(57)【要約】【課題】  油入変圧器等において、低温異常過熱の継続有無を判断することのできる油入電気機器の異常診断方法を提供する。【解決手段】  低温異常過熱の様相を示すガスの放出が停止したとき、高濃度酸素油を変圧器タンク１内の絶縁油３中に添加し、前記ガスの放出が再開されるか否かを調べることによって、低温異常過熱状態の継続有無を判断する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油入電気機器の絶縁油中に溶存するガスの成分を分析することにより、油入電気機器の異常を診断する方法において、低温異常過熱時に放出されるガスの発生が停止した場合に、高濃度酸素油を絶縁油中に添加し、添加後の一定期間経過後において、再び前記ガスが発生するか否かによって、低温異常過熱状態の継続有無を判定することのできる油入電気機器の異常診断方法。
【請求項２】
前記高濃度酸素油は、酸素飽和油であり、当該酸素飽和油を添加した後の変圧器タンク内の絶縁油中の酸素濃度が５,０００［ｐｐｍ］から１０，０００［ｐｐｍ］の範囲内になるものであることを特徴とする請求項１記載の油入電気機器の異常診断方法。
【請求項３】
油入電気機器の絶縁油中に溶存するガスの成分を分析することにより、油入電気機器の異常を診断する方法において、低温異常過熱時に放出されるガスの発生が停止した場合に、空気飽和油を絶縁油中に添加し、添加後の一定期間経過後において、前記ガスが再び発生するか否かによって、低温異常過熱状態の継続有無を判定することのできる油入電気機器の異常診断方法。
【請求項４】
前記空気飽和油を添加した後の変圧器タンク内の絶縁油中の酸素濃度が５，０００［ｐｐｍ］から１０，０００［ｐｐｍ］の範囲内になるものであることを特徴とする請求項３記載の油入電気機器の異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば油入変圧器等の油入電気機器内部の絶縁油において、低温異常過熱状態が継続しているか否かの判定をすることのできる油入電気機器の異常診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、絶縁油中の溶存ガスを分析して、油入変圧器等の電気機器内部の異常や劣化を診断する油中ガス分析装置が知られている。例えば、油入変圧器等において、内部の異常現象は発熱を伴って発生し、この発熱により絶縁油や絶縁物は分解され、ＣＯ（一酸化炭素）、ＣＯ2（二酸化炭素）、並びにＣＨ4（メタン）、Ｃ2Ｈ2（アセチレン）、Ｃ2Ｈ4（エチレン）、Ｃ2Ｈ6（エタン）などの炭化水素ガスを放出する。
【０００３】
放出したガスは絶縁油中に溶解するので、この絶縁油を採取し、前記油中ガス分析装置で分析、評価することにより、電気機器内部の不具合の様相を診断することができる。
【０００４】
具体的には、下記非特許文献１の第５−１−１図や第５−１−２図に示すように、横軸にガス成分を順に並べ、縦軸に各ガス成分の中で、最大を１とした場合の比をプロットしてパターンを描き、その形状から内部不具合の様相、例えば、加熱や放電等の有無を診断するのである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】電気協同研究  第６５巻  第１号  ４９頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
然るに、上記分析装置に係る診断方法においては、電気機器内部で低温異常過熱が発生した場合、その様相を示すガス、例えば、ＣＨ4（メタン）やＣ2Ｈ4（エチレン）等が発生するが、当該ガスの発生は、ガス濃度が一定濃度に達すると止まることが知られている。
【０００７】
発明者等は実験によって、上記ガスの発生が停止する現象が、低温過熱の領域で、ガスは主に油中溶存酸素による酸化反応で生成するため、絶縁油中の酸素が消費されて、その濃度が不足するとガスが発生しなくなることを発見した。
【０００８】
つまり、油入変圧器は一般に、吸気による酸化を抑制するためガス遮断性の高いニトリルゴム製の隔膜を具備したコンサーベーターを備えている。変圧器に使用される絶縁油は脱気処理して充填されるため、一般に、充填時の酸素濃度は１０,０００［ｐｐｍ］未満である。
【０００９】
絶縁油中の酸素は前記隔膜を通じて僅かに供給されるが、その供給速度は非常に遅いため、絶縁油中の酸素濃度は、油入変圧器が運転年数を経るにしたがい次第に減少していく。そのため、変圧器内で低温異常過熱が発生した場合、絶縁油中に残存していた酸素が酸化反応により消費されると、前記のガスが発生しなくなるのである。
