(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用変圧器の絶縁油に含まれる絶縁油中水分量と絶縁油温度とを測定する第１のステップと、
あらかじめ水分平衡試験によって得られた電力用変圧器の新品のプレスボードに含まれるプレスボード中水分量と絶縁油中水分量と絶縁油温度とに関する第１マスターカーブに基づいて、前記第１のステップで測定された前記絶縁油中水分量と前記絶縁油温度とから、前記電力用変圧器のプレスボード中の水分量を求める第２のステップと、
少なくとも前記電力用変圧器の運転時に記録した絶縁油温度から、前記電力用変圧器の絶縁油最高油温度の履歴とその継続時間とを求めて前記第１のステップの測定時の前記プレスボードの寿命損失比を計算する第３のステップと、
あらかじめプレスボードの加熱劣化試験によって得られた初期プレスボード中水分量ごとの寿命損失比とプレスボード中水分量とに関する第２マスターカーブ、および寿命損失比とプレスボードの重合度残率と初期プレスボード中水分量とに関する第３マスターカーブに基づいて、前記第２のステップで求められた前記プレスボード中の水分量と前記第３のステップで計算された前記プレスボードの寿命損失比とから、劣化の指標となる前記プレスボードの重合度残率を求める第４のステップと、
あらかじめ求められた劣化したプレスボードの重合度残率ごとの絶縁油温度と絶縁油中水分量と劣化したプレスボードの水分量とに関する第４マスターカーブに基づいて、前記第４のステップで求められた前記プレスボードの重合度残率と前記第１のステップで測定された前記絶縁油中水分量と前記絶縁油温度とから、前記プレスボード中の水分量を補正する第５のステップと、
前記第２マスターカーブおよび前記第３マスターカーブに基づいて、前記第５のステップで補正された前記プレスボード中の水分量と前記第３のステップで計算された前記プレスボードの寿命損失比とから、前記プレスボードの重合度残率を補正する第６のステップと、
前記第５のステップで補正された前記プレスボード中の水分量と、前記第６のステップで補正された前記プレスボードの重合度残率とから、前記第３マスターカーブに基づいて、前記電力用変圧器の寿命レベルの寿命損失比を求め、前記第３のステップで計算された前記プレスボードの寿命損失比との差から前記電力用変圧器の余寿命を診断する第７のステップとを、
有することを特徴とするプレスボードによる電力用変圧器の余寿命診断方法。
【請求項２】
前記第７のステップは、前記第６のステップで補正された前記プレスボードの重合度残率と、補正前の前記プレスボードの重合度残率との差が所定の値より小さくなるまで前記第５のステップおよび前記第６のステップを繰り返し、前記所定の値より小さくなったときの前記プレスボード中の水分量と前記プレスボードの重合度残率とから、前記第３マスターカーブに基づいて、前記電力用変圧器の寿命レベルの寿命損失比を求め、前記第３のステップで計算された前記プレスボードの寿命損失比との差から前記電力用変圧器の余寿命を診断することを、特徴とする請求項１記載のプレスボードによる電力用変圧器の余寿命診断方法。
【請求項３】
電力用変圧器の絶縁油に含まれる絶縁油中水分量と絶縁油温度とを測定する第８のステップと、
あらかじめ水分平衡試験によって得られた電力用変圧器の新品の巻線絶縁紙に含まれる絶縁紙中水分量と絶縁油中水分量と絶縁油温度とに関する第５マスターカーブに基づいて、前記第８のステップで測定された前記絶縁油中水分量と前記絶縁油温度とから、前記電力用変圧器の巻線絶縁紙中の水分量を求める第９のステップと、
少なくとも前記電力用変圧器の運転時に記録した外気温度データ、負荷履歴、および運転時における点検の際に測定した絶縁油温度から、前記電力用変圧器の巻線最高点温度の履歴とその継続時間とを求めて前記第８のステップの測定時の前記巻線絶縁紙の寿命損失比を計算する第１０のステップと、
あらかじめ巻線絶縁紙の加熱劣化試験によって得られた初期絶縁紙中水分量ごとの寿命損失比と絶縁紙中水分量とに関する第６マスターカーブ、および寿命損失比と巻線絶縁紙の重合度残率と初期絶縁紙中水分量とに関する第７マスターカーブに基づいて、前記第９のステップで求められた前記巻線絶縁紙中の水分量と前記第１０のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比とから、劣化の指標となる前記巻線絶縁紙の重合度残率を求める第１１のステップと、
あらかじめ求められた劣化した巻線絶縁紙の重合度残率ごとの絶縁油温度と絶縁油中水分量と劣化した絶縁紙中水分量とに関する第８マスターカーブに基づいて、前記第１１のステップで求められた前記巻線絶縁紙の重合度残率と前記第８のステップで測定された前記絶縁油中水分量と前記絶縁油温度とから、前記巻線絶縁紙中の水分量を補正する第１２のステップと、
前記第６マスターカーブおよび前記第７マスターカーブに基づいて、前記第１２のステップで補正された前記巻線絶縁紙中の水分量と前記第１０のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比とから、前記巻線絶縁紙の重合度残率を補正する第１３のステップと、
前記第１２のステップで補正された前記巻線絶縁紙中の水分量と、前記第１３のステップで補正された前記巻線絶縁紙の重合度残率とから、前記第７マスターカーブに基づいて、前記電力用変圧器の寿命レベルの寿命損失比を求め、前記第１０のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比との差から前記電力用変圧器の余寿命を診断する第１４のステップとを、
有することを特徴とする巻線絶縁紙による電力用変圧器の余寿命診断方法。
【請求項４】
前記第１４のステップは、前記第１３のステップで補正された前記巻線絶縁紙の重合度残率と、補正前の前記巻線絶縁紙の重合度残率との差が所定の値より小さくなるまで前記第１２のステップおよび前記第１３のステップを繰り返し、前記所定の値より小さくなったときの前記巻線絶縁紙中の水分量と前記巻線絶縁紙の重合度残率とから、前記第７マスターカーブに基づいて、前記電力用変圧器の寿命レベルの寿命損失比を求め、前記第１０のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比との差から前記電力用変圧器の余寿命を診断することを、特徴とする請求項３記載の巻線絶縁紙による電力用変圧器の余寿命診断方法。
【請求項５】
電力用変圧器の絶縁油に含まれる絶縁油中水分量と絶縁油温度とを測定する第１のステップと、
あらかじめ水分平衡試験によって得られた電力用変圧器の新品のプレスボードに含まれるプレスボード中水分量と絶縁油中水分量と絶縁油温度とに関する第１マスターカーブに基づいて、前記第１のステップで測定された前記絶縁油中水分量と前記絶縁油温度とから、前記電力用変圧器のプレスボード中の水分量を求める第２のステップと、
少なくとも前記電力用変圧器の運転時に記録した絶縁油温度から、前記電力用変圧器の絶縁油最高油温度の履歴とその継続時間とを求めて前記第１のステップの測定時の前記プレスボードの寿命損失比を計算する第３のステップと、
あらかじめプレスボードの加熱劣化試験によって得られた初期プレスボード中水分量ごとの寿命損失比とプレスボード中水分量とに関する第２マスターカーブ、および寿命損失比とプレスボードの重合度残率と初期プレスボード中水分量とに関する第３マスターカーブに基づいて、前記第２のステップで求められた前記プレスボード中の水分量と前記第３のステップで計算された前記プレスボードの寿命損失比とから、劣化の指標となる前記プレスボードの重合度残率を求める第４のステップと、
あらかじめ求められた劣化したプレスボードの重合度残率ごとの絶縁油温度と絶縁油中水分量と劣化したプレスボードの水分量とに関する第４マスターカーブに基づいて、前記第４のステップで求められた前記プレスボードの重合度残率と前記第１のステップで測定された前記絶縁油中水分量と前記絶縁油温度とから、前記プレスボード中の水分量を補正する第５のステップと、
前記第２マスターカーブおよび前記第３マスターカーブに基づいて、前記第５のステップで補正された前記プレスボード中の水分量と前記第３のステップで計算された前記プレスボードの寿命損失比とから、前記プレスボードの重合度残率を補正する第６のステップと、
前記第５のステップで補正された前記プレスボード中の水分量と、前記第６のステップで補正された前記プレスボードの重合度残率と、前記第１のステップで測定された前記絶縁油温度とから、前記第４マスターカーブに基づいて前記絶縁油中水分量を補正する第７のステップと、
あらかじめ水分平衡試験によって得られた電力用変圧器の新品の巻線絶縁紙に含まれる絶縁紙中水分量と絶縁油中水分量と絶縁油温度とに関する第５マスターカーブに基づいて、前記第７のステップで補正された前記絶縁油中水分量と、前記第１のステップで測定された前記絶縁油温度とから、前記電力用変圧器の巻線絶縁紙中の水分量を求める第８のステップと、
