(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂、絶縁紙、金属を含む複合材で構成される筒状のコイルを有する変圧器において、
前記コイルの端面近傍で、かつ、前記コイルの周方向の所定の長さをΔＬとすると前記コイルの肉厚Ｗの変化量ΔＷ／ΔＬの絶対値が、前記コイルの周方向全体の該肉厚Ｗの変化量の平均値より大きい箇所で、前記複合材の特性を計測し、該計測の値を用いて前記変圧器の余寿命を診断する
ことを特徴とする変圧器の余寿命診断法。
【請求項２】
前記複合材の特性は、温度、歪、赤外吸収のうち少なくともいずれかである
ことを特徴とする請求項１に記載の変圧器の余寿命診断法。
【請求項３】
前記コイルの端面の複合材の試験材を用いて、冷熱サイクル試験を実施し、前記冷熱サイクル試験での前記複合材の特性の経時変化を計測し、その計測結果をデータベースに格納するととともに、前記複合材の劣化疲労モデルを構築する
ことを特徴とする請求項１に記載の変圧器の余寿命診断法。
【請求項４】
前記計測の履歴と熱応力解析と前記複合材の劣化疲労モデルとに基づいて前記特性が許容値外となる部位を特定する
ことを特徴とする請求項３に記載の変圧器の余寿命診断法。
【請求項５】
前記コイルの両側にある端面のうち少なくともいずれかの端面で、前記複合材の特性を計測する
ことを特徴とする請求項１に記載の変圧器の余寿命診断法。
【請求項６】
前記計測の箇所は、前記コイルを支持する支持部と前記コイルとの間に装着された緩衝材の近傍である
ことを特徴とする請求項１に記載の変圧器の余寿命診断法。
【請求項７】
前記複合材の特性を計測する計測機器を、前記コイルを支持する支持部と前記コイルとの間に装着された緩衝材に組み込む
ことを特徴とする請求項１に記載の変圧器の余寿命診断法。
【請求項８】
前記変圧器は、モールド変圧器である
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項である変圧器の余寿命診断法。
【請求項９】
樹脂、絶縁紙、金属を含む複合材で構成される筒状のコイルを有する変圧器の余寿命を診断するに際し、前記コイルの端面近傍で、かつ、前記コイルの周方向の所定の長さをΔＬとすると前記コイルの肉厚Ｗの変化量ΔＷ／ΔＬの絶対値が、前記コイルの周方向全体の該肉厚Ｗの変化量の平均値より大きい箇所に配置された、前記複合材の特性を計測する計測機器を備え、前記計測機器の計測値を用いて前記変圧器の余寿命を診断する
ことを特徴とする変圧器の余寿命診断装置。
【請求項１０】
前記計測機器は、前記コイルの両側にある端面のうち少なくともいずれかの端面で、前記複合材の特性を計測する
ことを特徴とする請求項９に記載の変圧器の余寿命診断装置。
【請求項１１】
樹脂、絶縁紙、金属を含む複合材で構成される筒状のコイルを有する変圧器の余寿命を診断するに際し、前記コイルの端面近傍で、かつ、前記コイルの周方向の所定の長さをΔＬとすると前記コイルの肉厚Ｗの変化量ΔＷ／ΔＬの絶対値が、前記コイルの周方向全体の該肉厚Ｗの変化量の平均値より大きい箇所に配置された、前記複合材の特性を計測する計測機器と、
前記計測機器の計測値を用いて前記変圧器の余寿命を診断する余寿命診断装置と、を有することを特徴とする変圧器の余寿命診断システム。
【請求項１２】
前記複合材の特性は、温度、歪、赤外吸収のうち少なくともいずれかである
ことを特徴とする請求項１１に記載の変圧器の余寿命診断システム。
【請求項１３】
前記余寿命診断装置は、前記コイルの端面の複合材の試験材を用いた冷熱サイクル試験での前記複合材の特性の経時変化の計測結果に基づく、前記複合材の劣化疲労モデルを記憶するデータベースを有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の変圧器の余寿命診断システム。
【請求項１４】
前記余寿命診断装置は、前記計測の履歴と熱応力解析と前記複合材の劣化疲労モデルとに基づいて前記特性が許容値外となる部位を特定する
