(57)【要約】【課題】ホットスポットの平均重合度の推定誤差を低減でき、無停電で行え、既存の変圧器にも適用できる変圧器絶縁紙劣化模擬装置を提供する。【解決手段】複数の冷却器２０で変圧器タンク１１内の絶縁油を巡回させて冷却している変圧器の絶縁異常・劣化診断に用いるための変圧器絶縁紙劣化模擬装置であって、変流器２次電流Ｉによって発熱する導体に絶縁紙サンプルを巻装した巻線小モデル３１が、変圧器タンク１１と５つの冷却器２０のうちの１つとを接続する上部配管２１内の第１および第２のバタフライ弁２３1，２３2の間に設置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却器（２０）で変圧器タンク（１１）内の絶縁油を巡回させて冷却している変圧器の絶縁異常・劣化診断に用いるための変圧器絶縁紙劣化模擬装置であって、前記変圧器の絶縁異常・劣化診断に用いるサンプル手段が前記変圧器タンクと前記冷却器とを接続する上部配管（２１）および下部配管（２２）のうち該上部配管内に設置されていることを特徴とする、変圧器絶縁紙劣化模擬装置。
【請求項２】
前記上部配管内に、第１および第２のバタフライ弁（２３1，２３2）が設けられており、
前記サンプル手段が、前記第１および第２のバタフライ弁の間に設置されている、
ことを特徴とする、請求項１記載の変圧器絶縁紙劣化模擬装置。
【請求項３】
複数の冷却器を用いて前記変圧器タンク内の絶縁油を巡回させて冷却しており、
前記サンプル手段が、前記変圧器タンクと前記複数の冷却器のうちの１つの冷却器とを接続する上部配管内に設置されていることを特徴とする、請求項１または２記載の変圧器絶縁紙劣化模擬装置。
【請求項４】
前記サンプル手段が、変流器２次電流（Ｉ）によって発熱する導体に絶縁紙サンプルを巻装した巻線小モデル（３１）であることを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の変圧器絶縁紙劣化模擬装置。
【請求項５】
前記巻線小モデルの前記導体の抵抗値（Ｒ２）が、前記変圧器の主回路抵抗値（Ｒ１）に変流器の巻線数（ｎ）の２乗を掛けた値にされていることを特徴とする、請求項４記載の変圧器絶縁紙劣化模擬装置。
【請求項６】
前記サンプル手段が、前記導体に巻装されていない絶縁紙サンプル（５１）または前記絶縁油が通過可能な収納容器に収納された絶縁紙サンプルであることを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の変圧器絶縁紙劣化模擬装置。
【請求項７】
前記サンプル手段が内部に設置される、かつ、前記第２のバタフライ弁が前記冷却器側に設けられたサンプル設置用配管（６１）と、
該サンプル設置用配管の管軸方向の長さと同じ管軸方向の長さを有する延長配管（６３）とを具備し、
前記サンプル設置用配管が前記上部配管の前記第１のバタフライ弁と前記冷却器との間に接続されており、
前記延長配管が前記下部配管の中央部に接続されている、
ことを特徴とする、請求項２乃至６いずれかに記載の変圧器絶縁紙劣化模擬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器絶縁紙劣化模擬装置に関し、特に、変圧器の絶縁異常・劣化診断に好適な変圧器絶縁紙劣化模擬装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油入変圧器の絶縁異常・劣化診断方法として変圧器絶縁紙（変圧器の巻線絶縁紙）の平均重合度を測定する方法があるが、実際に変圧器絶縁紙（内部リード線サンプルを含む。）を採取することは、設備の長時間停止と多額の費用とを必要とすることから、困難な状況である。
そのため、絶縁油の分析から絶縁紙の重合度を推定する方法などが採用されているが、推定精度が低い状況である。
【０００３】
このような状況から、下記の特許文献１に開示された油入電気機器では、変圧器タンク内に仕切部を設け、変圧器タンク内に充填されている絶縁油と同じ絶縁油を仕切部内部に収容し、変流器の端子に接続された過熱コイルを仕切部内部に設け、過熱コイルに変圧器絶縁紙と同種類の絶縁紙を巻装することにより、変圧器絶縁紙と同等の環境を再現することで変圧器絶縁紙の劣化状態を等価的に把握するようにしている。
【０００４】