少なくとも前記電力用変圧器の運転時に記録した外気温度データ、負荷履歴、および運転時における点検の際に測定した絶縁油温度から、前記電力用変圧器の巻線最高点温度の履歴とその継続時間とを求めて前記第１のステップの測定時の前記巻線絶縁紙の寿命損失比を計算する第９のステップと、
あらかじめ巻線絶縁紙の加熱劣化試験によって得られた初期絶縁紙中水分量ごとの寿命損失比と絶縁紙中水分量とに関する第６マスターカーブ、および寿命損失比と巻線絶縁紙の重合度残率と初期絶縁紙中水分量とに関する第７マスターカーブに基づいて、前記第８のステップで求められた前記巻線絶縁紙中の水分量と前記第９のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比とから、劣化の指標となる前記巻線絶縁紙の重合度残率を求める第１０のステップと、
あらかじめ求められた劣化した巻線絶縁紙の重合度残率ごとの絶縁油温度と絶縁油中水分量と劣化した絶縁紙中水分量とに関する第８マスターカーブに基づいて、前記第１０のステップで求められた前記巻線絶縁紙の重合度残率と、前記第７のステップで補正された前記絶縁油中水分量と、前記第１のステップで測定された前記絶縁油温度とから、前記巻線絶縁紙中の水分量を補正する第１１のステップと、
前記第６マスターカーブおよび前記第７マスターカーブに基づいて、前記第１１のステップで補正された前記巻線絶縁紙中の水分量と前記第９のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比とから、前記巻線絶縁紙の重合度残率を補正する第１２のステップと、
前記第１１のステップで補正された前記巻線絶縁紙中の水分量と、前記第１２のステップで補正された前記巻線絶縁紙の重合度残率とから、前記第７マスターカーブに基づいて、前記電力用変圧器の寿命レベルの寿命損失比を求め、前記第９のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比との差から前記電力用変圧器の余寿命を診断する第１３のステップとを、
有することを特徴とする電力用変圧器の余寿命診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレスボードまたは巻線絶縁紙の平均重合度残率から変圧器の余寿命を求める、プレスボードまたは巻線絶縁紙による電力用変圧器の余寿命診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所や変電所、一般家庭などで使用されている密閉形の油入電力用変圧器の寿命は、巻線絶縁紙の劣化度合いにより決定される。この劣化度合いは、絶縁紙を構成しているセルロース分子のつながり度合いを示す「平均重合度」という値で評価されている。新しい絶縁紙の場合、「平均重合度」は１０００程度であるが、機械的強度が急激に低下する値が４５０程度であることから、４５０程度までに低下した時が「寿命」すなわち「変圧器の更新時期」と定義されている。
【０００３】
絶縁紙の劣化度合いを示す「平均重合度」を求めるためには、絶縁紙を採取して分析する必要があるが、運転中の変圧器から巻線絶縁紙を採取することは非常に困難である。そのため、従来、絶縁紙の採取による直接的な測定は行われておらず、絶縁紙劣化の進展に伴い絶縁紙から絶縁油中に生成される劣化指標生成物（ＣＯ２＋ＣＯやフルフラールなど）の発生量と平均重合度低下との関係を参照して、間接的に平均重合度を診断するという手法が適用されている。この診断法は、劣化指標生成物が溶存する絶縁油を運転中でも採取可能で、容易に劣化指標生成物の発生量を調べることができるため、非常に簡便であり、一般的に広く使用されている。
【０００４】
しかしながら、劣化指標生成物は、巻線絶縁紙だけではなく、変圧器の内部構成材料であるプレスボードや木材等からも発生している。このため、巻線絶縁紙とプレスボード等との材料構成比が変圧器の型式等で違うことや、負荷率や外気温度の影響により劣化指標生成物が巻線絶縁紙やプレスボード等に吸脱着することなどが影響して劣化指標生成物の発生量に差異が生じ、さまざまな型式の変圧器の発生量と平均重合度との関係を図にプロットすると、発生量に対して平均重合度が数十％のばらつきを持った関係図が得られる。このため、精度良く絶縁紙の劣化度合いを診断することができないという問題があった。
【０００５】
そこで、高精度に絶縁紙の劣化度合いを診断する方法として、ＣＯ２＋ＣＯやフルフラール等の劣化指標生成物を全く用いず、最も絶縁紙劣化の進行が著しい部位（通常、巻線高さ方向で巻線上部の絶縁紙）に対し、絶縁紙劣化の主要因である熱の履歴と、熱劣化の際に紙中に存在した水分量との関係から絶縁紙の劣化度合いを診断し、変圧器の余寿命を推定する手法が提案されている（例えば、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２００８−６６４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の電力用変圧器の余寿命診断装置では、変圧器が運転中であっても容易に採取できる絶縁油の油中水分量を用い、新しい絶縁紙および新しい絶縁油から得られた紙−油間の水分平衡関係図を参照して、絶縁紙の紙中水分量を推定していた。しかしながら、長年使用して劣化した絶縁紙および絶縁油は、新しい絶縁紙および絶縁油と比べて、絶縁紙および絶縁油のそれぞれが分担する水分量が異なるため、推定された絶縁紙の紙中水分量に大きい誤差が含まれる可能性があり、電力用変圧器の余寿命の診断精度が低下する可能性があるという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、絶縁紙の紙中水分量の推定誤差を小さくすることができ、電力用変圧器の余寿命の診断精度を高めることができるプレスボードまたは巻線絶縁紙による電力用変圧器の余寿命診断方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、日本の大多数の電力用変圧器は密閉形の構造となっていることから、外部から侵入する水分がなく、変圧器内部に存在する水分のみ考慮すればよいという利点を利用して、本願発明に関する研究を行った。本発明者等は、関連する文献や実証試験等によって、絶縁紙が劣化することにより紙−油間の水分平衡関係が変化するという知見を得、これにより、絶縁紙の劣化が進行している経年変圧器を対象とした診断については、絶縁紙等の劣化度合いに対応した紙−油間の水分平衡関係図を参照して紙中水分量を推定することで、変圧器の余寿命の診断精度が向上するものと考え、本発明に至った。
【００１０】
すなわち、本発明に係るプレスボードによる電力用変圧器の余寿命診断方法は、電力用変圧器の絶縁油に含まれる絶縁油中水分量と絶縁油温度とを測定する第１のステップと、あらかじめ水分平衡試験によって得られた電力用変圧器の新品のプレスボードに含まれるプレスボード中水分量と絶縁油中水分量と絶縁油温度とに関する第１マスターカーブに基づいて、前記第１のステップで測定された前記絶縁油中水分量と前記絶縁油温度とから、前記電力用変圧器のプレスボード中の水分量を求める第２のステップと、少なくとも前記電力用変圧器の運転時に記録した絶縁油温度から、前記電力用変圧器の絶縁油最高油温度の履歴とその継続時間とを求めて前記第１のステップの測定時の前記プレスボードの寿命損失比を計算する第３のステップと、あらかじめプレスボードの加熱劣化試験によって得られた初期プレスボード中水分量ごとの寿命損失比とプレスボード中水分量とに関する第２マスターカーブ、および寿命損失比とプレスボードの重合度残率と初期プレスボード中水分量とに関する第３マスターカーブに基づいて、前記第２のステップで求められた前記プレスボード中の水分量と前記第３のステップで計算された前記プレスボードの寿命損失比とから、劣化の指標となる前記プレスボードの重合度残率を求める第４のステップと、あらかじめ求められた劣化したプレスボードの重合度残率ごとの絶縁油温度と絶縁油中水分量と劣化したプレスボードの水分量とに関する第４マスターカーブに基づいて、前記第４のステップで求められた前記プレスボードの重合度残率と前記第１のステップで測定された前記絶縁油中水分量と前記絶縁油温度とから、前記プレスボード中の水分量を補正する第５のステップと、前記第２マスターカーブおよび前記第３マスターカーブに基づいて、前記第５のステップで補正された前記プレスボード中の水分量と前記第３のステップで計算された前記プレスボードの寿命損失比とから、前記プレスボードの重合度残率を補正する第６のステップと、前記第５のステップで補正された前記プレスボード中の水分量と、前記第６のステップで補正された前記プレスボードの重合度残率とから、前記第３マスターカーブに基づいて、前記電力用変圧器の寿命レベルの寿命損失比を求め、前記第３のステップで計算された前記プレスボードの寿命損失比との差から前記電力用変圧器の余寿命を診断する第７のステップとを、有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るプレスボードによる電力用変圧器の余寿命診断方法は、劣化したプレスボードの重合度残率ごとに絶縁油温度と絶縁油中水分量と劣化したプレスボードの水分量とに関する第４マスターカーブをあらかじめ求めておき、この第４マスターカーブを利用してプレスボード中の水分量を推定することができる。このように、プレスボードの劣化を考慮してプレスボードの水分量を推定するため、新しいプレスボードと絶縁油との水分平衡関係を使用する場合と比べて、プレスボード中の水分量の推定誤差を小さくすることができ、電力用変圧器の余寿命の診断精度を高めることができる。なお、プレスボードとは、変圧器の巻線を挟むようにして巻線の上下に配置される電気絶縁紙である。余寿命診断に使用するプレスボードは、巻線上部に配置されたもので、絶縁油の油中温度を測定するための温度計の近傍に配置されている。
