(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電部位を囲む電気絶縁用樹脂モールドを備えた電気機器の診断システムであって、
前記電気絶縁用樹脂モールドを測定する測定手段と、制御手段と、表示手段と、を有しており、
前記測定手段は、前記電気絶縁用樹脂モールドの表層部にかかる応力を測定し、
前記制御手段は、前記電気絶縁用樹脂モールドの表層部にかかる応力と、前記電気絶縁用樹脂モールドと前記絶縁用樹脂モールドが被覆する前記通電部位との界面部における前記電気絶縁用樹脂モールドにかかる応力との応力比をデータベース化したデータベースに基づいて、測定した前記表層部にかかる応力を前記電気絶縁用樹脂モールドと前記絶縁用樹脂モールドが被覆する導電材料との界面部にかかる応力に変換し、さらに、前記界面部にかかる応力を基にして、前記電気絶縁用樹脂モールドの相当経過年数を特定し、
前記表示手段は、特定された前記相当経過年数を表示する
ことを特徴とする電気機器の診断システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機器の診断システムであって、
前記電気絶縁用樹脂モールドの表層部にかかる応力の測定は、通電による熱負荷状態にある前記電気機器に対し、非破壊で、前記電気絶縁用樹脂モールドの表層部にかかる応力を測定する
ことを特徴とする電気機器の診断システム。
【請求項３】
請求項１に記載の電気機器の診断システムであって、
前記電気絶縁用樹脂モールドは、無機充填材料を配合する複合樹脂材料であり、前記無機充填材料は、結晶構造を有する粉末材料である
ことを特徴とする電気機器の診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気絶縁用樹脂モールドを備えた電気機器の診断技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、変圧器や開閉器、モーター、インバーターなどの電気機器は、コイルなどの通電部位とそれを取り囲む電気絶縁性の樹脂モールドとを備えている。樹脂モールドを形成することで、漏電による機器の故障を防いだり、電気機器が設置された周囲への漏電を防ぎ、安全を確保できる。
【０００３】
多くの場合、この樹脂モールドは、エポキシ樹脂などの樹脂材料を主成分とする。さらに、着色剤や無機充填材が配合される場合もある。無機充填材は、樹脂材料に分散させることで、機械的な破断強度や弾性率の向上と、耐熱性の向上をもたらす。具体的には、シリカや、アルミナ、ガラスなどの安価な無機充填材が配合される。
【０００４】
電気機器の運転中、コイルなどの通電部位と樹脂モールドとの界面には、熱応力が印加される。これは、金属材料から成る通電部位への連続的通電に由来する発熱と、また一日の中で昼夜によって温度差が大きいなど、環境温度差に起因する熱応力である。
【０００５】
通電部位と樹脂モールドとの界面に対し、熱応力が繰り返し印加されると、当該界面の剥離や樹脂モールドが割れるなどして、絶縁破壊され、樹脂モールドによる電気絶縁の保証ができなくなり、電気機器としての故障に至る。多くの場合には、金属製の通電部位には破壊が及ばないため、電気機器の故障を決定づける部位は、樹脂モールドである。
【０００６】
このような界面の剥離や樹脂モールドの割れは、電気機器の内部で起こるものである。従って、電気機器が故障を迎えつつあるかどうかを知り、電気機器の使用継続や取りやめなどを適切に診断するためには、電気機器の外部から、内部界面の剥離や樹脂モールドの割れの前兆を見つけ出す必要がある。
【０００７】
従来、電気機器の診断は、樹脂モールドなどの絶縁物の劣化状態を測定することにより行っていた。絶縁物の劣化状態は、一般試験による測定、部分放電による測定、光診断による測定などにより行われてきた。一般試験の場合には、絶縁物の絶縁抵抗や誘電正損を測定する。部分放電による場合には、絶縁物につき放電電荷の量を測定する。光診断の場合には、絶縁物について光の反射率を測定する。
【０００８】
このような従来技術を用いた電気機器の診断方法として、特許文献１が挙げられる。特許文献１では、光診断を採用している。これは、予め熱劣化させた樹脂材料の反射率スペクトルを求めておき、着色剤と無機充填材の反射ピークの波長に合致する２種類の単一波長光を診断対象の樹脂モールドに入射し、予め求めた反射率スペクトルと照合することで、診断対象の樹脂モールドの化学劣化の程度を判定しようとするものである。
【０００９】
特許文献１に記載の電気機器の診断方法は、目視可能な樹脂モールドの外側における化学的な劣化測定に基づいており、前記で触れた通電部位と樹脂モールドとの界面の剥離や樹脂モールドの割れなどを計測するものではなく、さらに高精度な診断方法の確立が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】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】