また、下記の特許文献２に開示された油入電器用寿命診断装置では、油入電器内の油中に油入電器のコイル部に使用されている絶縁紙と同種類の絶縁紙片を取出し自在に収納する容器を設け、この容器の周壁に油入電器内の油を容器内に適当量流入させて貯留する流通孔を設けるとともに、容器内に貯留した油を油入電器のコイル部内に形成される最高温度と同一温度に過熱する発熱コイルを容器に付設することにより、コイル部の絶縁紙と同等の環境に絶縁紙片を置くことで絶縁紙片の劣化程度から油入電器の余命を推測できるようにしている。
【０００５】
なお、本出願人は、下記の特許文献３において、油入変圧器内部の絶縁油中の特定成分を分析し、分析した特定成分の量とコイル絶縁紙の平均重合度との相関関係に基づきコイル絶縁紙の平均重合度を推定する第１種の方法を行うとともに、油入変圧器内部の採取可能な絶縁物の平均重合度を求めてコイル絶縁紙の平均重合度を推定する第２種の方法とを行い、推定された両平均重合度の差分を求め、この差分に基づいて第１種の方法における相関関係を補正したのちに第１種の方法によってモニタリングを行うことにより、診断結果の精度が良くないという第１種の方法の短所を診断結果の精度が高い第２種の方法で補うことで第１種の方法であっても高い精度の診断結果を得ることができるようにした、油入変圧器の劣化診断方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−００３３０４号公報
【特許文献２】特開昭５９−２１９９０９号公報
【特許文献３】特開２００６−２５０８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１に開示された油入電気機器および上記の特許文献２に開示された油入電器用寿命診断装置では、以下に示すような問題がある。
【０００８】
（１）変圧器タンクと仕切られた仕切部内に過熱コイルに巻装した絶縁紙を収納するか油入電器と仕切られた容器内に絶縁紙片を収納することから、実際の油温度を再現するためにヒーター（過熱コイルまたは発熱コイル）を設ける方法を採用しているが、このような方法は変圧器の主回路電流から実際の油温度を相似的に再現したものであり、たとえば図６（ａ），（ｂ）に示す変圧器１０のように自冷式の冷却器（ラジエター）２０で変圧器タンク１１内の絶縁油を巡回させて冷却している変圧器に適用する場合には、油流の影響分が考慮されないので、誤差を生ずる。
また，最高温度部（一般に、図６（ａ）に網掛けした一点鎖線の楕円で示すように高圧巻線１３または低圧巻線１４（低圧巻線１４は高圧巻線１３と鉄心１２との間に巻かれている。）の上部となる。以下、「ホットスポット」と称する。）の温度測定は、変圧器が充電されている状態では絶縁上不可能である。加えて、ホットスポットの温度が再現できたとしても、実際の変圧器タンク内の温度は負荷および周囲温度によって上下しており、仕切られた空間（仕切部や容器）内と変圧器タンク内とでは温度変化率が異なるので、誤差が生じる。
【０００９】
（２）上記の特許文献２に開示された油入電器用寿命診断装置のように容器と油入電器とが流通孔（小穴）で繋がった構造では、変圧器タンク内の絶縁油を抜く必要があるので、作業時間が１日以上かかる。
【００１０】
（３）変圧器タンク内または油入電器内の上部に仕切部または容器を設ける構造であるため、仕切部または容器が変圧器の充電部（図６（ａ）に示す高圧側ブッシング１６または低圧側ブッシング１７）と近いので、絶縁紙または絶縁紙片を採取するには変圧器を停電する必要がある。
【００１１】
（４）既存の変圧器に適用するには変圧器タンクへの穴開けなどの加工が必要となるので、既存の変圧器に適用することは実質的に不可能に近い。
【００１２】
本発明の目的は、ホットスポットの平均重合度の推定誤差を低減でき、無停電で行え、既存の変圧器にも適用できる変圧器絶縁紙劣化模擬装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の変圧器絶縁紙劣化模擬装置は、冷却器（２０）で変圧器タンク（１１）内の絶縁油を巡回させて冷却している変圧器の絶縁異常・劣化診断に用いるための変圧器絶縁紙劣化模擬装置であって、前記変圧器の絶縁異常・劣化診断に用いるサンプル手段が前記変圧器タンクと前記冷却器とを接続する上部配管（２１）および下部配管（２２）のうち該上部配管内に設置されていることを特徴とする。