【００１２】
本発明に係るプレスボードによる電力用変圧器の余寿命診断方法で、前記第７のステップは、前記第６のステップで補正された前記プレスボードの重合度残率と、補正前の前記プレスボードの重合度残率との差が所定の値より小さくなるまで前記第５のステップおよび前記第６のステップを繰り返し、前記所定の値より小さくなったときの前記プレスボード中の水分量と前記プレスボードの重合度残率とから、前記第３マスターカーブに基づいて、前記電力用変圧器の寿命レベルの寿命損失比を求め、前記第３のステップで計算された前記プレスボードの寿命損失比との差から前記電力用変圧器の余寿命を診断することが好ましい。この場合、より精度良く、劣化したプレスボード中の水分量とプレスボードの重合度残率とを推定することができる。これにより、電力用変圧器の余寿命の診断精度をより高めることができる。
【００１３】
本発明に係る巻線絶縁紙による電力用変圧器の余寿命診断方法は、電力用変圧器の絶縁油に含まれる絶縁油中水分量と絶縁油温度とを測定する第８のステップと、あらかじめ水分平衡試験によって得られた電力用変圧器の新品の巻線絶縁紙に含まれる絶縁紙中水分量と絶縁油中水分量と絶縁油温度とに関する第５マスターカーブに基づいて、前記第８のステップで測定された前記絶縁油中水分量と前記絶縁油温度とから、前記電力用変圧器の巻線絶縁紙中の水分量を求める第９のステップと、少なくとも前記電力用変圧器の運転時に記録した外気温度データ、負荷履歴、および運転時における点検の際に測定した絶縁油温度から、前記電力用変圧器の巻線最高点温度の履歴とその継続時間とを求めて前記第８のステップの測定時の前記巻線絶縁紙の寿命損失比を計算する第１０のステップと、あらかじめ巻線絶縁紙の加熱劣化試験によって得られた初期絶縁紙中水分量ごとの寿命損失比と絶縁紙中水分量とに関する第６マスターカーブ、および寿命損失比と巻線絶縁紙の重合度残率と初期絶縁紙中水分量とに関する第７マスターカーブに基づいて、前記第９のステップで求められた前記巻線絶縁紙中の水分量と前記第１０のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比とから、劣化の指標となる前記巻線絶縁紙の重合度残率を求める第１１のステップと、あらかじめ求められた劣化した巻線絶縁紙の重合度残率ごとの絶縁油温度と絶縁油中水分量と劣化した絶縁紙中水分量とに関する第８マスターカーブに基づいて、前記第１１のステップで求められた前記巻線絶縁紙の重合度残率と前記第８のステップで測定された前記絶縁油中水分量と前記絶縁油温度とから、前記巻線絶縁紙中の水分量を補正する第１２のステップと、前記第６マスターカーブおよび前記第７マスターカーブに基づいて、前記第１２のステップで補正された前記巻線絶縁紙中の水分量と前記第１０のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比とから、前記巻線絶縁紙の重合度残率を補正する第１３のステップと、前記第１２のステップで補正された前記巻線絶縁紙中の水分量と、前記第１３のステップで補正された前記巻線絶縁紙の重合度残率とから、前記第７マスターカーブに基づいて、前記電力用変圧器の寿命レベルの寿命損失比を求め、前記第１０のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比との差から前記電力用変圧器の余寿命を診断する第１４のステップとを、有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る巻線絶縁紙による電力用変圧器の余寿命診断方法は、劣化した巻線絶縁紙の重合度残率ごとに絶縁油温度と絶縁油中水分量と劣化した絶縁紙中水分量とに関する第８マスターカーブをあらかじめ求めておき、この第８マスターカーブを利用して巻線絶縁紙中の水分量を推定することができる。このように、絶縁紙の劣化を考慮して紙中水分量を推定するため、新しい絶縁紙と絶縁油との水分平衡関係を使用する場合と比べて、絶縁紙の紙中水分量の推定誤差を小さくすることができ、電力用変圧器の余寿命の診断精度を高めることができる。
【００１５】
本発明に係る巻線絶縁紙による電力用変圧器の余寿命診断方法で、前記第１４のステップは、前記第１３のステップで補正された前記巻線絶縁紙の重合度残率と、補正前の前記巻線絶縁紙の重合度残率との差が所定の値より小さくなるまで前記第１２のステップおよび前記第１３のステップを繰り返し、前記所定の値より小さくなったときの前記巻線絶縁紙中の水分量と前記巻線絶縁紙の重合度残率とから、前記第７マスターカーブに基づいて、前記電力用変圧器の寿命レベルの寿命損失比を求め、前記第１０のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比との差から前記電力用変圧器の余寿命を診断することが好ましい。この場合、より精度良く、劣化した巻線絶縁紙中の水分量と巻線絶縁紙の重合度残率とを推定することができる。これにより、電力用変圧器の余寿命の診断精度をより高めることができる。
【００１６】
本発明に係る電力用変圧器の余寿命診断方法は、電力用変圧器の絶縁油に含まれる絶縁油中水分量と絶縁油温度とを測定する第１のステップと、あらかじめ水分平衡試験によって得られた電力用変圧器の新品のプレスボードに含まれるプレスボード中水分量と絶縁油中水分量と絶縁油温度とに関する第１マスターカーブに基づいて、前記第１のステップで測定された前記絶縁油中水分量と前記絶縁油温度とから、前記電力用変圧器のプレスボード中の水分量を求める第２のステップと、少なくとも前記電力用変圧器の運転時に記録した絶縁油温度から、前記電力用変圧器の絶縁油最高油温度の履歴とその継続時間とを求めて前記第１のステップの測定時の前記プレスボードの寿命損失比を計算する第３のステップと、あらかじめプレスボードの加熱劣化試験によって得られた初期プレスボード中水分量ごとの寿命損失比とプレスボード中水分量とに関する第２マスターカーブ、および寿命損失比とプレスボードの重合度残率と初期プレスボード中水分量とに関する第３マスターカーブに基づいて、前記第２のステップで求められた前記プレスボード中の水分量と前記第３のステップで計算された前記プレスボードの寿命損失比とから、劣化の指標となる前記プレスボードの重合度残率を求める第４のステップと、あらかじめ求められた劣化したプレスボードの重合度残率ごとの絶縁油温度と絶縁油中水分量と劣化したプレスボードの水分量とに関する第４マスターカーブに基づいて、前記第４のステップで求められた前記プレスボードの重合度残率と前記第１のステップで測定された前記絶縁油中水分量と前記絶縁油温度とから、前記プレスボード中の水分量を補正する第５のステップと、前記第２マスターカーブおよび前記第３マスターカーブに基づいて、前記第５のステップで補正された前記プレスボード中の水分量と前記第３のステップで計算された前記プレスボードの寿命損失比とから、前記プレスボードの重合度残率を補正する第６のステップと、前記第５のステップで補正された前記プレスボード中の水分量と、前記第６のステップで補正された前記プレスボードの重合度残率と、前記第１のステップで測定された前記絶縁油温度とから、前記第４マスターカーブに基づいて前記絶縁油中水分量を補正する第７のステップと、あらかじめ水分平衡試験によって得られた電力用変圧器の新品の巻線絶縁紙に含まれる絶縁紙中水分量と絶縁油中水分量と絶縁油温度とに関する第５マスターカーブに基づいて、前記第７のステップで補正された前記絶縁油中水分量と、前記第１のステップで測定された前記絶縁油温度とから、前記電力用変圧器の巻線絶縁紙中の水分量を求める第８のステップと、少なくとも前記電力用変圧器の運転時に記録した外気温度データ、負荷履歴、および運転時における点検の際に測定した絶縁油温度から、前記電力用変圧器の巻線最高点温度の履歴とその継続時間とを求めて前記第１のステップの測定時の前記巻線絶縁紙の寿命損失比を計算する第９のステップと、あらかじめ巻線絶縁紙の加熱劣化試験によって得られた初期絶縁紙中水分量ごとの寿命損失比と絶縁紙中水分量とに関する第６マスターカーブ、および寿命損失比と巻線絶縁