(57)【要約】      （修正有）【課題】更新巻線の品質確認試験を空心状態で行う方法を提供する。【解決手段】巻線の高圧側と低圧側が密結合である場合、漏れ磁束が少なく鉄心の影響がほとんどなくなることに着目し、更新巻線の空心の自己・相互インダクタンスから、低圧巻線を短絡し高圧巻線側から見たインダクタンスを計算し、さらに測定することによって、再組立て（更新巻線を既設巻線と交換）後の短絡インピーダンスの評価を行うものである。また、電圧を印加しない巻線を短絡させて電位振動から鉄心の影響を排除することにより、空心での雷インパルス耐電圧試験を可能とした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
更新巻線の空心の自己インダクタンス及び相互インダクタンスから、低圧巻線を短絡し高圧巻線側から見たインダクタンスを計算し、さらに測定することにより、鉄心入りでの巻線の短絡インピーダンスの評価を可能としたことを特徴とする変圧器巻線の品質確認試験方法。
【請求項２】
加圧試験を空心で行うことを特徴とする変圧器巻線の品質確認試験方法。
【請求項３】
電圧を印加しない巻線を短絡し、鉄心の影響を電位振動から排除することによって空心状態の更新巻線において雷インパルス耐電圧試験の実施を可能としたことを特徴とする変圧器巻線の品質確認試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空心の状態で更新巻線の品質確認を行える変圧器巻線の品質確認試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器を構成する巻線の絶縁紙は熱により経年劣化し絶縁耐力や機械耐力が低下する。この状態で、外部短絡事故等の発生により過大な電流が巻線に流入すると、巻線に発生する機械力によって絶縁故障する場合がある。故障した巻線は新品と交換する必要がある。
【０００３】
従来、変電所（以下、現地という）で稼働している大型変圧器の巻線が故障した場合、当該変圧器を現地から工場へ鉄道などを利用して輸送し、変圧器を工場で改修した後、再度、工場から現地へ輸送し施設していた。
【０００４】
しかし、近年、変圧器の鉄道輸送は、鉄道ダイヤの過密化や貨車及び側線の減少によって、輸送の許可がなされるまでの期間が長期化し、変圧器復旧が遅延する傾向にある。
【０００５】
これを解消する方法として、新品の巻線のみを現地に輸送して、現地で故障した巻線と交換する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２２４０１６
【０００７】
上記特許文献１記載の方法によれば、現地に施設されている変圧器は、タンクや鉄心が分解可能に構成されており、分解した鉄心の一部はブロック化されているので、タンクを分解した後、最小限の鉄心を分解するだけで巻線の交換が可能となる。つまり、新品の巻線（以下、更新巻線という）のみを現地に輸送し、巻線を交換することによって変圧器の改修が可能となるので、大型変圧器を鉄道の貨車を利用して工場との間を往復する必要はなく、変圧器復旧を迅速に行うことができる利点を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記方法により更新巻線を既設の巻線と交換するためには、更新巻線の品質を確認するために種々の試験を実施する必要がある。然るに、更新巻線単体で試験を行う場合、巻線を変圧器に組み込んだ状態、つまり、変圧器の完成状態と同等の条件を担保する必要がある。
【０００９】
この点、上記特許文献１には、模擬鉄心と更新巻線とを組み合わせることにより変圧器の完成状態と同等の条件を担保して、更新巻線の品質確認をする方法が開示されている。然るに、模擬鉄心を新規に製作するには、時間とコストがかかるといった問題がある。
【００１０】
また、上記特許文献１には、商用周波数電圧を印加する誘導試験の代替の試験として、模擬鉄心を新規に製作することなく、鉄心のない状態、すなわち空心の状態で開閉衝撃電圧を更新する巻線に印加し、絶縁面での品質確認を行うことも開示されている。
【００１１】
しかし、開閉衝撃電圧のみでは、雷インパルス電圧に対する絶縁面での品質確認ができない。すなわち、商用周波数電圧及び、開閉衝撃電圧を巻線に印加した場合は、巻線には巻数比に比例した電圧が生じるが、雷インパルス電圧を巻線に印加した場合は、巻線の電位振動のため巻線には巻数比に比例しない電圧が生じるので、上記の開閉衝撃電圧を巻線に印加する試験では、雷インパルス電圧に対する品質確認ができないことになる。
【００１２】
