(57)【要約】【課題】絶縁油中の硫黄化合物を精度よく、かつ高感度で測定でき、その結果油入変圧器の劣化・寿命診断の時間を短縮し、かつ精度を高めることにある。【解決手段】電気絶縁油に含まれる硫黄化合物の成分と濃度を定量分析する第１のステップと、一定量の硫黄化合物を含有する基準濃度の絶縁油の帯電度を各種硫黄化合物の成分ごとに測定して既知の帯電度データをそれぞれ求める第２のステップと、前記第１のステップで測定された硫黄化合物に該当する成分の濃度と前記第２のステップで求められた既知の帯電度データとを照合して電気絶縁油中に含まれる各硫黄化合物に対する帯電度を判定する第３のステップと、この第３のステップで判定された硫黄化合物の帯電度が予め設定された管理値を超えているか否かにより油入変圧器の劣化診断を行う第４のステップとからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油入変圧器の劣化診断を行う方法であって、電気絶縁油に含まれる硫黄化合物の成分と濃度を定量分析する第１のステップと、一定量の硫黄化合物を含有する基準濃度の絶縁油の帯電度を各種硫黄化合物の成分ごとに測定して既知の帯電度データをそれぞれ求める第２のステップと、前記第１のステップで測定された硫黄化合物に該当する成分の濃度と前記第２のステップで求められた既知の帯電度データとを照合して電気絶縁油中に含まれる各硫黄化合物に対する帯電度を判定する第３のステップと、この第３のステップで判定された硫黄化合物の帯電度が予め設定された管理値を超えているか否かにより油入変圧器の劣化診断を行う第４のステップとからなる油入変圧器の劣化診断方法。
【請求項２】
請求項１記載の油入変圧器の劣化診断方法において、前記第１のステップで測定される硫黄化合物の成分と濃度は、化学発光硫黄検出器を利用して定量分析されることを特徴とする油入変圧器の劣化診断方法。
【請求項３】
請求項１記載の油入変圧器の劣化診断方法において、前記第２のステップで求められる既知の帯電度データは、ミニ静電テスタを用いて定量の油に油中の硫黄化合物の成分がある程度明らかな硫黄化合物に該当する標準試薬を一定量加えて作られた基準濃度の溶液の帯電度を成分の異なる硫黄化合物ごとに測定して求められることを特徴とする油入変圧器の劣化診断方法。
【請求項４】
請求項１記載の油入変圧器の劣化診断方法において、前記第４のステップで行われる絶縁油の劣化診断は、前記第３のステップで判定される１種類又は２種類以上の硫黄化合物の帯電度が予め設定された各管理値を超えているか否かにより行われることを特徴とする油入変圧器の劣化診断方法。
【請求項５】
請求項１記載の油入変圧器の劣化診断方法において、前記第４のステップで行われる絶縁油の劣化診断は、前記第３のステップで判定される各硫黄化合物の帯電度の総和を換算し、この帯電度の総和が予め設定された管理値を超えているか否かにより行われることを特徴とする油入変圧器の劣化診断方法。
【請求項６】
請求項１記載の油入変圧器の劣化診断方法において、前記第４のステップで行われる絶縁油の劣化診断は、予め帯電度が一番大きいものから順に複数の硫黄化合物を決めておき、第１のステップで電気絶縁油を定量分析した際にその帯電度が大きい硫黄化合物のみに着目して行われることを特徴とする油入変圧器の劣化診断方法。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の油入変圧器の劣化診断方法において、電気絶縁油に含まれる少なくとも１種類はスルホキシド類であることを特徴とする油入変圧器の劣化診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油入変圧器の電気絶縁油に含まれる各種の硫黄化合物の成分と濃度（量）を測定し、且つ予め求められた個々の硫黄化合物の帯電度に基づいて電気絶縁油の帯電度、又は寿命を予測して電気絶縁油の劣化診断を行う油入変圧器の劣化診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力用変電設備は、故障により稼動停止状態になると、電力の安定供給に支障をきたすことから、故障に備えた定期的な設備診断が必要である。特に大容量の油入変圧器においては、規模の大きな送電設備として使用されることが多いため、定期的な診断は重要である。
【０００３】
ところで、上記油入変圧器の設備診断には、種々の診断箇所や方法があるが、稼動している個々の変圧器の寿命を正確に予測して交換時期を算出する寿命診断は、多額の資金と長期の製造期間とを必要とする大容量油入変圧器にとっては非常に重要である。
【０００４】