紙の重合度残率と初期絶縁紙中水分量とに関する第７マスターカーブに基づいて、前記第８のステップで求められた前記巻線絶縁紙中の水分量と前記第９のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比とから、劣化の指標となる前記巻線絶縁紙の重合度残率を求める第１０のステップと、あらかじめ求められた劣化した巻線絶縁紙の重合度残率ごとの絶縁油温度と絶縁油中水分量と劣化した絶縁紙中水分量とに関する第８マスターカーブに基づいて、前記第１０のステップで求められた前記巻線絶縁紙の重合度残率と、前記第７のステップで補正された前記絶縁油中水分量と、前記第１のステップで測定された前記絶縁油温度とから、前記巻線絶縁紙中の水分量を補正する第１１のステップと、前記第６マスターカーブおよび前記第７マスターカーブに基づいて、前記第１１のステップで補正された前記巻線絶縁紙中の水分量と前記第９のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比とから、前記巻線絶縁紙の重合度残率を補正する第１２のステップと、前記第１１のステップで補正された前記巻線絶縁紙中の水分量と、前記第１２のステップで補正された前記巻線絶縁紙の重合度残率とから、前記第７マスターカーブに基づいて、前記電力用変圧器の寿命レベルの寿命損失比を求め、前記第９のステップで計算された前記巻線絶縁紙の寿命損失比との差から前記電力用変圧器の余寿命を診断する第１３のステップとを、有することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る電力用変圧器の余寿命診断方法は、絶縁油の油中温度を測定するための温度計の近傍に配置されたプレスボードと絶縁油との間の水分平衡関係を考慮して求めた絶縁紙中水分量を使用して、巻線絶縁紙による電力用変圧器の余寿命を診断するため、電力用変圧器の余寿命の診断精度をさらに高めることができる。
【００１８】
なお、本発明に係るプレスボードまたは巻線絶縁紙による電力用変圧器の余寿命診断方法で、プレスボードや巻線絶縁紙の寿命損失比（熱履歴）を計算したり、プレスボードや巻線絶縁紙の水分量を推定したりするために必要なデータは、絶縁油の定期的な油中水分量や油温度の測定記録や、負荷日誌に記録した負荷履歴、電力用変圧器の運転時に記録した外気温度データ、最寄りの気象観測データ等であり、いずれも比較的容易に入手することができる。また、第１〜第８マスターカーブを得るための水分平衡試験や加熱劣化試験等も、比較的容易に実施することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、絶縁紙の紙中水分量の推定誤差を小さくすることができ、電力用変圧器の余寿命の診断精度を高めることができるプレスボードまたは巻線絶縁紙による電力用変圧器の余寿命診断方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法を示す第１のフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法を示す第２のフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法を示す第３のフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法で使用される第１マスターカーブを示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法で使用される第２マスターカーブを示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法で使用される第３マスターカーブを示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法で使用される第４マスターカーブを示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法で使用される第５マスターカーブを示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法で使用される第６マスターカーブを示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法で使用される第７マスターカーブを示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法で使用される第８マスターカーブを示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法で使用される、変圧器周囲の外気温度変動と負荷による温度上昇とにより巻線最高点温度が変化する様子を表わした説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法で使用される、定格負荷時における変圧器内の絶縁油と巻線温度との関係を示した説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法で使用される、任意負荷時における変圧器内の絶縁油と巻線温度との関係を示した説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法の、実測の最高油温度による補正を行い、実測に近い巻線最高点温度ならびに最高油温度が得られる過程を示した説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法の診断対象の変圧器内部での、絶縁油中水分量、プレスボード中水分量および絶縁紙中水分量の位置関係を示す概略断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法において、絶縁油中水分量の複数個の実測データからプレスボード中水分量を推定するときに、他のデータに比べて乖離の大きいデータを除外する手順を表す説明図である。
【図１８】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法において、絶縁油中水分量の複数個の実測データからプレスボード中水分量を推定するときに、他のデータに比べて乖離の大きいデータを除外する手順を表す説明図である。
【図１９】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法の、絶縁紙の重合度残率と寿命損失比との関係図から決定されたマスターカーブと、求めるべき余寿命との関係を示す説明図である。
【図２０】本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法により推定された変圧器の絶縁紙の重合度残率と、実測された絶縁紙の重合度残率とを比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１乃至図２０は、本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法を示している。
以下、図１乃至図３に示すフローチャートに従って、本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法について説明する。
【００２２】
まず、余寿命診断で使用する電力用変圧器のプレスボードおよび絶縁紙の各種物理量の関係を、マスターカーブとしてあらかじめ求めておく。求めるマスターカーブは、新品のプレスボードに含まれるプレスボード中水分量と絶縁油中水分量と絶縁油温度とに関する第１マスターカーブ、初期プレスボード中水分量ごとの寿命損失比とプレスボード中水分量とに関する第２マスターカーブ、寿命損失比とプレスボードの重合度残率と初期プレスボード中水分量とに関する第３マスターカーブ、劣化したプレスボードの重合度残率ごとの絶縁油温度と絶縁油中水分量と劣化したプレスボードの水分量とに関する第４マスターカーブ、新品の巻線絶縁紙に含まれる絶縁紙中水分量と絶縁油中水分量と絶縁油温度とに関する第５マスターカーブ、初期絶縁紙中水分量ごとの寿命損失比と絶縁紙中水分量とに関する第６マスターカーブ、寿命損失比と巻線絶縁紙の重合度残率と初期絶縁紙中水分量とに関する第７マスターカーブ、および劣化した巻線絶縁紙の重合度残率ごとの絶縁油温度と絶縁油中水分量と劣化した絶縁紙中水分量とに関する第８マスターカーブである。
【００２３】
［第１マスターカーブ：水分平衡試験による新品のプレスボード中水分量と絶縁油中水分量との関係］
新品のプレスボード（重合度残率ＤＰｐｂ＝１００％）、絶縁油および設定した水分量を封入した密閉容器を加熱し、加熱温度が設定温度になり、プレスボード−油間の水分の移動がなくなる状態（水分平衡状態）となった時にプレスボードと絶縁油とを取り出し、それぞれの水分量を測定する。同様な試験を設定温度Ｔｐｂと水分量とを変えて繰り返して行い、プレスボード中水分量Ｗｐｂと絶縁油中水分量Ｗｏとを測定する。こうして得られるプレスボード中水分量Ｗｐｂと絶縁油中水分量Ｗｏとの関係を求めると、図４のような関係が得られる。これを余寿命診断に用いる第１マスターカーブとする。