ここで、前記上部配管内に、第１および第２のバタフライ弁（２３1，２３2）が設けられており、前記サンプル手段が、前記第１および第２のバタフライ弁の間に設置されていてもよい。
複数の冷却器を用いて前記変圧器タンク内の絶縁油を巡回させて冷却しており、前記サンプル手段が、前記変圧器タンクと前記複数の冷却器のうちの１つの冷却器とを接続する上部配管内に設置されていてもよい。
前記サンプル手段が、変流器２次電流（Ｉ）によって発熱する導体に絶縁紙サンプルを巻装した巻線小モデル（３１）であってもよい。
前記巻線小モデルの前記導体の抵抗値（Ｒ２）が、前記変圧器の主回路抵抗値（Ｒ１）に変流器の巻線数（ｎ）の２乗を掛けた値にされていてもよい。
前記サンプル手段が、前記導体に巻装されていない絶縁紙サンプル（５１）または前記絶縁油が通過可能な収納容器に収納された絶縁紙サンプルであってもよい。
前記サンプル手段が内部に設置される、かつ、前記第２のバタフライ弁が前記冷却器側に設けられたサンプル設置用配管（６１）と、該サンプル設置用配管の管軸方向の長さと同じ管軸方向の長さを有する延長配管（６３）とを具備し、前記サンプル設置用配管が前記上部配管の前記第１のバタフライ弁と前記冷却器との間に接続されており、前記延長配管が前記下部配管の中央部に接続されていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の変圧器絶縁紙劣化模擬装置は、以下に示す効果を奏する。
（１）変圧器タンクと冷却器とを接続する上部配管にサンプル手段を設置することにより、サンプル手段をホットスポットの温度下に置けるとともに絶縁油の流れの中に置くことができるので、ホットスポットの平均重合度の推定誤差を少なくすることができる。
（２）上部配管に設けられている第１および第２のバタフライ弁を閉じれば変圧器タンクと上部配管と冷却器とを切り離すことができるため、変圧器タンク内および冷却器内の絶縁油を抜くことなく上部配管内の絶縁油のみを抜き取ることによりサンプル手段を取り出すことができる。
（３）複数の冷却器で絶縁油を冷却している場合には、複数の冷却器のうちの１つと変圧器タンクとを接続する上部配管にサンプル手段を設置することにより、このサンプル手段を設置した１つの冷却器を停止できる負荷のときであれば、変圧器の運転を停止することなくサンプル手段を取り出すことができる。
（４）第２のバタフライ弁が冷却器側に設けられたサンプル設置用配管を上部配管の第１のバタフライ弁と冷却器との間に接続するとともに延長配管を下部配管の中央部に接続することにより、既設の変圧器にも変圧器絶縁紙劣化模擬装置を取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例による変圧器絶縁紙劣化模擬装置におけるサンプル設置場所Ｐを示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。
【図２】本発明の一実施例による変圧器絶縁紙劣化模擬装置の構造を示す図である。
【図３】図２に示した変圧器絶縁紙劣化模擬装置を用いたときの絶縁紙サンプルの採取方法について説明するためのフローチャートである。
【図４】図２に示した巻線小モデル３１の代わりに絶縁紙サンプル５１を用いたときの変圧器絶縁紙劣化模擬装置の構造を示す図である。
【図５】既存の変圧器に設置可能な変圧器絶縁紙劣化模擬装置の構造を示す図である。
【図６】従来の冷却器２０で変圧器タンク１１内の絶縁油を巡回させて冷却している変圧器１０の構造を示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上記の目的を、変圧器の絶縁異常・劣化診断に用いるサンプル手段を変圧器タンクと冷却器とを接続する上部配管および下部配管のうち上部配管内に設置することにより実現した。
【実施例１】
【００１７】