ことを特徴とする請求項１３に記載の変圧器の余寿命診断システム。
【請求項１５】
前記計測機器は、前記コイルの両側にある端面のうち少なくともいずれかの端面で、前記複合材の特性を計測する
ことを特徴とする請求項１１に記載の変圧器の余寿命診断システム。
【請求項１６】
前記計測の箇所は、前記コイルを支持する支持部と前記コイルとの間に装着された緩衝材の近傍である
ことを特徴とする請求項１１に記載の変圧器の余寿命診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器の余寿命診断法、余寿命診断装置および余寿命診断システムに関する
【背景技術】
【０００２】
モールド変圧器は、省メンテナンス性に優れ、今後、適用範囲の拡大が期待されている。適用範囲拡大の例としては、寒冷、高温、乾燥、湿気他の、通常とは異なる特殊な環境での設置が挙げられる。この様な特殊な環境に設置しても、モールド変圧器を通常環境化における信頼性と同等の信頼性を維持する必要がある。
【０００３】
さらに、余寿命診断により、製品取り換え時期を精度よく予測可能となれば、不具合が発生する直前に製品を取り換えられるので、変圧器の取り換え費用も含めた保守コストを削減可能となる。さらには特殊環境化での変圧器の信頼性の向上にもつながる。大容量器では、一台あたりの製品価格が高く、置き換えコスト削減による効果は大きいため、高精度な余寿命診断技術が重要となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２４３４７１号公報
【特許文献２】特開２００７−２８５９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
変圧器の余寿命診断にて、変圧器全箇所の特性測定では、予防保全にかかるコストが大きくなる可能性がある。また、通常実施されている熱劣化の予防保全のみを考慮すると、寿命を過大評価する可能性がある。 
【０００６】
特許文献１は、モールドコイルの応力を測定するため、モールドコイル表面に孔を有する金属薄膜が接着されている。金属薄膜に繰り返し応力が作用すると、孔の周囲に応力が集中する。金属薄膜を、製品全体に均一に配置すると、特性測定のためのコストが大となる可能性がある。
【０００７】
特許文献２は、高分子材料の劣化の程度を診断する方法であり、被診断の高分子材料に２種類の単一波長光をそれぞれ照射し各波長に対する反射率を求め、被高分子材料の反射率が軌跡線上のどの位置にあるかを調べることにより劣化程度を判定する。該診断方法は熱劣化のみを考慮しているため、寿命を過大評価する可能性がある。
【０００８】
特に、従来の熱劣化のみをベースとする余寿命診断では、変圧器を構成する樹脂／絶縁紙／金属の複合材において温度差が発生する場合、線膨張係数の違いで発生する熱応力を考慮できず、余寿命の誤差が大きくなる恐れがある。
【０００９】
本発明は、前記の課題を解決するための発明であって、予防保全に係るコストを低減することができる変圧器の余寿命診断法、余寿命診断装置および余寿命診断システム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】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明の変圧器の余寿命診断法は、樹脂、絶縁紙、金属を含む複合材で構成される筒状のコイルを有する変圧器において、コイルの端面近傍で、かつ、コイルの周方向の所定の長さをΔＬとするとコイルの肉厚Ｗの変化量ΔＷ／ΔＬの絶対値が、コイルの周方向全体の該肉厚Ｗの変化量の平均値より大きい箇所で、複合材の特性を計測し、該計測の値を用いて変圧器の余寿命を診断することを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、予防保全に係るコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】モールド変圧器の構成を示す斜視図およびその一部を示す部分断面図である。