【００２４】
［第２マスターカーブ：加熱劣化試験による寿命損失比とプレスボード中水分量との関係］
寿命損失比（熱履歴）Ｖｒ’は、プレスボードの加熱劣化試験で得られる加熱温度をθｐｂｉ、その継続時間をｈｐｂｉとすると、次式で求めることができる。
【数１】
0005704965.tif 000002
ここで、ａおよびｂは定数である。
【００２５】
プレスボードの加熱劣化試験を行い、加熱時間内の要所でプレスボードを１つずつ取り出して、プレスボード中水分量Ｗｐｂを測定する。プレスボードを取り出すまでの加熱温度θｐｂｉおよびその継続時間ｈｐｂｉを（１）式に代入し、寿命損失比Ｖｒ’を求める。この寿命損失比Ｖｒ’とプレスボード中水分量Ｗｐｂとの関係を求めると、図５のような関係が得られる。これを余寿命診断に用いる第２マスターカーブとする。
【００２６】
なお、図５の関係から、プレスボード中水分量Ｗｐｂは、寿命損失比Ｖｒ’を用いて、次式に示す１つの式で表すことができる。
【数２】
0005704965.tif 000003
ここで、ａ０’〜ａ３’は初期プレスボード中水分量によって決まる定数（図５より得た回帰式の係数）である。
【００２７】
［第３マスターカーブ：加熱劣化試験による寿命損失比とプレスボードの重合度残率との関係］
プレスボードの加熱劣化試験において、試験を開始する段階で、加熱温度がある値になり水分の移動がなくなる状態（水分平衡状態）となった時にプレスボードを１つ取り出して、プレスボード中の水分量を測定し、これを加熱開始時の初期プレスボード中水分量とする。また、加熱劣化試験の加熱時間内の要所でプレスボードを１つずつ取り出し、平均重合度残率ＤＰｐｂを測定する。
【００２８】
プレスボードを取り出すまでの加熱温度θｐｂｉおよびその継続時間ｈｐｂｉを（１）式に代入し、寿命損失比Ｖｒ’を求める。初期プレスボード中水分量ごとに、この寿命損失比Ｖｒ’と平均重合度残率ＤＰｐｂとの関係を求めると、図６のような関係が得られる。これを余寿命診断に用いる第３マスターカーブとする。
【００２９】
なお、図６の関係から、プレスボードの平均重合度残率ＤＰｐｂｒは、寿命損失比Ｖｒ’を用いて、次式で示される。
【数３】
0005704965.tif 000004
ここで、βｍ’、γｍ’は初期プレスボード中水分量によって決まる定数（図６より得た回帰式の係数）である。
【００３０】
［第４マスターカーブ：水分平衡試験による劣化したプレスボード中水分量と絶縁油中水分量との関係］
劣化したプレスボード、絶縁油および設定した水分量を封入した密閉容器を加熱し，加熱温度が設定温度になり、プレスボード−絶縁油間の水分の移動がなくなる状態（水分平衡状態）となった時にプレスボードと絶縁油とを取り出し、それぞれの水分量を測定する。同様な試験を設定温度Ｔｐｂ、水分量、プレスボードの重合度残率（ＤＰｐｂ＝ＤＰｐｂｋ％）を変えて繰り返して行い、プレスボード中水分量Ｗｐｂと絶縁油中水分量Ｗｏとを測定する。こうして得られるプレスボード中水分量Ｗｐｂと絶縁油中水分量Ｗｏとの関係を求めると、図７のような関係が得られる。これを余寿命診断に用いる第４マスターカーブとする。
【００３１】
なお、図４および図７の関係から、プレスボード中水分量Ｗｐｂは、絶縁油中水分量Ｗｏ、プレスボードの重合度ＤＰｐｂ、温度Ｔｐｂを用いて、次式に示す１つの式で表すことができる。
【数４】
0005704965.tif 000005
ここで、Ａ０’〜Ａ６’は定数（図４および図７より得た回帰式の係数）である。
【００３２】
［第５マスターカーブ：水分平衡試験による新品の絶縁紙中水分量と絶縁油中水分量との関係］
新品の巻線絶縁紙（重合度残率ＤＰ＝１００％）、絶縁油および設定した水分量を封入した密閉容器を加熱し、加熱温度が設定温度になり、絶縁紙−油間の水分の移動がなくなる状態（水分平衡状態）となった時に絶縁紙と絶縁油とを取り出し、それぞれの水分量を測定する。同様な試験を設定温度Ｔｐと水分量とを変えて繰り返して行い、絶縁紙中水分量Ｗと絶縁油中水分量Ｗｏとを測定する。こうして得られる絶縁紙中水分量Ｗと絶縁油中水分量Ｗｏとの関係を求めると、図８のような関係が得られる。これを余寿命診断に用いる第５マスターカーブとする。
【００３３】
［第６マスターカーブ：加熱劣化試験による寿命損失比と絶縁紙中水分量との関係］
寿命損失比（熱履歴）Ｖｒは、巻線絶縁紙の加熱劣化試験で得られる加熱温度をθｉ、その継続時間をｈｉとすると、次式で求めることができる。
【数５】
0005704965.tif 000006
ここで、ａおよびｂは定数である。
【００３４】
巻線絶縁紙の加熱劣化試験を行い、加熱時間内の要所で絶縁紙を１つずつ取り出して、絶縁紙中水分量Ｗを測定する。巻線絶縁紙を取り出すまでの加熱温度θｉおよびその継続時間ｈｉを（５）式に代入し、寿命損失比Ｖｒを求める。この寿命損失比Ｖｒと絶縁紙中水分量Ｗとの関係を求めると、図９のような関係が得られる。これを余寿命診断に用いる第６マスターカーブとする。
【００３５】
なお、図９の関係から、絶縁紙中水分量Ｗは、寿命損失比Ｖｒを用いて、次式に示す１つの式で表すことができる。
【数６】
0005704965.tif 000007
ここで、ａ０〜ａ３は初期絶縁紙中水分量によって決まる定数（図９より得た回帰式の係数）である。
【００３６】
［第７マスターカーブ：加熱劣化試験による寿命損失比と巻線絶縁紙の重合度残率との関係］
巻線絶縁紙の加熱劣化試験において、試験を開始する段階で、加熱温度がある値になり水分の移動がなくなる状態（水分平衡状態）となった時に巻線絶縁紙を１つ取り出して、絶縁紙中の水分量を測定し、これを加熱開始時の初期紙中水分量とする。また、加熱劣化試験の加熱時間内の要所で巻線絶縁紙を１つずつ取り出し、平均重合度残率ＤＰを測定する。
【００３７】
巻線絶縁紙を取り出すまでの加熱温度θｉとその継続時間ｈｉを（５）式に代入し、寿命損失比Ｖｒを求める。初期紙中水分量ごとに、この寿命損失比Ｖｒと平均重合度残率ＤＰとの関係を求めると、図１０のような関係が得られる。これを余寿命診断に用いる第７マスターカーブとする。
【００３８】
なお、図１０の関係から、巻線絶縁紙の平均重合度残率ＤＰｒは、寿命損失比Ｖｒを用いて、次式で示される。
【数７】
0005704965.tif 000008
ここで、βｍ、γｍは初期絶縁紙中水分量によって決まる定数（図１０より得た回帰式の係数）である。
【００３９】
［第８マスターカーブ：水分平衡試験による劣化した絶縁紙中水分量と絶縁油中水分量との関係］
劣化した巻線絶縁紙、絶縁油および設定した水分量を封入した密閉容器を加熱し、加熱温度が設定温度になり、絶縁紙−絶縁油間の水分の移動がなくなる状態（水分平衡状態）となった時に巻線絶縁紙と絶縁油とを取り出し、それぞれの水分量を測定する。同様な試験を設定温度Ｔｐ、水分量、巻線絶縁紙の重合度（ＤＰ＝ＤＰｌ％）を変えて繰り返して行い、絶縁紙中水分量Ｗと絶縁油中水分量Ｗｏとを測定する。こうして得られる絶縁紙中水分量Ｗと絶縁油中水分量Ｗｏとの関係を求めると、図１１のような関係が得られる。これを余寿命診断に用いる第８マスターカーブとする。
【００４０】
なお、図８および図１１の関係から、絶縁紙中水分量Ｗは、絶縁油中水分量Ｗｏと絶縁紙の重合度ＤＰ、温度Ｔｐを用いて、次式に示す１つの式で表すことができる。
【数８】
0005704965.tif 000009
ここで、Ａ０〜Ａ６は定数（図８および図１１より得た回帰式の係数）である。
【００４１】
［変圧器の巻線最高温度部および最高油温度部の寿命損失比］
次に、余寿命を診断する電力用変圧器の巻線最高点温度部および最高油温度部の寿命損失比を求める。まず、変圧器の過去の負荷記録（日時、負荷率等）や、変圧器が設置されている場所に最も近い気象観測地点で観測された外気温度データ、運転時における点検の際に測定した絶縁油温度等を用いて巻線最高点温度および最高油温度を算出する。
【００４２】
図１２に、変圧器周囲の外気温変動と、負荷による巻線最高点温度上昇の関係を示す。図１２に示すように、巻線最高点温度がある一定の温度で継続する時間（以降、「継続時間」と呼ぶ）ｈにおける任意負荷時の巻線最高点温度θ０は、（９）式により求めることができる。
θ０[℃]＝θｔ[℃]＋θＬ[Ｋ]                                    （９）
θ０[℃]：継続時間ｈ[hour]における任意負荷時の巻線最高点温度
θｔ[℃]：継続時間ｈ[hour]における任意負荷時の外気温度
θＬ[Ｋ]：継続時間ｈ[hour]における任意負荷時の巻線最高点温度上昇値
【００４３】
具体的な巻線最高点温度は、図１３に示す定格負荷時の変圧器内部の温度分布と、図１４に示す継続時間ｈにおける任意負荷時の変圧器内部の温度分布との関係から、以下の手順で求めることができる。
１．継続時間ｈにおける負荷率Lf