以下、本発明の変圧器絶縁紙劣化模擬装置の実施例について図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による変圧器絶縁紙劣化模擬装置は、図６（ａ），（ｂ）に示した変圧器１０のように冷却器２０で変圧器タンク１１内の絶縁油を巡回させて冷却している変圧器では、変圧器タンク１１内の絶縁油の流れは同図（ａ）に矢印で示すように変圧器タンク１１→上部配管２１→冷却器２０→下部配管２２→変圧器タンク１１となり、かつ、主回路の巻線絶縁紙の温度は絶縁油および導体（高圧巻線１３および低圧巻線１４）からの温度上昇分によって決定されるためホットスポットよりも上部には発熱体はないので、ホットスポットの上部に近接して位置する上部配管２１（変圧器タンク１１と冷却器２０とを接続する上部配管）内にサンプル設置場所を設ければサンプル設置場所およびホットスポットにおける油温度はほぼ等しくなる点と、上部配管２１の変圧器タンク１１側にはバタフライ弁（第１のバタフライ弁２３1）が取り付けられているので、上部配管２１の冷却器２０側にもバタフライ弁（第２のバタフライ弁２３2）を取り付けてこの２つのバタフライ弁（第１および第２のバタフライ弁２３1，２３2）を閉じれば変圧器タンク１１と上部配管２１と冷却器２０とを切り離すことができることから変圧器タンク１１内および冷却器２０内の絶縁油を抜くことなく上部配管２１内の絶縁油を抜くことができる点とに着目して、２つのバタフライ弁が取り付けられた上部配管２１内に主回路と同様の発熱をする導体を置いてこの導体に絶縁紙サンプル（変圧器絶縁紙と同種類の絶縁紙）を巻装することを特徴とする。
【００１８】
なお、サンプル設置場所を下部配管２２（変圧器タンク１１と冷却器２０とを接続する下部配管）に設置した場合には、変圧器の絶縁油は冷却器２０の上部から下部へ向かって流れるため、下部配管２２内の油温度はホットスポットの油温度よりも低くなり（冷却器の上部および下部の油温度の差は負荷率や冷却器本数などによって左右され、ある変圧器の設計データによれば負荷率１００％において油温度の差が１５℃になるというデータもある。）、絶縁紙の劣化速度に差を生じる。したがって、ホットスポットとサンプル設置場所との油温度の差から絶縁紙サンプルの平均重合度を補正する必要があるが、この補正技術については現時点においては未だ確立されていない。そのため、下部配管２２よりもこのような補正の必要のない上部配管２１にサンプル設置場所を設置する。
【００１９】
すなわち、本実施例による変圧器絶縁紙劣化模擬装置では、図１（ａ），（ｂ）に黒丸で示すように変圧器タンク１１と５つの冷却器２０のうちの１つ（図１（ｂ）図示最上段の冷却器２０）とを接続する上部配管２１内にサンプル設置場所Ｐを設ける。
また、図２に示すように、サンプル設置場所Ｐを設けた上部配管２１の中央部（第１および第２のバタフライ弁２３1，２３2の間）に、上面がフランジ継手４２で蓋をされた取出用配管４１を取り付けるとともに、一端がフランジ継手４２に固定された支持棒３３の他端に巻線小モデル３１を取り付ける。
【００２０】
ここで、巻線小モデル３１は、変流器２次電流Ｉによって発熱する導体に絶縁紙サンプルを巻装したものである。
また、巻線小モデル３１の導体の抵抗値は、以下のように設定する。
変圧器１０の主回路抵抗値をＲ１（Ω／ｋｍ）とし、巻線小モデル３１の導体の抵抗値（導体抵抗値）をＲ２（Ω／ｋｍ）とし、主回路電流値をｉ（Ａ）とし、変流器の巻線数をｎとすると、
変流器２次電流Ｉ=ｉ／ｎ    （Ａ）
と表されるため、主回路の発熱量を巻線小モデル３１で模擬するには、
Ｒ１×ｉ2＝Ｒ２×Ｉ2＝Ｒ２×（ｉ／ｎ）2
とすればよい。
そこで、巻線小モデル３１の導体抵抗値Ｒ２＝Ｒ１×ｎ2と設定する。
【００２１】
ＣＴ２次電流供給線３２は変流器２次回路（不図示）に接続されており、フランジ継手４２に設けられた貫通孔を介して外部から取出配管４１内に入れられている。
【００２２】
フランジ継手４２には第１のドレイン弁４３1が取り付けられており、サンプル設置場所Ｐを設けた上部配管２１の底面には第２のドレイン弁４３2が取り付けられている。
【００２３】
次に、本実施例による変圧器絶縁紙劣化模擬装置を用いたときの絶縁紙サンプルの採取方法について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
作業員は、サンプル設置場所Ｐを設けた上部配管２１を変圧器タンク１１および冷却器２０と切り離すために、この冷却器２０を停止したのちに第１および第２のバタフライ弁２３1，２３2を閉じる（ステップＳ１１）。
【００２４】
続いて、作業員は、第１のドレイン弁４３1を開けたのちに第２のドレイン弁４３2を開けて、サンプル設置場所Ｐを設けた上部配管２１および取出用配管４１内の絶縁油を第２のドレイン弁４３2から抜く（ステップＳ１２）。