【００１０】
したがって、前記ガスの発生が停止した場合、油入変圧器内部において、絶縁油中の酸素が消費されたため前記ガスの発生が停止したのか、または、油入変圧器内部の低温異常過熱状態が解消されたため、前記ガスの発生が停止したのかを判別することはできず、油入変圧器の劣化診断の評価が困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は、前記ガスの発生が停止した場合において、絶縁油中の酸素が消費されたためにガスの発生が停止したのか、或いは、油入電気機器内部の低温異常過熱状態が解消されてガスの発生が停止したのかを確実に判別する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、油入電気機器の絶縁油中に溶存するガスの成分を分析することにより、油入電気機器の異常を診断する方法において、低温異常過熱時に放出されるガスの発生が停止した場合に、高濃度酸素油を絶縁油中に添加し、添加後の一定期間経過後において、再び前記ガスが発生するか否かによって、低温異常過熱状態の継続有無を判定することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記高濃度酸素油は、酸素飽和油であり、当該酸素飽和油を添加した後の変圧器タンク内の絶縁油中の酸素濃度が５,０００［ｐｐｍ］から１０,０００［ｐｐｍ］の範囲内になるものであることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、油入電気機器の絶縁油中に溶存するガスの成分を分析することにより、油入電気機器の異常を診断する方法において、低温異常過熱時に放出されるガスの発生が停止した場合に、空気飽和油を絶縁油中に添加し、添加後の一定期間経過後において、前記ガスが再び発生するか否かによって、低温異常過熱状態の継続有無を判定することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記空気飽和油を添加した後の変圧器タンク内の絶縁油中の酸素濃度が５，０００［ｐｐｍ］から１０，０００［ｐｐｍ］の範囲内になるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、低温異常過熱時に発生するガスが停止した原因を判定することができ、油入電気機器の異常診断を確実に行うことができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、酸素飽和油の添加によって絶縁油中の酸素濃度が５，０００［ｐｐｍ］〜１０，０００［ｐｐｍ］とすることによって、絶縁油充填時の酸素濃度と同程度の酸素濃度とすることができ、低温異常過熱が継続していれば、再度、ガスを発生させることができ、低温過熱状態の継続の有無を確実に判定することができる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、絶縁油に添加した空気飽和油中の酸素が消費されるか否かにより低温異常過熱時に発生するガスが停止した原因をより一層簡易に判定することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、手間と時間をかけて酸素飽和油を生成することなく常備した空気飽和油を添加して、絶縁油中の酸素濃度を５，０００［ｐｐｍ］〜１０，０００［ｐｐｍ］とすることにより、ガスの再発生の有無から低温過熱状態の継続有無を簡易に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る異常診断方法が適用可能な油入電気機器の一例を示す側方断面図である。
【図２】油入電気機器内部の絶縁油に低温異常過熱が発生した場合における発生ガス量と加熱時間の関係を表すグラフである。
【図３】上記低温異常過熱が発生した場合における絶縁油中の酸素濃度と加熱時間の関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図３を用いて説明する。図１は本発明に係る異常診断方法が適用可能な油入電気機器（油入変圧器）を示す側方断面図であり、図１において、１は油入変圧器Aのタンクであり、２はタンク１内に収容・固定された、鉄心やコイル等よりなる変圧器本体である。
【００２２】
３は変圧器タンク１内に充填されて、変圧器本体２を冷却および絶縁するための絶縁油であり、４は変圧器タンク１の上部に取り付けられたコンサーベーターである。  
【００２３】