【図２】実施形態に係る計測機器の設置位置と試験材を示す図であり、（ａ）は、コイル端面の所定位置に計測機器を設置した場合を示す図であり、（ｂ）は試験材の切り出し部分を示す図である。
【図３】試験材の冷熱サイクル試験の試験結果を示す図である。
【図４】冷熱サイクル試験の一例を示す図である。
【図５】余寿命診断法の処理フローを示す図である。
【図６】余寿命診断装置の構成を示す図である。
【図７】計測値履歴の一例を示す図である。
【図８】熱応力解析による応力集中箇所を示す図であり、（ａ）はＦＥＭ解析で用いた１次側コイルの形状、（ｂ）はコイル内部の応力集中箇所の解析結果である。
【図９】計測機器の設置位置を示す図である。
【図１０】応力緩衝材近傍の詳細図であり、計測機器の設置位置を示す図である。
【図１１】計測機器の設置位置の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、モールド変圧器の構成を示す斜視図およびその一部を示す部分断面図である。モールド変圧器は、内側から鉄心３と、この鉄心３に巻装され、電流を出力する巻線導体が複数巻かれて形成される２次側コイル２と、２次側コイル２の外周に巻装され、電流を入力する巻線導体が複数巻かれて形成される１次側コイル１と、これらを支持する筐体支持部４とで概略構成されている。なお、１次側コイル１は高電圧側コイルであり、２次側コイル２は低電圧側コイルである。
【００１４】
１次側コイル１と２次側コイル２は、図１の断面図に示すように、鉄心３の外周に複数巻回された巻線導体５同士の層間に絶縁シート６が配置され、更に、その周囲が、絶縁シート６とは熱膨張係数が異なるエポキシ樹脂などのモールド樹脂７で一体にモールドされて構成されている。尚、絶縁シート６は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製などの有機絶縁シートからなる。
【００１５】
このように構成されたモールド変圧器では、硬化温度から室温まで冷却した際に熱応力が大きくなりクラックの発生が懸念される部位に、巻線導体５と接しておらず、かつ、巻線導体５から鉄心３の軸方向に対して平行に伸びている絶縁シート６の端部とモールド樹脂７がある。
【００１６】
ここで、クラックとは、成形されたモールド樹脂７にひび割れが入ることであり、熱応力とは、拘束されている物体に熱変化が加わったときに生じる内力のことである。拘束のない物体の場合は、熱変化が加わったときに自由膨張、或いは自由収縮する。しかし、物体が拘束されていると、この変形を妨げるように熱応力が発生する。
【００１７】
近年、絶縁材として低コストで線膨張係数が樹脂と大きく異なる絶縁紙を利用することが多くなってきた。このため、従来課題となっていなかった冷熱サイクル時に樹脂との線膨張率の差により発生するクラック耐性を向上する必要がでてきた。そこで、本実施形態では、図２に示す試験材で樹脂強度を調査した。
【００１８】
図２は、実施形態に係る計測機器の設置位置と試験材を示す図であり、（ａ）は、コイル端面の所定位置に計測機器を設置した場合を示す図であり、（ｂ）は試験材の切り出し部分を示す図である。図２（ａ）において、１次側コイル１において、１ａ，１ｂは１次側コイル１のコイル端面であり、１ｃは１次側コイル１のコイル側面である。
【００１９】
ここで、本実施形態の特徴は、図２に示すように、評価対象機器の変圧器において、部材の物理量の変化を、後記する評価法により所定の位置に計測機器８（例えば、温度センサ、歪センサ）を置くと有効であることを見出した。例えば、図２（ａ）に示すように、コイル端面１ａの所定位置である。その所定位置を見出すために、試験材１０による基礎特性実験を実施した。なお、評価対象機器の変圧器は、温度サイクルが発生する環境に置かれている。