Ｌｆ[p.u.]＝Ｐx／Ｐn(＝(負荷データ[ｋW]／力率)／変圧器定格容量[ｋVA])  (i)
Ｐx[ｋVA]：継続時間ｈ[hour]における任意負荷時の容量
Ｐn[ｋVA]：定格容量
【００４４】
２．継続時間ｈにおける任意負荷時の負荷損Wcx
Ｗcx[ｋＷ]＝(Lf)２×Ｗcn                                              (ii)
Ｗcn[ｋＷ]：定格負荷時の負荷損（工場試験記録データ引用）
３．継続時間ｈにおける任意負荷時の最高油温度上昇値θoil
（電気学会  電気規格調査会標準規格：JEC-2200-1995「変圧器」参照）
θoil[Ｋ]＝{(Ｗcx＋Ｗfn)／(Ｗcn＋Ｗfn)}０．８×θoiln                (iii)
Ｗfn[ｋＷ]：無負荷損
θoiln[Ｋ]：定格負荷時の最高油温度上昇値(工場試験記録データ引用)
【００４５】
４．定格負荷時の巻線最高点温度−最高油温度間の温度差Δθwmn（図１３参照）
Δθwmn[Ｋ]＝θwn＋εmn(＝15または10)−θoiln                      (iv)
θwn[Ｋ]：定格負荷時の中央部平均巻線温度上昇値
εmn[Ｋ]：巻線最高点温度と抵抗法によって測定される巻線平均温度との差
（油自然循環の場合には15[Ｋ]、油強制循環の場合には10[Ｋ]）
５．継続時間ｈにおける任意負荷時の巻線最高点温度−最高油温度間の温度差Δθwm
（JEC-2200-1995「変圧器」ならびに図１４参照）
Δθwm[Ｋ]＝(Ｌf)１．６×Δθwmn                                      (v)
【００４６】
６．継続時間ｈにおける任意負荷時の巻線最高点温度上昇値θＬ（図１４参照）
θＬ[Ｋ]＝θoil＋Δθwm                                            (vi)
７．継続時間ｈにおける任意負荷時の最高油温度θoilest
θoilest[℃]＝θt＋θoil                                            (vii)
【００４７】
次に、変圧器の巡視の際に記録していた絶縁油の最高油温度を用い、巡視時の最高油温度の記録と推定した最高油温度とを比較して、次式により巻線最高点温度ならびに最高油温度の補正を行う。
θ[℃]＝θ０[℃]＋(θoilmeasav[℃]−θoilestav[℃])              （１０）
θoilh[℃]＝θoilest[℃]＋(θoilmeasav[℃]−θoilestav[℃])      （１１）
θ[℃]：継続時間ｈにおける任意負荷時の補正巻線最高点温度
θ０[℃]：継続時間ｈにおける任意負荷時の巻線最高点温度
θoilh[℃]：継続時間ｈにおける任意負荷時の最高油温度
θoilmeasav[℃]：実測最高油温度
（定期的な巡視により測定される最高油温度記録の年間平均値）
θoilestav[℃]：最高油温度
（（vii）式により得られる毎月の推定最高油温度最大値の年間平均値）
この処理により、図１５に示すような補正が行われ、実際の温度に近い巻線最高点温度および最高油温度の推定を行うことができる。
【００４８】
こうして推定した巻線最高点温度および最高油温度を用い、（５）式および（１）式に代入することにより、巻線最高点温度部および最高油温度部での寿命損失比ＶｒならびにＶｒ’を算出する。また、推定した毎正時の巻線最高点温度および最高油温度を用い、巻線最高点温度の平均温度Ｔaおよび最高油温度の平均温度ＴＨを次式により算出する。
Ｔa[℃]＝（θ(1)＋θ(2)＋θ(3)＋・・・・・・・・・・・＋θ(p)）／p  （１２）
ＴＨ[℃]＝（θoilh (1)＋θoilh(2)＋θoilh(3)＋・・・＋θoilh(q)）／q  （１３）
【００４９】
［絶縁油中水分量から絶縁紙中水分量を推定する手順］
紙中水分量を推定する際、実測した絶縁油中水分量と、その時のダイヤル温度計すなわち最高油温度の値とを基に、絶縁紙中水分量を求めていく。そのため、まず、図４〜図７の第１〜第４マスターカーブを使用して、図１６に示すダイヤル温度計に近い上部プレスボードのプレスボード中水分量を推定し、平均的なプレスボード中水分量を求め、そこから最適な絶縁油中水分量Ｗoを決定する。次に、図１６に示すように、絶縁油中水分量Ｗoは、冷却装置による対流があることから、Ｗoの値のまま巻線部も対流していると考え、図８〜図１１の第５〜第８マスターカーブを使用して、巻線上部の巻線最高点温度部の温度と油中水分量Ｗoとから、最適な紙中水分量Ｗlを求める。
【００５０】
次に、ある地方から撤去した変圧器（Ｎｏ．１〜１１）を例に具体的に説明する。表１〜表３には、１１個の撤去変圧器毎に、ある時期に測定した油中水分Ｗｏの実測値を示すと共に、その実測値に基づいて推定した各数値結果を示す。以下、この表１〜表３の数値結果を参照しながら、本発明の電力用変圧器の余寿命診断の手順について具体的に説明する。
【００５１】
【表１】
0005704965.tif 000010
【００５２】
【表２】
0005704965.tif 000011
【００５３】
【表３】
0005704965.tif 000012
【００５４】
［変圧器の絶縁油中水分量の算出］
電力用変圧器については、日頃から定期的にその絶縁油中水分や絶縁油温度を測定しているから、撤去変圧器についても、そのデータを容易に得ることができる。表１〜表３には、その撤去変圧器毎に、複数回測定したときの油中水分の実測値を示す。
【００５５】
変圧器の余寿命は、変圧器中のプレスボード中水分量やプレスボードの重合度残率が大きく影響するから、絶縁油中水分の実測値からこれらの値を推定する必要があるが、その推定に際し、上部プレスボードの重合度残率ＤＰｐｂは未知であるから、第１番目の手順として新品の残率ＤＰｐｂ＝１００％と仮定して、図４に示すＤＰｐｂ＝１００％のときのプレスボード中水分−油中水分間の水分平衡関係に基づいて、プレスボード中水分量Ｗｐｂ０(i)を求めることとする（ステップ１２）。
【００５６】
ここで、絶縁油中水分量の値には、年間を通じて季節などによる変化があることから、１回の絶縁油中水分量のデータのみを使用した場合には、夏場に測定したデータであれば高めに、冬場に測定したデータであれば低めに偏った値を取り入れて評価することになる。これを回避するために、年間を通して絶縁油中水分量のデータを複数回（ｎ回）測定し、それぞれの絶縁油中水分量から求められたプレスボード中水分量を平均することにより、絶縁油中水分量の季節変化による影響を排除している。
【００５７】
具体的には、図４のグラフに絶縁油中水分の実測値をプロットして、図１７に示すようなグラフを作成する。図１７のグラフ中に例えばＷｏ（５）やＷｏ（６）のように、測定誤差等の理由で他のプレスボード中水分量と比較して乖離の大きいプレスボード中水分量があればそれを除外し、誤差要因を排除する（ステップ１３）。残ったｍ個（ｍ≦ｎ）（図１７では４個）の油中水分の実測値に基づいて求めたプレスボード中水分量から、それらプレスボード中水分量の平均値Ｗｐｂ０を次式により求める（ステップ１４）。
Ｗpb0[％]＝（Ｗpb0(1)＋Ｗpb0(2)＋Ｗpb0(3)＋・・・・＋Ｗpb0(m)）／m
（１４）
【００５８】
具体的には、上記平均値Ｗｐｂ０の季節変化に伴う温度の影響を加味して、絶縁油中水分量Ｗｏを補正する必要がある。その補正は、上記で求めたプレスボード中水分量の平均値Ｗｐｂ０と、（１３）式で求めた最高油温度の平均温度ＴＨとの数値から、図４に基づいて平均温度ＴＨの絶縁油中水分Ｗ０を求める。すなわち、図４は、プレスボード中水分と油中水分との間のＴｐｂ℃の水分平衡曲線を示すマスターカーブであるから、この図４のマスターカーブと上記平均値Ｗｐｂ０の数値とから平均温度ＴＨに該当する絶縁油中水分Ｗｏ（補正値）を求めることができる（ステップ１５）。表１〜表３には、変圧器（Ｎｏ．１〜１１）について、（１３）式で求めた「平均温度ＴＨ」を示す。
【００５９】
変圧器を実測したときのプレスボード中水分量は、上述のとおり、図４から推定することができるが、プレスボード中水分の初期値も変圧器中の紙の劣化に大きく影響するので、余寿命の診断にはその影響をも考慮する必要がある。図５は、プレスボード中水分初期値と寿命損失比の関係を示すマスターカーブである。上から、水分初期値４％、３％、２％、１％のマスターカーブである。また、図６は、プレスボードの平均重合度残率と寿命損失比とのマスターカーブをプレスボード中水分初期値毎に示したものである。
【００６０】
変圧器毎のプレスボードの寿命損失比Ｖｒ´は、表１〜表３に１１個の変圧器の数値を示すように、平均温度ＴＨと継続時間ｈとから、式（１）に基づいて算出することができる。
そこで、（１４）式で求めたプレスボード中水分量の平均値Ｗｐｂ０と上記プレスボードの寿命損失比Ｖｒ’との値を図５にプロットし、両者の交点から、変圧器のプレスボード中水分初期値Ｗｐｂ０’を求めることができる（ステップ１６）。