【００１１】
電気機器内部の通電部位と樹脂モールドとの界面の剥離や樹脂モールドの割れは、前記の通り、電気機器の運転中に自ずと印加される繰り返し熱応力による。然るに、電気機器の診断の高精度化のためには、電気機器の外側から目視することができない、通電部位と樹脂モールドとの界面の剥離や樹脂モールドの割れなどの前兆を直接的に知る必要があった。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電気機器内部の通電部位と樹脂モールドとの界面部における樹脂モールドにかかる応力の定量化により、高精度な電気機器の診断方法および診断システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
【００１４】
本願は前記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、電気絶縁用樹脂モールドを備えた電気機器の診断システムであって、電気絶縁用樹脂モールドを測定する測定手段と、制御手段と、表示手段と、を有しており、測定手段は、電気絶縁用樹脂モールドの表層部にかかる応力を測定し、制御部は、測定した表層部にかかる応力を基にして電気絶縁用樹脂モールドと絶縁用樹脂モールドが被覆する導電材料との界面部にかかる応力に変換し、さらに、界面部にかかる応力を基にして、電気絶縁用樹脂モールドの相当経過年数を特定し、表示手段は、変換された相当経過年数を表示することを特徴とする電気機器の診断システムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電気機器内部の通電部位と樹脂モールドとの界面部における樹脂モールドにかかる応力を基に、高精度な電気機器の診断方法および診断システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る、電気絶縁用樹脂モールドを備える電気機器の診断方法を段階的に表すフローチャートである。
【図２】電気機器における、通電部位と電気絶縁用樹脂モールドとの界面と、電気絶縁用樹脂モールドにかかる熱応力の分布を表す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、電気絶縁用樹脂モールドを備える電気機器の診断システムを表すブロック構成図である。
【図４】電気絶縁用樹脂モールドの疲労寿命試験から得られた疲労寿命曲線の一例を表す図である。
【図５】疲労寿命曲線を用いて作成された、界面部にかかる応力と相当経過年数との関係の一例を表す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る、電気絶縁用樹脂モールドを備える電気機器の診断方法を示す図である。
【図７】電機絶縁用樹脂モールドを有するモールド変圧器の外観を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る、診断システムの検査手段と表示手段のブロック構成図である。
【図９】モールド変圧器の診断結果の表示方法の一例である。
【図１０】モールド変圧器の診断結果の表示方法の一例である。
【図１１】モールド変圧器の診断結果の表示方法の一例である。
【図１２】モールド変圧器の診断結果の表示方法の一例である。
【図１３】モールド変圧器の診断結果の表示方法の一例である。
【図１４】モールド変圧器の診断結果の表示方法の一例である。
【図１５】モールド変圧器の診断結果の表示方法の一例である。
【図１６】モールド変圧器の診断結果の表示方法の一例である。
【発明を実施するための形態】
【実施の形態１】
【００１７】
以下、適宜図面を参照して、本発明を実施するための形態（実施の形態１）について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る電気絶縁用樹脂モールドを備える電気機器の診断方法を段階的に表すフローチャートである。
【００１９】
図１が示すように、本発明の一実施形態に係る電気絶縁用樹脂モールドを備える電気機器の診断方法は、診断に関する第１の工程（樹脂モールドの表層部にかかる応力の測定）、第２の工程(樹脂モールドの表層部にかかる応力の、通電部位との界面における応力への変換）、第３の工程(樹脂モールドの通電部位との界面における応力の、相当経過年数への変換)を含む。
【００２０】