【００２０】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の部分を切り出して拡大表示した試験材１０である。切り出す試験材１０としては、最低限、モールド樹脂７の絶縁材、絶縁シート６の絶縁紙、巻線導体５の金属で構成されていればよい。このように、変圧器のコイルの構成材である絶縁材、絶縁紙、金属の複合材を含む構造を切りだした試験材１０を用いて、冷熱サイクル試験を実施した。冷熱サイクル試験の際、絶縁シート６のうち先端部６ａは、熱応力がかかり易い位置として検討した。
【００２１】
図３は、試験材の冷熱サイクル試験の試験結果を示す図である。図４は、冷熱サイクル試験の一例を示す図である。前記したように、コイルを構成する巻線導体５の周りには絶縁紙、その周りに樹脂材がある。このとき、試験材１０に温度サイクル（冷熱サイクル）を与える。巻線導体５および樹脂に比べて、絶縁紙の線膨張係数が小さいため、熱応力が発生する。
【００２２】
図３の横軸は冷熱サイクル数、縦軸は樹脂強度である。冷熱サイクル試験は、複合材である試験材１０と、試験材１０と同じ形状・同じ大きさの樹脂単独の試験材も実施している。樹脂強度は、一定の冷熱サイクル試験間隔にて、恒温装置内に複数ある試験材の一つを取り出し、これの引張り試験で破壊するときの強度（破壊強度）から算出した。冷熱サイクル試験では、恒温器に試験材１０を入れ、図４に示す温度履歴に制御する。なお、余寿命は、図２にて樹脂強度がある一定値以下（例えば、樹脂強度が１／２ｐ.ｕ.以下）となる冷熱サイクルから余寿命を見積もる。
【００２３】
図２から、試験サイクルが大きくなるにつれ、樹脂の強度が小さくなることが分かった。さらに樹脂単独の方が、劣化スピードが小さくなることがわかる。このように試験材１０での材料特性（例えば、温度、歪、赤外吸収（ＩＲ）、部分放電、形状、質量、抵抗）の 経時変化を温度センサ、歪センサ、赤外吸収計測装置、部分放電計測装置、光センサ、水晶振動質量分析装置、抵抗計で計測し、特に破壊強度・歪と冷熱サイクル数（試験回数）の関係を余寿命診断装置１００（図６参照）のデータベース１２０（記憶部）に格納する。
【００２４】
なお、赤外吸収とは、試料に赤外線をあて吸収された赤外吸収スペクトルを計測することによって定性を行う分析方法のひとつである。光センサとは、光によって物の大きさや、長さなどの物理量、位置や段差、変位、外観を検知する機器である。検知する方法として、光を反射する反射型フォトセンサを用いるとよい。
【００２５】
試験材１０での材料特性（例えば、温度、歪、赤外吸収（ＩＲ）、部分放電、形状、質量、抵抗）を得るには、取得するためのコスト（費用）を考慮するとよい。すなわち、計測に係るコストの順で計測装置を順番づけると、例えば、水晶振動質量分析装置、光センサによる精密計測装置、部分放電計測装置となる。計測費用を含め低コストと高コストの計測の関係と、冷熱サイクルに伴う強度劣化の関係を予め調べることで、低コストのみの計測で、高コストの計測を近似的に見積ることができる。
【００２６】
ここで、図２（ａ）に示すように、１次側コイル１は、筒状コイル形状であり、コイルの肉厚Ｗの変化分ΔＷを周方向Ｌの所定長さΔＬで割った値であるΔＷ／ΔＬを、肉厚の変化量と呼ぶ。熱応力計算により、肉厚の変化量ΔＷ／ΔＬの絶対値（｜ΔＷ／ΔＬ｜）が、周方向全体での平均値より大きい箇所で、クラック耐性が低減することが判明した。
【００２７】
なお、解析条件には、巻線導体５（例えば、アルミニウム、銅）、絶縁シート６、モールド樹脂７の熱膨張係数を代入した。周方向全体での平均値とは、全周をＬallとすると、Ｎ箇所（Ｎ＝Ｌall／ΔＬ）のΔＷ／ΔＬの絶対値の積算をＮで除算した値となる。また、１次側コイル１が円筒状で、かつ、コイルの肉厚Ｗが同一の場合は、ΔＷがゼロとなり、この場合、肉厚の変化量ΔＷ／ΔＬはゼロとなる。
【００２８】
また、応力計算では、肉厚の変化量ΔＷ／ΔＬの絶対値が、周方向全体の平均値より大きい場合の方が、小さい場合に比べて、冷熱サイクルで発生する残留熱応力が大きかった。すなわち、コイルが膨らんでいる状態の方が、残留熱応力が大きいことを意味している。
【００２９】
