紙の劣化の程度が第１の絶縁紙の劣化の程度に、より近くなる。よって油入変圧器１の寿命診断を、より高い精度で行なうことができる。
【００３０】
また第１のプレスボード５と第２のプレスボード１４ａとが同じ材質からなることで、第２のプレスボード１４ａの劣化の程度が第１のプレスボード５の劣化の程度に、より近くなる。これにより油入変圧器１の寿命診断を、より高い精度で行なうことができる。
【００３１】
また第１のプレスボード５と第２のプレスボード１４ａとが同じ厚さを有することで、第２のプレスボード１４ａの劣化の程度が第１のプレスボード５の劣化の程度に、より近くなる。これにより油入変圧器１の寿命診断を、より高い精度で行なうことができる。
【００３２】
また絶縁物収納箱９ａは油入変圧器１の外部に位置するため、絶縁物収納箱９ａを有しない既存の油入変圧器に絶縁物収納箱９ａを付加する際に、油入変圧器の運転を中断する必要がない。また、この既存の油入変圧器の絶縁油のタンクを改造する必要がないので、改造コストを抑えることができる。
【００３３】
また保温材１８が施されていることによって熱拡散が防止されるので、絶縁物収納箱９ａ内と油入変圧器１内との各々における絶縁油３の温度を同程度にすることができる。これにより寿命診断を高い精度で行なうことができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における寿命診断装置を有する油入変圧器の構成を概略的に示す断面図である。また図４は、図３の破線部ＩＶの拡大図である。
【００３５】
図３および図４を参照して、本実施の形態の寿命診断装置は、油入変圧器１の１対の下部注油弁１０ｂの間に取り付けられている。またこの寿命診断装置は、実施の形態１の寿命診断装置（図２）の絶縁物収納箱９ａおよび循環パイプ１３ｂのそれぞれの代わりに、絶縁物収納箱９ｂ（筐体）と、循環パイプ１３ａとを有する。
【００３６】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００３７】
本実施の形態によっても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
なお上記の実施の形態１および２においては、変流器２３が高圧側に取り付けられている構成が用いられたが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば変流器が低圧側に取り付けられた構成を用いることもできる。
【００３８】
今回開示された実施の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特許請求の範囲によって示され、特許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。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、絶縁紙を有する油入変圧器の寿命診断装置と絶縁紙を有する油入変圧器とに特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１における寿命診断装置を有する油入変圧器の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の破線部ＩＩの拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態２における寿命診断装置を有する油入変圧器の構成を概略的に示す断面図である。
【図４】図３の破線部ＩＶの拡大図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  油入変圧器、２ａ  タンク天板、２ｂ  上部タンク側板、２ｃ  下部タンク側板、３  絶縁油、４  コイルグループ、５  プレスボード、６ｂ  低圧巻線、６ａ  高圧巻線、７ｂ  低圧ブッシング、７ａ  高圧ブッシング、８  コンサベータ、９ａ  絶縁物収納箱、９ｂ  絶縁物収納箱、１０ｂ  下部注油弁、１０ａ  上部ろ過弁、１１ｂ  注油バルブ、１１ａ  空気抜バルブ、１２ｂ  コンサベータ排油弁、１２ａ  バルブ、１３ａ，１３ｂ  循環パイプ、１４ａ  プレスボード、１４ｂ  加熱装置、１４ｃ  絶縁物収納台、１５  絶縁物取出用カバー、１６  締付部、１７  ガスケット、１８  保温材、１９  トラップ、２０  真空ポンプ、２１  油タンク、２２  循環ポンプ、２３  変流器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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