また、このような油入変圧器の寿命は、通常のメンテナンスで交換できない部品の劣化と密接な関係があることが知られている。特に変圧器の材料として使われている絶縁紙の主構成成分はセルロースであり、長期間の使用において酸化等の化学反応を起こし、当初の絶縁性能が維持できなくなることが知られている。
【０００５】
上記絶縁紙の劣化過程においては、電気絶縁油との摩擦によって静電気（帯電現象）が生じることが知られている。この帯電現象は一般に流動帯電と呼ばれている。
【０００６】
特に電気絶縁油のような絶縁性の高い液体は、発生した電荷が蓄積し易いため、高帯電度化し易い。そのため前述した流動帯電が進行した場合には内部放電が発生し、電気機器の不具合に繋がる可能性がある。
【０００７】
従来、流動帯電を診断する手法として、電気絶縁油の帯電度または誘電正接等の電気絶縁油の帯電特性を診断する手法等がある。
【０００８】
また、電気絶縁油の帯電度を測定する方法の一つとして、ミニ静電テスタを利用する測定方法がある（非特許文献１）。
【０００９】
このミニ静電テスタによる帯電度の測定方法は、紙フィルタに一定量の試料油を通過させ、このとき静電気発生部にて発生した電流、又はファラデーケージに流れ込む電流を測定し、その測定電流の大きさから電気絶縁油の帯電度の大きさを評価している。
【００１０】
なお、帯電度の大きさとしては、一般に電流を単位時間当たりの試料油の流量で除算した電荷量で評価することが多い。
【００１１】
他方、前記帯電度は年数が経過すると数値が増加することが知られている。この原因としては電気絶縁油中の硫黄成分が関与しているという報告があり（非特許文献２）、現在はこの仮説が有力な説として一般的に受入られている。
【００１２】
そこで、電気絶縁油中に含まれる硫黄成分を分析することで、流動帯電による高帯電度化診断を行う方法が考えられている（特許文献１）。すなわち、硫黄化合物種としてスルホキシド濃度とスルフィド濃度を分析測定して帯電度の予測を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−２２４５１４号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】電気共同研究  第５４巻  第５号（その１）  油入変圧器の保守管理
【非特許文献２】岡部  成光，向富  政典，佐藤  剛史，土江  基夫，網本  剛：“各種成分が絶縁油の帯電度に及ぼす影響”，第２４回絶縁油分科会研究発表会要旨集，４６−５０（２００５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記した中で、帯電度を測定するためにミニ静電テスタを用いる場合、紙フィルタの状態や測定環境の変化（温度、湿度）に対し、測定する電流値が極めて小さい（ｐＡレベル）ために大きな影響を受け易く、値の正確性や再現性に問題がある。
【００１６】
また、特許文献１に記載されている分析方法は、固相抽出法を用いているため、抽出までに時間がかかることや様々な操作手順が必要であること、また分離能が良くないために測定したスルホキシド類の中にもスルフィド類が存在する可能性があるなど正確さに問題がある。
【００１７】
本発明は、かかる従来の問題を解消するためになされたもので、電気絶縁油中の硫黄化合物種を個々の成分と分量を分析できる装置を用いて測定し、かつ個々の硫黄化合物成分の帯電度に基づいて電気絶縁油の帯電度、または寿命の予測を行うことにより、劣化・寿命診断の時間を短縮し、かつ精度を高めることができる油入変圧器の劣化診断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】
【００１８】
本発明は上記の目的を達成するため、次ぎのような方法により油入変圧器の劣化診断を行うものである。
【００１９】
本発明は、油入変圧器の劣化診断を行う方法であって、電気絶縁油に含まれる硫黄化合物の成分と濃度を定量分析する第１のステップと、一定量の硫黄化合物を含有する基準濃度の電気絶縁油の帯電度を各種硫黄化合物の成分ごとに測定して既知の帯電度データをそれぞれ求める第２のステップと、前記第１のステップで測定された硫黄化合物に該当する成分の濃度と前記第２のステップで求められた既知の帯電度データとを照合して電気絶縁油中に含まれる各硫黄化合物に対する帯電度を判定する第３のステップと、この第３のステップで判定された硫黄化合物の帯電度が予め設定された管理値を超えているか否かにより油入変圧器の劣化診断を行う第４のステップとからなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、絶縁油中の硫黄化合物を精度よく、かつ高感度で測定でき、その結果油入変圧器の劣化・寿命診断の時間を短縮し、かつ精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による油入変圧器の劣化診断方法を説明するための実施形態を示す機能ブロック図。