５は変圧器タンク１の下部に設けられ、変圧器タンク１内に充填した絶縁油３を抜き取るための排油コックであり、当該排油コック５に図示しないシリンジを接続して、注射器の如く操作することにより、ほぼ大気に晒すことなく変圧器タンク１内から絶縁油３を抜き取ることができる。
【００２４】
６は変圧器タンク１内の絶縁油の清浄性を保つための浄油機であり、排油コック５に接続可能に構成されている。そして、その内部には、排油コック５を通して変圧器タンク１内の絶縁油３を吸引または給送するためのポンプユニットと、浄油用のフィルタを備えたタンク（いづれも図示せず）を備えている。
【００２５】
前記シリンジで抜き取った絶縁油３は、図示しないガス分析装置によって絶縁油３中の溶存ガスを定性・定量分析される。即ち、溶存ガス中の各ガス成分を検出器により検出し、検出結果を電気信号（出力電圧）に変換し演算処理することにより、油入変圧器の劣化・異常診断が行われる。
【００２６】
図１に示す油入変圧器に何らかの不具合によって低温異常過熱が発生した場合、当該加熱の様相を示すガス（Ｈ2、ＣO、ＣＨ4、ＣO2、Ｃ2Ｈ4、Ｃ2Ｈ6）が発生する。このガスは絶縁油中の溶存濃度が一定値に達すると、その発生が停止することが知られている。
【００２７】
一方、当然のことながら前記低温異常過熱が解消された場合にも、前記ガスの発生は停止する。したがって、この現象（ガス発生の停止）は、油入電気機器（油入変圧器）の劣化診断において、低温異常過熱が継続しているか否かの診断をすることは困難であった。
【００２８】
発明者等はこの現状（ガス発生の停止）が絶縁油中の酸素濃度が不足するためであることを実験により発見した。低温異常過熱の領域では、ガスは主に油中溶存酸素による酸化反応で生成されるため、酸素が消費されてその濃度が不足するとガスが発生しなくなるのである。
【００２９】
一般的に油入変圧器は、その性能を良好な状態に保つため絶縁油の保守（劣化防止）が必要である。そのため、空気中の水分が絶縁油に流入することや、不溶解性沈殿物（スラッジ）が生じて絶縁性が低下することや絶縁油の冷却効率が悪くなり温度が高くなることを防止することが重要である。
【００３０】
そこで、例えば、図１に示すように、コンサーベーターの中央に耐油性・ガス遮断性の高いゴム製の隔膜（ニトリルゴム製の隔膜）７を備えて、当該隔膜７によって絶縁油３を外気から遮断する方法が利用されている。
【００３１】
変圧器に充填される絶縁油３は、空気や水分（湿気）による悪影響を受けることを防止するため脱気処理され、一般に変圧器タンク１内に絶縁油３を充填した時の絶縁油３中の酸素濃度は１０，０００［ｐｐｍ］未満である。しかし、隔膜７によって絶縁油３を大気から遮断しているとはいえ、当該隔膜７を通して絶縁油３中に大気中の酸素は僅かではあるが供給される。
【００３２】
一方、変圧器が低温異常過熱を引き起こし、絶縁油３の温度が３００℃程度になると、絶縁油３中の酸素が酸化反応によって消費され、低温異常過熱の様相を示すガスが発生する。前述のごとく、変圧器タンク１内の絶縁油３には、隔膜７を通過して大気中の酸素が供給されるが、このガスの発生に伴う酸化反応によって絶縁油３中の溶存酸素の消費量が隔膜７を通して供給される酸素量を上回り、絶縁油３中の酸素濃度は１０，０００［ｐｐｍ］から除々に減少していく。
【００３３】
そのため、変圧器の運転年数の経過とともに絶縁油３中の溶存酸素は徐々に消費され、変圧器の運転期間がある一定期間に達すると、絶縁油３中の溶存酸素が消費され尽し、前記ガスの発生が停止する。
【００３４】
図２は変圧器に低温異常過熱が発生した場合に発生するガスの種類毎における加熱時間に対する発生量を示すグラフである。具体的には、図１に示す変圧器の排油コック５を操作することにより、絶縁油３の一部を抜き油し、ガス分析装置（ガスクロマトグラフ）によって定量分析したものである。
【００３５】
図２に示すように、低温異常過熱時に発生するガス（Ｈ2、ＣO、ＣＨ4、ＣO2、Ｃ2Ｈ4、Ｃ2Ｈ6）は、加熱時間が１時間経過した後は、ほとんど発生しなくなっている。
【００３６】
一方、図３は変圧器に低温異常過熱が発生している場合における絶縁油３中の溶存酸素量を測定した結果を示すグラフである。絶縁油３中の溶存酸素量は、低温異常過熱の開始後、１時間程度でほぼ全量が消費されていることがわかる。
【００３７】
この図２および図３の結果から、絶縁油３中の溶存酸素量が酸化反応によって消費されることにより、低温異常過熱の様相を示すガスの発生が停止していることがわかる。
【００３８】