本発明は、前述した問題を解決するものであり、模擬鉄心を用いることなく変圧器の完成状態を担保して、短絡インピーダンスの評価試験、および加圧試験、更には、雷インパルス試験によって更新巻線の品質確認を行い得る試験方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の発明は、更新巻線の自己インダクタンス及び相互インダクタンスから、低圧巻線を短絡し高圧巻線側から見たインダクタンスを計算し、さらに測定することにより、再組立て後すなわち鉄心入りでの巻線の短絡インピーダンスの評価を可能としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、加圧試験を空心で行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、電圧を印加しない巻線を短絡し、鉄心の影響を電位振動から排除することによって空心状態の更新巻線において雷インパルス耐電圧試験の実施を可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、空心の更新巻線で再組立て後の短絡インピーダンスの評価が可能となる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、更新巻線の加圧試験を工場において行うことが可能となる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、空心の更新巻線で再組立て後の雷インパルス耐電圧試験の実施が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】巻線の更新方法を示す工程図である。
【図２】本発明の短絡インピーダンスの評価フロー図である。
【図３】空心の自己・相互インダクタンスを計算する式と概要図である。
【図４】本発明の試験方法による計算結果と公知の試験方法による計算結果、及び、鉄心入りの測定結果を比較した表である。
【図５】本発明の試験回路図である。
【図６】本発明の試験装置の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図６を用いて説明する。図１は本発明の品質確認試験方法を適用する更新巻線と既設巻線との交換工程を示す概要図である。図１に示すように、現地にある変圧器Ａの巻線（既設巻線）１を新品（更新巻線）２と交換する場合、工場で更新巻線２の試験を行い、合格後、車両３で現地まで輸送する。
【００２１】
現地では、変圧器Ａの上部カバー４を外した後、鉄心５から上部継鉄部（図示せず）を外して故障した巻線１を取り外す。続いて、輸送した更新巻線２を鉄心５に取り付けて既設巻線１と交換し、先に外した鉄心５の上部継鉄部（図示せず）を取り付ける。
【００２２】
最後に、上部カバー４を取り付けることにより、故障した既設巻線１を新品の更新巻線２に交換する作業を終了する。
【００２３】
続いて、本発明に係る変圧器巻線の品質確認試験方法について説明する。本発明の品質確認試験方法は、図１に示す工場における試験に該当し、短絡インピーダンスの評価試験と、加圧試験、及び、雷インパルス耐電圧試験に関するものである。
【００２４】
まず、短絡インピーダンスの評価試験について説明する。短絡インピーダンスの評価試験は、通常は、巻線を鉄心に取り付けた状態、つまり、変圧器が完成した状態で行なわれる。
【００２５】
具体的な試験内容としては、変圧器巻線の一方（通常、低圧側）を短絡し、他方の巻線から定格周波数の電圧を印加し、各巻線に定格電流を通じたときの損失（負荷損）及び電圧（インピーダンス電圧）を測定するものである。
【００２６】
本発明では、巻線の高圧側と低圧側が密な結合である場合、漏れ磁束が少なく鉄心の影響がほとんどなくなることに着目し、空心の自己・相互インダクタンスから短絡インピーダンスのインダクタンス分を算出することとした。低圧巻線を短絡し高圧巻線側から見たインダクタンスを計算し、さらに測定することにより、再組立て後すなわち鉄心入りでの巻線の短絡インピーダンスの評価を可能としたことを特徴とする。
【００２７】
図２に、新品の巻線のみを現地に輸送して、現地で故障した巻線と交換する場合の短絡インピーダンスの評価方法を示す。短絡インピーダンスの評価は、設計時に行う短絡インピーダンス計算値と、工場で行う品質確認すなわち空心での短絡インピーダンス測定結果を比較して行う。
【００２８】
その後、現地での組立時に鉄心入りの短絡インピーダンスを測定して性能を評価する。短絡インピーダンスの計算は、鉄心入りにおいては既に知られているＲｅａｃｔｉｖｅ  ｋＶＡ  ｍｅｔｈｏｄ（高・低圧巻線を２本の導体にモデル化した計算方法）で行い、空心においては、本発明に係る図３に示す自己・相互インダクタンスの計算式（以下、空心インダクタンス法という）を用いて行う。また鉄心入り、空心の短絡インピーダンスの計算は、有限要素法による磁界解析により行ってもよい。