【図２】図１に示す硫黄化合物の定量分析手段の一例を示す構成図。
【図３】同実施形態における油入変圧器の劣化診断方法の手順を説明するためのフロー図。
【図４】図１に示す帯電度データ判定手段により得られた絶縁油中硫黄化合物の帯電度算出例を示すグラフ。
【図５】（ａ），（ｂ）は図１に管理値に基く絶縁油の劣化診断手段による診断例を示すもので、（ａ）は個々の硫黄化合物に対して管理値を設定して判断する場合のグラフであり、（ｂ）は個々の硫黄化合物の帯電度の和に対して管理値を設定して判断する場合のグラフ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００２３】
本発明による油入変圧器の劣化診断方法を説明するための実施形態を示す機能ブロック図である。
【００２４】
図１において、１００はガスクロマトグラフ、例えば化学発光硫黄検出器（以下ＳＣＤと称する）を用いて油入変圧器の電気絶縁油に含まれる硫黄化合物の成分と量を測定する硫黄化合物の定量分析手段である。
【００２５】
また、２００はミニ静電テスタを用いて定量の油に油中の硫黄化合物の成分がある程度明らかな硫黄化合物に該当する標準試薬を一定量加えて作られた基準濃度の溶液の帯電度を成分の異なる硫黄化合物ごとに測定して既知の帯電度データを求める基本帯電度データ測定手段である。
【００２６】
さらに、３００は定量分析手段１００で測定された硫黄化合物の定量分析結果と基本帯電度データ測定手段２００で求められた既知の帯電度データとを照合して電気絶縁油中に含まれる各硫黄化合物に対する帯電度を判定する帯電度データ判定手段である。
【００２７】
また、４００は帯電度データ判定手段３００で判定された硫黄化合物の各成分の帯電度が予め設定された管理値を超えているか否かを判断して油入変圧器の劣化診断を行う劣化診断手段である。
【００２８】
ここで、上記硫黄化合物の定量分析手段１００で用いられるＳＣＤの構成について、図２により説明する。
【００２９】
図２において、１は油中に含有する硫黄成分を分離する硫黄成分分離ユニットで、この硫黄成分分離ユニット１内には１０数メートル以上にも及ぶ長さのキャピラリカラム２が収容され、このキャピラリカラム２の一端部には硫黄成分分離ユニット１の外部に設置され、且つヘリウム等の不活性ガスが充填されたキャリアガスボンベ３が接続されている。また、硫黄成分分離ユニット１上にはキャリアガスボンベ３に繋がる側のキャピラリカラム２内に油入変圧器から採取された電気絶縁油を試料油として数滴注入するマイクロシリンジ４が設けられる。
【００３０】
一方、硫黄成分分離ユニット１と隣合せに化学発光硫黄検出ユニット５が配設され、この化学発光硫黄検出ユニット５内には不活性ガスにより送られる試料油に含有する硫黄化合物が成分毎に分離されて流入する反応室６とこの反応室６にオゾンを供給するオゾン発生器７がそれぞれ収容されている。また、化学発光硫黄検出ユニット５の外部にはオゾン発生器７に酸素を供給する酸素ガスボンベ８が設けられている。
【００３１】
このような構成のＳＣＤにおいて、最初に数滴の電気絶縁油が試料油として不活性ガスとともにキャピラリカラム２内に導入されると、キャピラリカラム２にて試料油に含有する硫黄化合物が成分毎に分離されて反応室６に送られ、この反応室６でオゾン発生器７より供給されるオゾンガスと次式に示すような反応を起す。
【００３２】
Ｒ-Ｓ＋Ｏ    →    ＳＯ＋other
ＳＯ＋Ｏ3    →    ＳＯ2＋Ｏ2＋ｈη
すなわち、オゾンで励起した二酸化硫黄が基底状態に戻る際にエネルギーを光（ｈη）として放射し、これを光電子倍増管で検出して硫黄成分量として定量するものである。
【００３３】
このように反応室６で検出された硫黄成分量は解析用パソコン９に取込まれ、ここで硫黄成分量の解析が行われる。
【００３４】
このＳＣＤは、他の硫黄定量分析装置に比べて電気絶縁油中の硫黄化合物成分の分離能と検出感度が高いことから硫黄定量分析装置としては優れている。
【００３５】
一方、上記基本帯電度データ測定手段２００で用いられるミニ静電テスタは、背景技術の項でも述べたように一般的に知られている技術なので、ここではその説明を省略する。
【００３６】
次に上記実施形態における油入変圧器の劣化診断方法の詳細について図３乃至図５を用いて説明する。
【００３７】
図３は油入変圧器の劣化診断方法の手順を説明するためのフロー図を示すものである。
【００３８】
図３において、現地に設置されている稼動中の油入変圧器から採取された絶縁油を図２で説明したＳＣＤにより油中の硫黄化合物の成分、濃度（量）を測定する（ＳＴ１）。