このため、図２（ａ）に示すように、肉厚の変化量ΔＷ／ΔＬの絶対値が、周方向全体の平均値より大きい箇所に材料特性を評価する計測機器８（例えば、温度センサ、歪センサ）を設置するとよい。その箇所での温度、歪を境界条件として、変圧器全体の熱応力解析を実施し、熱応力が最大となる部位を、余寿命診断装置１００（図６参照）により導出する。
【００３０】
図５は、余寿命診断法の処理フローを示す図である。余寿命診断法は、３ステップに大きく分けられる。
ステップＳ１：冷熱サイクル試験での複合材の材料特性の経時変化を計測し、その結果をデータベース１２０（図６参照）に格納する。材料特性としては、温度、歪、強度（破壊強度）、赤外吸収（ＩＲ）、部分放電、形状、質量、抵抗がある。また、材料特性の経時変化に基づく劣化疲労モデルを、データベース１２０に格納する。劣化疲労モデルとしては、冷熱サイクルに対する材料特性の変化がある。
【００３１】
疲労劣化については、繰り返し応力による疲労破壊現象が挙げられる。長期試験が可能な場合にはクリープ試験等を実施するが、短期的に予測することも可能であり、Baskuin則、Coffin-Manson則がある。Baskuin則は特に高サイクル疲労とよばれる、破壊応力よりも低い領域でかつ長期にわたってサイクルが繰り返される場合に適用される。Baskuin則は次式で表わされる。
Δσ・Ｎα＝Ｅ・Ｃ                                        ・・・・（１）
ここで、Δσは繰り返し応力の大きさ、Ｎは破壊に至るサイクル数、Ｅは弾性率、αとＣは物質に固有の定数である。
通常、変圧器の使われ方としてまた周囲の温度環境からして、１日で異種材料界面部分での応力が働くと考えられる。そこで、これを計測もしくは計算しておけば、Ｎを求めることができる。
【００３２】
ステップＳ２：肉厚の変化量ΔＷ／ΔＬの絶対値（｜ΔＷ／ΔＬ｜）が周方向全体の平均値以上となる箇所で、材料特性を計測する。その計測結果の履歴と、ステップＳ１でのデータベース１２０に記憶されている履歴と熱応力解析に基づいて、破壊強度が許容値以下となる部位を特定し、余寿命、応力・耐クラック性が低い箇所を、表示部に表示する。
ステップＳ３：特定された特定箇所と余寿命を、オンラインで設計部署に送信し、製品・設計にフィードバックする。
【００３３】
図６は、余寿命診断装置の構成を示す図である。余寿命診断装置１００は、処理部１１０、データベース１２０、入力部１３０、表示部１４０、通信部１５０を有する。余寿命診断装置１００は、評価対象機器２００および設計部署サーバ３００とネットワークＮＷを介して接続されている。評価対象機器２００には、図２に示す計測機器８が設置されており、通信部９を介して、計測値が所定時間ごとに余寿命診断装置１００に送信される。
【００３４】
入力部１３０は、キーボードやマウスなどのコンピュータに指示を入力するための装置であり、プログラムの起動などの指示を入力する。表示部１４０は、ディスプレイなどであり、余寿命診断装置１００による処理の実行状況や実行結果などを表示する。通信部１５０は、他の装置と各種データやコマンドを交換する。
【００３５】
処理部１１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）であり、メモリに格納される各種プログラムを実行する。データベース１２０は、外部記憶装置であり、余寿命診断装置１００が処理を実行するための各種データを保存する。
【００３６】
データベース１２０には、冷熱サイクル試験の破壊強度データ１２１、冷熱サイクル試験の材料特性データ１２２、計測機器８からの計測値履歴１２３が記憶されている。材料特性データ１２２とは、例えば、冷熱サイクルと歪との関係、冷熱サイクルと温度との関係を示す。
【００３７】
処理部１１０には、ＦＥＭ（有限要素法）を用いた熱応力解析部１１１と、破壊強度データ１２１、材料特性データ１２２、計測装置からの計測値履歴１２３とに基づいて余寿命を算出する余寿命算出部１１２と、余寿命算出部１１２での算出結果に基づいて耐クラック性低減部位を抽出する部位抽出部１１３と、抽出した部位の結果を表示部１４０に表示する表示出力部１１４と、入力部１３０からデータ送信指示を受けると、抽出した部位の結果についてのデータを設計部署サーバ３００に送信するデータ送信部１１５を有している。