【００２９】
図４に、１５４／７７ｋＶ、２００ＭＶＡ変圧器における短絡インピーダンスの計算値（上記Ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｋＶＡ  ｍｅｔｈｏｄ）と、空心インダクタンス法による短絡インピーダンスの計算値、および鉄心入りの短絡インピーダンスの測定値を比較して示す。
【００３０】
図４から明らかなように、本発明の空心インダクタンス法による計算結果は、既知のＲｅａｃｔｉｖｅ  ｋＶＡ  ｍｅｔｈｏｄによる計算結果や鉄心入りの測定結果と近似した値となり、その差異は図２に示すＪＥＣ―２２００−１９９５に規定された裕度内である。また、空心インダクタンス法によるインダクタンスの計算は、測定と一致することも確認している。
【００３１】
この結果から、本発明に係る空心インダクタンス法によるインダクタンスの計算と測定によって、再組立て後、つまり鉄心入りの短絡インピーダンスを評価できることがわかる。すなわち、更新巻線の短絡インピーダンスは、図２に示す方法により評価可能であることが判明した。
【００３２】
次に、交流耐電圧試験のうち加圧試験について説明する。加圧試験も通常は巻線を鉄心に取り付けた状態（変圧器の完成状）で行なわれる。これは、空心状態の巻線で加圧試験を行い、その後、鉄心に組み込んで変圧器を完成させるのは不経済であることに起因するものであり、試験自体は空心の巻線で行い得るものである。
【００３３】
そこで本発明では、更新巻線２の加圧試験を空心で行うこととし、巻線の絶縁状態が良好であることを確認することとした。具体的な試験内容としては、正弦波に近い商用周波数の交流試験電圧を更新巻線の絶縁強度に応じた電圧値で印加する。
【００３４】
最後に、雷インパルス耐電圧試験について説明する。雷インパルス耐電圧試験も前述した各種試験同様、通常は鉄心入りの巻線で実施され、巻線の電位振動により発生する電圧に対する絶縁性能を検証することを目的とする。
【００３５】
本発明においては、図５に示すように、電圧を印加しない巻線を短絡させることにより、電位振動から鉄心の影響を排除して耐電圧試験を実施することとした。つまり、鉄心の影響を無くすことにより、空心での雷インパルス耐電圧試験を可能としたのである。
【００３６】
上記引用文献１で開示されている開閉衝撃電圧を巻線に印加する試験との違いは品質確認の対象にある。開閉衝撃電圧は、交流電圧に対する品質確認のため行うものであり、開閉衝撃電圧を交流電圧の代替試験とすることは、ＪＥＣ―２２１０−２００３ リアクトルに記載されている。
【００３７】
一方、雷インパルス電圧を巻線に印加する試験は、変圧器を変電所に設置した後、電力系統から変圧器に侵入する雷サージ電圧に対する品質確認のため行う。すなわち開閉衝撃電圧では、巻数比に比例した電圧による試験、雷インパルス電圧では、巻線の電位振動を考慮した巻数比に比例しない電圧により品質が確認される。
【００３８】
図６に空心での試験装置の概略図を示す。絶縁油６を充填した試験用タンク７内に空心の巻線２に巻線と鉄心との間で形成されるキャパシタンスを模擬するための接地筒８を取り付けて配置し、巻線２の一方を短絡線１０により短絡させている。そして、接続線９を介して外部の試験装置１１に接続し、当該試験装置１１から他方の巻線に試験電圧を印加する構成となっている。
【００３９】
以上説明したように、本発明の変圧器巻線の品質確認試験方法によれば、空心の巻線で完成した変圧器で行うのと同等の試験結果を得ることができるので、現地で故障した巻線を交換する際、新品の更新巻線を工場で鉄心なしの状態で試験することができ、試験に合格した更新巻線を工場から現地に車両等で輸送し、故障した既設巻線と交換するだけで、変圧器の品質を確実に保証することが可能となる。
【００４０】
なお、上記実施例では変圧器を例示して説明したが、本発明の品質確認試験方法はこれに限定するものではなく、巻線及び鉄心を有する静止誘導電気機器であれば如何なる機器にも適用可能であることは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、巻線（空心）の品質確認に利用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  既設巻線（故障巻線）
２  新品巻線（更新巻線）
３  車両
４  上部ケース
５  鉄心
６  絶縁油
７  試験用タンク
８  接地筒
９  接続線
１０  短絡線
１１  試験装置
Ａ  変圧器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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