【００２５】
続いて、作業員は、フランジ継手４２を開けて支持棒３３を引き上げることにより巻線小モデル３１を取り出したのち、取り出した巻線小モデル３１から絶縁紙サンプルを採取する（ステップＳ１３）。
なお、採取した絶縁紙サンプルは劣化診断担当者に送られてその平均重合度が測定されることにより、変圧器１０の劣化診断が行われる。
【００２６】
続いて、作業員は、新たな絶縁紙サンプルを巻線小モデル３１に導体に巻装し、支持棒３３を引き下げて巻線小モデル３１を上部配管２１内の定位置に戻したのち、フランジ継手４２を閉じる（ステップＳ１４）。
【００２７】
続いて、作業員は、第２のドレイン弁４３2から絶縁油を上部配管２１および取出用配管４１内に注入していき、第１のドレイン弁４３1から絶縁油が出てきた時点で第２のドレイン弁４３2を閉じて絶縁油の注入を止めたのちに第１のドレイン弁４３1を閉じる（ステップＳ１５）。
【００２８】
続いて、作業員は、第１および第２のバタフライ弁２２1，２２2を開けて変圧器タンク１１内と停止した冷却器２０内とを連通させたのちに、停止した冷却器２０を再稼動させる（ステップＳ１６）。
【００２９】
このように、本実施例による変圧器絶縁紙劣化模擬装置を用いることにより、複数の冷却器２０のうち１つを停止するだけで絶縁紙サンプルを採取することができるので、変圧器タンク１１の上部に取り付けられた充電部（高圧側ブッシング１６）と冷却器２０との距離が十分にある場合には、無停電で絶縁紙サンプルを採取することができる。
なお、１つの冷却器２０を停止するために負荷抑制を行う必要があるが、軽負荷期に絶縁紙サンプルを採取することにすれば問題ない。
【００３０】
以上の説明では、変流器２次電流Ｉによって発熱する導体に絶縁紙サンプルを巻装した巻線小モデル３１を用いたが、図４に示すように絶縁紙サンプル５１を導体に巻装することなく支持棒３３の他端に取り付けたり、絶縁紙サンプル５１を収納した収納容器（絶縁油が通過可能とされている。）を支持棒３３の他端に取り付けたりしてもよい。
この場合には、巻線小モデル３１を用いた場合よりも主回路の発熱量を模擬できない分だけ劣化診断精度は劣るが、絶縁紙サンプル５１を上部配管２１内に配置することにより、無停電で絶縁紙サンプル５１を採取することができるとともに、絶縁紙サンプル５１をホットスポットの温度下にかつ絶縁油の流れの中に置くことができることから従来の方法に比べて劣化診断精度を向上させることができる。
【００３１】
また、本発明の変圧器絶縁紙劣化模擬装置を既存の変圧器に設置する場合には、図５に示すように、図２に示した取出用配管４１とフランジ継手４２と第１および第２のドレイン弁４３1，４３2と第２のバタフライ弁２３2とを備えたサンプル設置用配管６１と、サンプル設置用配管６１の管軸方向の長さと同じ管軸方向の長さを有する延長配管６３とを用意し、サンプル設置用配管６１と上部配管２１とを２個のフランジ継手６２を用いて上部配管２１の第１のバタフライ弁２３1と冷却器２０との間に接続するとともに延長配管６３を２個のフランジ継手６２を用いて下部配管２２の中央部に接続すればよい。
この場合には、巻線小モデル３１または絶縁紙サンプル５１はサンプル設置用配管６１内に上述したようにして設置される。
【符号の説明】
【００３２】
１０  変圧器
１１  変圧器タンク
１２  鉄心
１３  高圧巻線
１４  低圧巻線
１５  プレスボード
１６  高圧側ブッシング
１７  低圧側ブッシング
２０  冷却器
２１  上部配管
２２  下部配管
２３1，２３2  第１および第２のバタフライ弁
３１  巻線小モデル
３２  ＣＴ２次電流供給線
３３  支持棒
４１  取出用配管
４２，６２  フランジ継手
４３1，４３2  第１および第２のドレイン弁
５１  絶縁紙サンプル
６１  サンプル設置用配管
６３  延長配管
Ｐ  サンプル設置場所
ｉ  主回路電流値
Ｉ  変流器２次電流
Ｒ１  主回路抵抗値
Ｒ２  導体抵抗値
ｎ  巻線数
Ｓ１１〜Ｓ１６  ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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