そこで、本発明は、前記ガスの発生が停止した変圧器に対して、酸素を高濃度で溶解させた絶縁油（以下、高濃度酸素油という）を、変圧器タンク１内に添加することにより、再度、低温異常過熱の様相を示すガスが発生するか否かを調べるものである。
【００３９】
具体的には、図１に示す変圧器タンク１の下部に設けた排油コック５を操作して、変圧器タンク１内に充填された絶縁油３の一部を抜き取る。そして、抜き取った絶縁油３に対してバブリング等により酸素を溶存させ、例えば、酸素飽和油を生成する。なお、飽和状態への到達は、バブリングの時間で管理すればよく、油中ガス分析によって確認可能である。
【００４０】
次に、浄油機６を排油コック５に接続し、浄油機６の図示しない投入口より、浄油機６内部のタンク（図示せず）内に、前述のごとく生成した酸素飽和油を投入する。その後、浄油機６はポンプユニット（図示せず）によって投入した酸素飽和油を変圧器タンク１内に給送することにより、変圧器タンク１内の絶縁油３中の溶存酸素濃度を、再び、上昇させる。
【００４１】
この結果、変圧器Ａに前記低温異常過熱が継続して生じていれば、添加した酸素が再び消費され、つまり、低温異常過熱による酸化反応によって前記ガスが再度発生する。一方、変圧器の低温異常過熱が解消されていれば、上記酸化反応は生じないためガスの発生はない。
【００４２】
つまり、高濃度酸素油（酸素飽和油等）を添加した後に再びガス（Ｈ2、ＣO、ＣＨ4、ＣO2、Ｃ2Ｈ4、Ｃ2Ｈ6）の発生が始まれば、変圧器に低温過熱個所が継続して存在するものと判断でき、また、ガスの発生が継続して停止している場合は、低温異常過熱が解消したものと判断することができる。
【００４３】
なお、高濃度酸素油（酸素飽和油等）を添加した後における変圧器タンク１内の絶縁油３中の溶存酸素濃度は５，０００［ｐｐｍ］〜１０，０００［ｐｐｍ］相当になるように添加する。
【００４４】
例えば、変圧器タンク１内の絶縁油量１０，０００［リットル］の油入変圧器であれば、１０，０００［ｐｐｍ］の酸素を添加する場合、約７００［リットル］の絶縁油３を変圧器タンク１内から抜き出し、これに１５％の酸素を溶存させ酸素飽和油を生成する。
【００４５】
その後、生成した酸素飽和油を変圧器タンク１内に戻すことにより、変圧器タンク１内の絶縁油３の溶存酸素濃度を１０，０００［ｐｐｍ］相当とすることができる。
【００４６】
これにより、低温異常過熱が継続している場合において、上記ガスの発生を確実に検出することができ、変圧器の異常過熱状態の有無を容易に判別することが可能になる。なお、異常過熱の継続有無を判別した後、絶縁油３中の酸素濃度が高い場合は、再び脱気処理を行うことによって変圧器の絶縁物の劣化を防止すれば良い。
【００４７】
なお、上記実施例においては高濃度酸素油を変圧器タンク１内の絶縁油３に添加して、ガスの再発生有無により低温異常過熱が継続しているか否かを判断する方法について説明したが、本発明は、上記高濃度酸素油の添加に代えて空気飽和油を添加してもよい。
【００４８】
空気飽和油の添加であれば、高濃度酸素油の場合のように、変圧器タンク１から抜き取った絶縁油３に対して、バブリング等により酸素を溶存させたり、飽和状態の到達を時間で管理し、また、油中ガス分析によって確認するといった手間を省くことができ、至便である。なお、空気飽和油としては、別途常備している油を使用すればよく、変圧器タンク１内へ戻す工程は高濃度酸素油の場合と同様であるので、説明は割愛する。
【００４９】
以上説明したように、本発明における油入電気機器の異常診断方法によれば、変圧器に低温異常過熱が発生した場合に発生するガスが停止したとき、高濃度酸素油を変圧器タンク内の絶縁油に添加することにより、ガスの発生が再開されるか否かによって低温異常過熱が継続しているか否かを確実に判断することができる。
【００５０】
また、前記高度濃度酸素油に代えて空気飽和油を使用することにより、酸素油を生成する手間を省くことができ、より簡易に低温異常過熱の継続の有無を判別することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
油入変圧器等の電気機器に対する異常診断方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  変圧器タンク
２  変圧器本体
３  絶縁油
４  コンサーベーター
５  排油コック
６  浄油機
７  隔膜
A  油入変圧器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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