【００６１】
次に、図６には、プレスボードの平均重合度残率と寿命損失比とのマスターカーブがプレスボード中水分初期値毎に示されているから、この図６に上記算出した寿命損失比Ｖｒ’をプロットすれば、水分初期値Ｗｐｂ０’のときのプレスボードの平均重合度残率を求めることができる（ステップ１７）。
【００６２】
そして、求めた平均重合度残率が図４のマスターカーブ作成時の仮定値である「重合度１００％」と近似していれば、仮定どおり余寿命の診断ができるとして、この手順を終了する。しかし、大きくかけ離れた、例えば４０％の数値であれば、重合度１００％と仮定したことに問題があるとして、重合度１００％の図４を見直すこととする。すなわち、図４のマスターカーブについては、予め重合度を変えた複数種類のものが作成されているから、例えば上記のごとく４０％の数値であれば、４０％の場合のマスターカーブを示す図７を選択し、この図７に基づいて最初から同様の手順を繰り返して、仮定値に近い重合度が得られたときにこの手順を終了する。
【００６３】
この手順のフローについては、図２に示す。プレスボード重合度残率ＤＰｐｂとプレスボード重合度残率の推定値ＤＰｐｂｅとの差が、所定の閾値ΔＤＰｐｂ以下であるか否かにより、次式を使用して、求められたプレスボードの重合度残率の妥当性を判別する（ステップ１８）。
｜ＤＰpb−ＤＰpbe｜＜ΔＤＰpb                                      （１５）
ここでは、ＤＰｐｂ＝１００、ＤＰｐｂｅ＝ＤＰｐｂ１を（１５）式に代入して判別を行う。（１５）式を満足する場合は、プレスボードの重合度残率の推定最終値ＤＰｐｂにＤＰｐｂ１を代入してプレスボードの重合度残率とし、絶縁油中水分量の推定最終値ＷkにＷoを代入して絶縁油中水分量とする（ステップ１９）。図３に示す絶縁紙の重合度残率および絶縁紙中水分量の算出のステップに移行する。（１５）式を満足しない場合は、ｋ＝１とし、プレスボードの重合度ＤＰｐｂにＤＰｐｂｋ（ｋ＝１）を代入して、次の劣化プレスボードによる算出に移行する（ステップ２０）。
【００６４】
測定された絶縁油中水分量Ｗｏ(i)（i＝1〜ｎ）と絶縁油温度Ｔｐｂ(i)、および上部プレスボードの重合度残率ＤＰｐｂ＝ＤＰｐｂｋ[％]を用い、図７に示すＤＰｐｂ＝ＤＰｐｂｋ[％]の時の劣化プレスボード中水分−油中水分間の水分平衡関係に基づいて、プレスボード中水分量Ｗｐｂｋ(i)を求める（ステップ２１）。
【００６５】
図１８に示すように、ｎ個のプレスボード中水分Ｗｐｂｋ(i)を図７のグラフにプロットし、他のプレスボード中水分量と比較して乖離の大きいプレスボード中水分量を除外し、誤差要因を排除することは、上述したとおりである（ステップ２２）。残ったｍ個(ｍ≦ｎ)のプレスボード中水分量から、プレスボード中水分量の平均値Ｗｐｂｋを次式により求める（ステップ２３）。
Ｗpbk[％]＝（Ｗpbk(1)＋Ｗpbk(2)＋Ｗpbk(3)＋・・・・＋Ｗpbk(m)）／m   （１６）
【００６６】
（１６）式で求めたプレスボード中水分量の平均値Ｗｐｂｋと、（１３）式で求めた最高油温度の平均温度ＴＨを用いて、図７の関係に基づいて、絶縁油中水分量Ｗkを求める（ステップ２４）。また、（１６）式で求めたプレスボード中水分量の平均値Ｗｐｂｋと、（１１）式および（１）式で求めた上部プレスボードの寿命損失比Ｖｒ’とを用いて、図５に示す寿命損失比とプレスボード中水分量との関係に基づいて、初期のプレスボード中水分量Ｗｐｂｋ’を求める（ステップ２５）。図６に示す寿命損失比とプレスボード重合度残率との関係から、初期プレスボード中水分量がＷｐｂｋ’の特性カーブを参照し、プレスボードの重合度残率ＤＰｐｂ（ｋ＋１）を求める（ステップ２６）。
【００６７】
次に、（１５）式を用いて、求められたプレスボードの重合度残率の妥当性を判別する（ステップ２７）。ここでは、ＤＰｐｂ＝ＤＰｐｂｋ、ＤＰｐｂｅ＝ＤＰｐｂ（ｋ＋１）を（１５）式に代入して判別を行う。（１５）式を満足する場合は、プレスボードの重合度残率の推定最終値ＤＰｐｂにＤＰｐｂｋを代入してプレスボードの重合度残率とし、絶縁油中水分量の推定最終値Ｗkを絶縁油中水分量とし（ステップ１９）、図３に示す絶縁紙の重合度残率および絶縁紙中水分量の算出のステップに移行する。（１５）式を満足しない場合は、ｋ＝ｋ＋１とし、プレスボードの重合度ＤＰｐｂにＤＰｐｂ（ｋ＋１）を代入して、ステップ２１からステップ２７を繰り返す。
【００６８】
以上により、図３に示すように、（１５）式を満足した時の各値は次のようになる（ステップ２８）。
絶縁油中水分量：Ｗk[ppm]
絶縁油最高油温度の平均温度：ＴＨ[℃]
上部プレスボード中水分量：Ｗｐｂｋ[％]
上部プレスボードの重合度残率：ＤＰｐｂｋ[％]
【００６９】
［プレスボードによる余寿命の診断］
以上の手順により、プレスボードの初期紙中水分量Ｗｐｂｋ’が求められることから、図６に示す寿命損失比とプレスボードの平均重合度残率の関係から、参照すべきマスターカーブが決定される。図１９は巻線絶縁紙の場合を示しているが、プレスボードの場合にも同様に考えられるため、図１９を参照すると、決定されたマスターカーブにおける寿命レベル（図１９中ではＤＰ＝４５％）の寿命損失比をＶ0とすると、（１１）式および（１）式で求めた診断時の寿命損失比Ｖｒ’との差から、診断対象変圧器の余寿命損失比Ｖｒｍを次式で算出することができる。
Ｖｒｍ＝Ｖ0−Ｖｒ’                                              （１７）
【００７０】
診断対象の変圧器が、今後も現在と同じ運転状況で運転されると仮定すれば、診断対象変圧器の余寿命損失比Ｖｒｍは、次式で表すことができる。
Ｖｒｍ＝Σ｛∫exp(ｂθ1i)dh2i｝                                    （１８）
（１８）式が（１７）式と等価となる時が寿命到達点であることから、次式のように表される。
Ｖ0−Ｖr＝exp(ｂθ11)×h21＋exp(bθ12)×ｈ22＋・・・＋exp(ｂθ1n)×ｈ2n 
（１９）
（１９）式の時間の総和を求めた値が余寿命ｈ2iとなり、次式で表される。
ｈ2i＝h21＋ｈ22＋・・・・・・・・・・・・＋ｈ2n                      （２０）
（２０）式から、プレスボードによる変圧器の余寿命を計算することができる。
【００７１】
［変圧器の絶縁紙の重合度残率および絶縁紙中水分量の算出］
ここまでは、変圧器中のプレスボードの平均重合度残率等の推定、およびプレスボードによる余寿命の診断について説明してきたが、変圧器の余寿命の診断では、変圧器中の絶縁紙の平均重合度残率等の推定が必要であるから、以下、変圧器中の絶縁紙の重合度残率等の推定について、具体的に説明する。
【００７２】
手順のフローを図３に示す。変圧器中の絶縁紙の重合度残率等の推定も、基本的には、プレスボードの平均重合度残率等の推定と同様である。電力用変圧器については、日頃から定期的にその絶縁油中水分や絶縁油温度を測定しているため、絶縁油中水分としてその実測値の平均値を使用する。プレスボードの場合と同様に、図８のマスターカーブから、巻紙絶縁中水分量Ｗを求めることができるが、巻線絶縁紙の重合度残率ＤＰは、プレスボードの場合と同様に、その値が未知のために、新品の残率ＤＰ＝１００％と仮定して、図８に示すＤＰ＝１００％のときの絶縁紙中水分−油中水分間の水分平衡曲線に基づいて、紙中水分量Ｗを求めることができる（ステップ２９）。表１〜表３には、変圧器（Ｎｏ．１〜１１）について、（１２）式で求めた「平均温度Ｔａ」を示す。
【００７３】
巻線絶縁紙中の水分量の初期値は、変圧器中の絶縁紙の劣化に大きく影響するので、余寿命の診断にはその影響をも考慮する必要がある。図９は、絶縁紙中水分初期値と寿命損失比の関係を示すマスターカーブである。上から、水分初期値４％、３％、２％、１％のマスターカーブである。また、図１０は、巻線絶縁紙の平均重合度残率と寿命損失比とのマスターカーブを絶縁紙中水分初期値毎に示したものである。
【００７４】
変圧器毎の巻線絶縁紙の寿命損失比Ｖｒは、表１〜表３に１１個の変圧器の数値を示すように、平均温度Ｔａと継続時間ｈとから、式（５）に基づいて算出することができる。
そこで、図８で求めた紙中水分量Ｗと上記巻線絶縁紙の寿命損失比Ｖｒとの値を図９にプロットし、両者の交点から、変圧器の初期の紙中水分量Ｗ０’を求める（ステップ３０）。
【００７５】
次に、図１０には、巻線絶縁紙の平均重合度残率と寿命損失比とのマスターカーブが初期紙中水分量毎に示されているから、この図１０に上記算出した寿命損失比Ｖｒをプロットすれば、水分初期値Ｗ０’のときの巻線絶縁紙の平均重合度残率ＤＰ1を求めることができる（ステップ３１）。
【００７６】