【００３８】
熱応力解析部１１１は、計測機器からの計測値履歴１２３を境界条件に、変圧器全体の熱応力解析を実施し、応力が最大となる部位を抽出する。余寿命算出部１１２は、例えば、材料特性データ１２２に基づき計測された歪量から冷熱サイクル数を算出し、破壊強度データ１２１に基づき、算出された冷熱サイクル数に対応する破壊強度から、破壊強度の許容値までの部位の余寿命を算出する。
【００３９】
図７は、計測値履歴の一例を示す図である。図７は、評価対象機器２００の計測値履歴の冷熱サイクル環境での現在までの温度履歴を示す。
【００４０】
図８は、熱応力解析による応力集中箇所を示す図であり、（ａ）はＦＥＭ解析で用いた１次側コイルの形状、（ｂ）はコイル内部の応力集中箇所の解析結果である。応力集中箇所は、絶縁シート６の上部端部である。また、余寿命予測の年数（例えば、１０年）が表示される。これにより、熱劣化のみを考慮する従来法に比べ、余寿命予測を高精度化できる。なお、符号１１は解析時に用いる比較対象の基準面である。
【００４１】
図６に戻り、データ送信部１１５は、入力部１３０からデータ送信指示を受けると、抽出した部位の結果、すなわち耐クラック性が低い箇所と余寿命などの保守の情報を設計部署サーバ３００に送信する。これにより、予防保全に係る保守での課題を、設計・製造にリアルタイムでフィードバックできる。また、検査員が、予防保全のために現地に出向く必要がなくなり、保守コストが低減できる。
【００４２】
（計測機器の設置位置）
図２（ａ）では、コイルの肉厚の変化量ΔＷ／ΔＬの絶対値が、周方向全体の平均値より大きい箇所に材料特性を評価する計測機器８（例えば、温度センサ、歪センサ）を設置することを示したが、さらに具体例を説明する。
【００４３】
図９は、計測機器の設置位置を示す図である。図１０は、応力緩衝材近傍の詳細図であり、計測機器の設置位置を示す図である。１次側コイル１および２次側コイル２は、ゴム材などの応力緩衝材１３を介して筐体支持部４で支持される。その際に、応力緩衝材１３の近傍で、１次側コイル１のコイル端面１ｂに計測機器８を設置するとよい。
【００４４】
図１１は、計測機器の設置位置の他の例を示す図である。図１１は、図９と比較して、応力緩衝材１３の近傍で、１次側コイル１のコイル端面１ｂに計測機器８を設置するとともに、コイル側面１ｃに計測機器８ａを設置している。
【００４５】
図１１において、計測機器８，８ａの設置位置を、応力緩衝材１３の近傍としているが、計測機器８を、応力緩衝材１３の中に組み込んでもよい。
【００４６】
計測機器８および計測機器８ａでの計測値または計測値履歴を境界条件として、熱応力解析を実施すると、さらに的確な耐クラック性低減部位および部位中の箇所を特定することができる。
【００４７】
（油入変圧器への適用）
以上、本実施形態では、モールド変圧器、つまり乾式変圧器について説明してきたが、これに限定されるわけではない。例えば、油入変圧器にも適用することができる。油入変圧器の１次側コイル１のコイル端面において、コイルの肉厚の変化量ΔＷ／ΔＬの絶対値が、周方向全体の平均値より大きい箇所に材料特性を評価する計測機器８（例えば、温度センサ、歪センサ）を設置するとよい。
【００４８】
乾式変圧器との相違点は、図２においては、１次側コイル１と２次側コイル２との間隙は空気層であるが、油入変圧器の場合は絶縁油で満たされており、モールド樹脂７は、所定の絶縁材で構成されているが、図５に示した余寿命診断法、図６に示した余寿命診断装置は、油入変圧器にも適用することができる。
【００４９】
なお、本実施形態で示した図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００５０】
以上説明したように、本願発明は下記の特徴を有する。