【００３９】
このＳＴ１で定量分析された油中の硫黄化合物は、解析用パソコン９に取込まれてガスクロマトグラムとして表示される（ＳＴ２）。
【００４０】
このガスクロマトグラムにおいて、横軸を硫黄化合物の検出時間（min）、縦軸を濃度（ppm）として硫黄化合物の定量分析結果を示すと、一つ一つのピーク面積で個々の成分の濃度が、検出時間から、例えばヘプチルスルフィド、オクチルスルフィド、オクチルスルホキシドのように硫黄化合物の種類が特定できる。
【００４１】
一方、油中の硫黄化合物の成分についてはある程度文献等で明らかになっている。そこで、各硫黄化合物の帯電度データを測定するにあたり、その硫黄化合物の標準試薬を所定量の油に一定量加えて、濃度の明らかな硫黄化合物の溶液を作る。そして、この溶液をミニ静電テスタと呼ばれる簡易な帯電度測定法により前述の溶液の帯電度を測定する（ＳＴ３）。
【００４２】
このＳＴ３において、（イ）は前述したヘプチルスルフィドの場合の測定例を示し、（ロ）はオクチルスルフィドの場合の測定例を示し、（ハ）はオクチルスルホキシドの場合の測定例を示している。ここで、帯電度測定時間を設定しているのは、その硫黄化合物成分の基準となる帯電度データを得るためである。
【００４３】
次に前述した硫黄化合物の定量分析結果と、前述したミニ静電テスタの測定によって明らかになっているある量における帯電度とを照合して、各硫黄化合物成分の帯電度を濃度によって補正する（ＳＴ４）。
【００４４】
図４は油中の硫黄化合物の各成分（種類）に対応する濃度を、予め測定された該当する硫黄化合物の単位量当たりの帯電度データによって補正して得られる各硫黄化合物の帯電度算出例をそれぞれ示すグラフである。
【００４５】
このように帯電度データによって補正された電気絶縁油中の各硫黄化合物の帯電度に対して、次のような劣化寿命診断を行う（ＳＴ５）。
【００４６】
（１）使用中の油入変圧器における絶縁油中の各種硫黄化合物の帯電度データを蓄積し、これら各帯電度データに対して図５（ａ）に示すように経験的に定められる管理値（又は危険値）を設定し、その一つ又は二つ以上の成分の帯電度が管理値を超える数値となった場合には、より精細な劣化診断が必要と判断する。
【００４７】
（２）使用中の油入変圧器における電気絶縁油中の各種硫黄化合物の帯電度データを蓄積し、これら各種硫黄化合物の帯電度の総和に対して図５（ｂ）に示すように上記（１）と同様に定められる管理値（又は危険値）を設定し、この管理値を超えているか否かにより油入変圧器の劣化の有無を診断する。
【００４８】
（３）上記（１），（２）の双方の結果を踏まえて絶縁油の劣化の有無を診断する。
【００４９】
（４）予め帯電度が一番大きいものから順に複数の硫黄化合物を決めておき、電気絶縁油を定量分析した際にその帯電度が大きい硫黄化合物のみに着目して診断する。
【００５０】
このように本実施形態では、ガスクロマトグラフ、例えば化学発光硫黄検出器（以下ＳＣＤと称する）を用いて油入変圧器の電気絶縁油に含まれる硫黄化合物の成分と量を測定し、且つミニ静電テスタを用いて定量の油に油中の硫黄化合物の成分がある程度明らかな硫黄化合物に該当する標準試薬を一定量加えて作られた基準濃度の溶液の帯電度を個々の硫黄化合物ごとに測定して既知の帯電度データを求め、硫黄化合物の定量分析結果と既知の帯電度データとを照合して油中に含まれる各硫黄化合物に対する帯電度を判定し、その帯電度が予め設定された管理値を超えているか否かにより油入変圧器の劣化診断を行うようにしたので、絶縁油中の硫黄化合物を精度よく、かつ高感度で測定でき、その結果油入変圧器の劣化・寿命診断の時間を短縮し、かつ精度を高めることが可能となり、信頼度の高い診断を行うことができる。
【００５１】
また、電気絶縁油に含まれる硫黄化合物を定量分析し、既知の帯電度データと照合して帯電度を判定する場合、少なくとも１種類はスルホキシド類とすることにより、帯電度を高くすることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１００…硫黄化合物の定量分析手段、２００…基本帯電度データの測定手段、３００…帯電度データ判定手段、４００…管理値に基づく電気絶縁油の劣化診断手段、１…硫黄成分分離ユニット、２…キャピラリカラム、３…キャリアガスボンベ、４…マイクロシリンジ、５…化学発光硫黄検出ユニット、６…反応室、７…オゾン発生器、８…酸素ガスボンベ。
【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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