そして、求めた平均重合度残率が図８のマスターカーブ作成時の仮定値である「重合度１００％」と近似していれば、仮定どおり余寿命の診断ができるとして、この手順を終了する。しかし、大きくかけ離れた、例えば４０％の数値であれば、重合度１００％と仮定したことに問題があるとして、重合度１００％の図８を見直すこととする。すなわち、図８のマスターカーブについては、予め重合度を変えた複数種類のものが作成されているから、例えば上記のごとく４０％の数値であれば、４０％の場合のマスターカーブを示す図１１を選択し、この図１１に基づいて最初から同様の手順を繰り返して、仮定値に近い重合度が得られたときにこの手順を終了する。
【００７７】
この手順については、まず、絶縁紙の重合度残率ＤＰと絶縁紙の重合度残率の推定値ＤＰeとの差が、所定の閾値ΔＤＰ以下であるか否かにより、次式を使用して、求められた絶縁紙の重合度残率の妥当性を判別する（ステップ３２）。
｜ＤＰ−ＤＰe｜＜ΔＤＰ                                            （２１）
ここでは、ＤＰ＝１００、ＤＰe＝ＤＰ1を（２１）式に代入して判別を行う。（２１）式を満足する場合は、絶縁紙の重合度残率の推定最終値ＤＰにＤＰ1を代入して絶縁紙の重合度残率とし、絶縁紙中水分量の推定最終値としてＷを代入して絶縁紙中水分量とし、これらの値を絶縁紙の重合度残率および絶縁紙中水分量の最終的な推定値とする（ステップ３３）。（２１）式を満足しない場合は、ｌ＝１とし、絶縁紙の重合度ＤＰにＤＰl（ｌ＝１）を代入して、次の劣化紙による算出に移行する（ステップ３４）。
【００７８】
絶縁油中水分量Ｗkと、（１２）式で求めた巻線最高点温度部の平均温度Ｔa、および巻線上部絶縁紙の重合度残率ＤＰ＝ＤＰl[％]を用いて、図１１に示すＤＰ＝ＤＰl[％]の時の劣化絶縁紙中水分−油中水分間の水分平衡関係に基づいて、巻線上部絶縁紙中水分量Ｗlを求める（ステップ３５）。
【００７９】
求めた紙中水分量Ｗlと、（１０）式および（５）式で求めた巻線上部絶縁紙の寿命損失比Ｖｒとを用いて、図９に示す寿命損失比と紙中水分量との関係に基づいて、初期の紙中水分量Ｗl’を求める（ステップ３６）。図１０に示す寿命損失比と絶縁紙重合度残率との関係から、初期紙中水分量がＷl’の特性カーブを参照し、絶縁紙の重合度残率ＤＰ(l+1)を求める（ステップ３７）。
【００８０】
次に、（２１）式を用いて、求められた絶縁紙の重合度残率の妥当性を判別する（ステップ３８）。ここでは、ＤＰ＝ＤＰl、ＤＰe＝ＤＰ(l+1)を（２１）式に代入して判別を行う。（２１）式を満足する場合は、絶縁紙の重合度残率の推定最終値ＤＰにＤＰlを代入して絶縁紙の重合度残率とし、絶縁紙中水分量の推定最終値ＷにＷｌを代入して絶縁紙中水分量とし、これらの値を絶縁紙の重合度残率および絶縁紙中水分量の最終的な推定値とする（ステップ３９）。（２１）式を満足しない場合は、ｌ＝ｌ＋１とし，絶縁紙の重合度ＤＰにＤＰ(l+1)を代入して、ステップ３５からステップ３８を繰り返す。
【００８１】
以上により、（２１）式を満足した時の各値は次のようになる（ステップ４０）。
絶縁油中水分量：Ｗk[ppm]
巻線最高点温度の平均温度：Ｔa[℃]
巻線上部絶縁紙の紙中水分量：Ｗ[％]
巻線上部絶縁紙の絶縁紙重合度残率：ＤＰl[％]
【００８２】
［巻線絶縁紙による余寿命の診断］
以上の手順により、巻線上部絶縁紙の初期紙中水分量Ｗl’が求められることから、図１０に示す寿命損失比と絶縁紙重合度残率の関係から、参照すべきマスターカーブが決定される。図１９に示すように、そのマスターカーブにおける寿命レベル（図１９中ではＤＰ＝４５％）の寿命損失比をＶ0とすると、（５）式で求めた診断時の寿命損失比Ｖｒとの差から、診断対象変圧器の余寿命損失比Ｖｒｍを次式で算出することができる。
Ｖｒｍ＝Ｖ0−Ｖｒ                                                （２２）
診断対象の変圧器が、今後も現在と同じ運転状況で運転されると仮定すれば、（１８）式〜（２０）式を使用して、巻線絶縁紙による変圧器の余寿命を計算することができる。
【００８３】
［絶縁油中水分量の推定ならびに変圧器の絶縁紙の重合度残率および絶縁紙中水分量の算出］
ここまで、変圧器中のプレスボードの平均重合度残率等の推定およびプレスボードによる余寿命の診断、ならびに、変圧器中の巻線絶縁紙の平均重合度残率等の推定および巻線絶縁紙による余寿命の診断について説明してきた。ここで、より実勢にあった余寿命の診断を行うためには、実測した絶縁油中水分ではなく、油温の影響を加味した絶縁油中水分Ｗｋを使用して巻線絶縁紙中の水分量および平均重合度残率の推定を行うことが望ましい。
【００８４】
油中水分を正確に求めるためには、油中水分に影響を与えるプレスボード中の水分量を求めることが望ましい。プレスボード中水分量は油温の影響を受けているが、油中温度を測定する温度計がプレスボードの上部近傍に配置されていることから、実測された油中温度を使用することにより、油温の影響を加味したプレスボード中の水分量を求めることができる。このプレスボード中水分量から求められた油中水分は、変圧器中を還流しているため、巻線絶縁紙の水分量の算出にあたって使用することができる。以下、油温の影響を加味した絶縁油中水分の推定、ならびに、巻線絶縁紙の重合度残率等の推定について、具体的に説明する。
【００８５】
手順のフローを図１〜図３に示す。まず、油温の影響を加味したプレスボード中水分量は、図１および図２に示すフローにより求めることができる。求められたプレスボード中水分量および重合度残率と、測定された絶縁油温度とから、第４マスターカーブに基づいて実測の絶縁油中水分を補正する。これにより、油温の影響を加味した絶縁油中水分Ｗｋを求めることができる。求められた絶縁油中水分量を使用して、図３に示すフローに従って、実勢にあった巻線絶縁紙中の水分量および平均重合度残率を推定することができる。
こうして、変圧器（Ｎｏ．１〜１１）について求めた紙中水分量および平均重合度残率を、それぞれ表１〜表３の「紙中水分Ｗ」および「平均重合度残率ＤＰ」に示す。
【００８６】
［余寿命の診断］
以上の手順により、巻線上部絶縁紙の初期紙中水分量Ｗl’が求められることから、図１０に示す寿命損失比と絶縁紙重合度残率の関係から、参照すべきマスターカーブが決定される。図１９に示すように、そのマスターカーブにおける寿命レベル（図１９中ではＤＰ＝４５％）の寿命損失比をＶ0とすると、（１０）式および（５）式で求めた診断時の寿命損失比Ｖｒとの差から、診断対象変圧器の余寿命損失比Ｖｒｍを（２２）式で算出することができる。診断対象の変圧器が、今後も現在と同じ運転状況で運転されると仮定すれば、（１８）式〜（２０）式を使用して、変圧器の余寿命を計算することができる。
ここで、変圧器（Ｎｏ．１〜１１）について求めた変圧器の余寿命を、表１〜表３の「余寿命年数」に示す。
【００８７】
表１に示す撤去変圧器（Ｎｏ．１〜１１）について、本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法により求められた絶縁紙の重合度残率（推定値）と、実測された絶縁紙の重合度残率（実測値）とを比較した結果を、図２０に示す。図２０に示すように、本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法による推定値は、従来のＣＯ２＋ＣＯの劣化指標生成物による推定値や、特許文献１に記載の新紙の水分平衡関係図から求めた推定値と比較して、実測値からの乖離幅が小さい。このため、本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法によれば、高精度で変圧器の余寿命を求めることができるといえる。
【００８８】
このように、本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法は、プレスボードや絶縁紙の劣化を考慮して紙中水分量を推定するため、新しいプレスボードや絶縁紙と絶縁油との水分平衡関係を使用する場合と比べて、プレスボード中水分量や絶縁紙の紙中水分量の推定誤差を小さくすることができ、電力用変圧器の余寿命の診断精度を高めることができる。
【００８９】
ステップ２７およびステップ３８で、補正後と補正前のプレスボードおよび巻線絶縁紙の重合度残率の差が所定の値より小さくなるまで計算を繰り返すため、より精度良く、絶縁油中水分量、劣化した巻線絶縁紙中の水分量および巻線絶縁紙の重合度残率を推定することができる。これにより、電力用変圧器の余寿命の診断精度をさらに高めることができる。
【００９０】
本発明の実施の形態の電力用変圧器の余寿命診断方法は、例えば、プログラム化してＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されものを、コンピュータにインストールし、必要なデータを取込んで演算させることにより、診断対象変圧器の絶縁紙の劣化状態および余寿命を診断することができる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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