本実施形態の変圧器の余寿命診断法は、樹脂、絶縁紙、金属を含む複合材で構成される筒状のコイル（例えば、１次側コイル１、２次側コイル２）を有する変圧器において、コイルの端面近傍で、かつ、コイルの周方向の所定の長さをΔＬとするとコイルの肉厚Ｗの変化量ΔＷ／ΔＬの絶対値が、コイルの周方向全体の該肉厚Ｗの変化量の平均値より大きい箇所（例えば、図２の計測機器８参照）で、複合材の特性（例えば、温度、歪、赤外吸収）を計測し、該計測の値を用いて変圧器の余寿命を診断することができる。これにより、診断体系を構成する複合材の特性を、コイルの端面近傍で、かつ、コイルの周方向の所定の長さをΔＬとするとコイルの肉厚Ｗの変化量ΔＷ／ΔＬの絶対値が、コイルの周方向全体の該肉厚Ｗの変化量の平均値より大きい箇所で計測することで、計測数を最小限とすることで、保守のための初期コストを低減することが可能となる。
【００５１】
また、コイルの端面の複合材の試験材を用いて、冷熱サイクル試験を実施し、前記冷熱サイクル試験での前記複合材の特性の経時変化を計測し、その計測結果をデータベースに格納するととともに、複合材の劣化疲労モデルを構築することができる。
【００５２】
また、計測の履歴と熱応力解析と複合材の劣化疲労モデルに基づいて複合材の特性が許容値外となる部位を特定することができる。これにより、計測の履歴と熱応力解析とで、特性が許容値外となる部位が特定できるため、早期に熱応力劣化を知ることができる。
【００５３】
本実施形態の変圧器の余寿命診断装置１００は、樹脂、絶縁紙、金属を含む複合材で構成される筒状のコイルを有する変圧器の余寿命を診断するに際し、コイルの端面近傍で、かつ、コイルの周方向の所定の長さをΔＬとすると、コイルの肉厚Ｗの変化量ΔＷ／ΔＬの絶対値が、コイルの周方向全体の該肉厚Ｗの変化量の平均値より大きい箇所に配置された、複合材の特性を計測する計測機器８を備え、計測機器８の計測値を用いて変圧器の余寿命を診断することができる。
【００５４】
さらに、余寿命診断装置１００は、計測値履歴と熱応力解析とで複合材の特性が許容値外となる部位、計算結果、 余寿命結果を、オンラインで設計・製造サーバ（例えば、設計部署サーバ３００）に通信することで、設計へのフィードバックが可能となる。
【００５５】
また、データベース１２０は、温度差が繰り返し発生する環境にて異なる線膨張係数を持つ複合材（樹脂、絶縁紙、金属を含む）の冷熱サイクル試験により得られた材料特性（例えば、温度、歪、破壊強度、赤外吸収、部分放電、形状、質量、抵抗）の経時変化のデータを有している。このデータベースを用いることにより、温度差が繰り返し発生する環境での寿命評価を高精度化できる。
【００５６】
また、変圧器の余寿命診断をする際の計測の箇所は、コイルを支持する支持部とコイル端面との間に装着された応力緩衝材１３（緩衝材）の近傍であるとよい。これにより、コイルが破損するケースでの余寿命を高精度化できる。
【符号の説明】
【００５７】
１    １次側コイル
１ａ，１ｂ    コイル端面
１ｃ    コイル側面
２    ２次側コイル
３    鉄心
４    筐体支持部
５    巻線導体
６    絶縁シート
７    モールド樹脂
８    計測機器
９    通信部
１０    試験材
１３    応力緩衝材（緩衝材）
１００    余寿命診断装置
１１０    処理部
１１１    熱応力解析部
１１２    余寿命算出部
１１３    部位抽出部
１１４    表示出力部
１１５    データ送信部
１２０    データベース
１２１    破壊強度データ
１２２    材料特性データ
１２３    計測機器からの計測値履歴
１３０    入力部
１４０    表示部
１５０    通信部
２００    評価対象機器
３００    設計部署サーバ
ＮＷ      ネットワーク
【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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