図１に示されるように、診断結果１３を得るために、電気機器１１および電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片１２それぞれに対する解析や試験、測定を行う。なお、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片１２は、実際に稼働する電気機器１１から直接切り出してきた試験片でも構わないし、これと全く同じ化学成分、複合材組成をもち、別途製造した樹脂材料の試験片であっても構わない。
【００２１】
図１に示す１１Ａから１１Ｃに至るフローは、電気機器１１に対する有限要素法による数値解析に関するものであり、実際に電気機器を診断する前に行い、結果をデータベースに格納しておく。具体的に、電気機器のモデル化１１Ａでは、電気機器の部品構造を基に有限要素モデリングを行う。電気機器のモデル化１１Ａで作成したモデルの各要素に対して、電気機器１１の各部位、例えば通電部位や樹脂モールドなどを実際に構成する材料の材料物性を入力する。ここで、材料物性とは、ヤング率やポアソン比などの力学物性、線膨張係数や熱伝導率などの熱物性である。
【００２２】
熱応力解析１１Ｂでは、電気機器のモデル化１１Ａで作成したモデルを用いて、電気機器１１の熱応力解析を行う。このとき、電気機器１１が通電負荷に曝されている状態を再現するため、モデル中の通電部位における電気抵抗と電圧を用いて、オームの法則から電流値を求め、次にジュールの法則から発熱量を求める。
【００２３】
この通電部位での発熱を考慮して、熱応力解析を行う。電気抵抗と電圧は、例えば通電部位がコイルの場合、コイルを構成する巻線の全長と、巻線の断面積から計算できる。熱応力解析１１Ｂを実施すると、電気機器１１が備える樹脂モールドにかかる応力の分布がわかる。得られた応力値には、通電部位の発熱が樹脂モールドに伝熱した際に生じる熱応力の他、樹脂モールドの形状に起因する残留応力も含まれる。
【００２４】
ここで、応力の分布とは、図２に示すように、通電部位２１と電気絶縁用樹脂モールド２２との界面部２３から、樹脂モールドの表層部２４に至るまでの各位置における応力の値を意味する。
【００２５】
図２は、応力の分布の模式図であり、分布から、界面部２３にかかる応力Ｓ１と、表層部２４にかかる応力Ｓ２をそれぞれ抽出する。図２では、表層部２４にかかる応力Ｓ２が、界面部２３にかかる応力Ｓ１よりも小さく示してあるが、表層部２４にかかる応力Ｓ２が、界面部２３にかかる応力Ｓ１よりも大きくとも構わないし、等しくとも構わない。
【００２６】
樹脂モールド応力比データベース１１Ｃでは、熱応力解析から得られた応力Ｓ１と応力Ｓ２との比、すなわちＳ１／Ｓ２の値を電気機器１に固有の応力比として、データベース化する。前記の熱応力解析は、様々な寸法や、出力、通電状態などを有する電気機器１１に対して、実施する。それ故、熱応力解析から得た応力比は、データベース化に際し、電気機器１１の寸法、出力、使用環境、通電状態などによって関数化される。
【００２７】
ここで、使用環境とは、電気機器１１を動作させる場所の温度、湿度、大気汚染度などの情報を含み、通電状態とは、一年あたりの平均通電時間や、一日における電流ピーク値とそのホールド時間、電気機器の最大出力の何％で稼働させたか、などの情報を含む。
【００２８】
図１に示す１１Ａから１１Ｃに至るフローの他、１２Ａから１２Ｂに至るフローも、実際に電気機器を診断する前に行い、結果をデータベースに格納しておく。１２Ａから１２Ｂに至るフローは、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片１２に対する疲労寿命試験に関するものである。
【００２９】
具体的に、疲労寿命試験１２Ａでは、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片１２に対する疲労寿命試験を行う。疲労寿命試験は、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片１２を、例えば短冊状やダンベル状に加工し、加工した試験片の片方の末端を固定し、他方の末端に引っ張り荷重を与えることで行われる。
【００３０】
試験片のサイズは、例えばＪＩＳ  Ｋ  ７１３９規格などに従えばよい。引っ張り荷重は繰り返し与え、繰り返しの周波数や荷重の最大値は任意である。繰り返し引っ張り荷重を与えると、試験片は、ある繰り返し回数で破断する。
【００３１】
このような試験を、引っ張り荷重の最大値を変えながら複数回実施し、破断に至った繰り返し回数を横軸に、引っ張り荷重の最大値を縦軸にプロットすることで、疲労寿命曲線が得られる。
【００３２】
前記疲労寿命試験の結果得られる疲労寿命曲線は、指数関数形のＢａｓｑｕｉｎ則やＣｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎ則などの経験式に従い、横軸の破断に至った繰り返し回数を対数スケールにした場合に、応力値が減少する曲線となる。
【００３３】
前記経験則で疲労寿命曲線を近似した場合、切片から引っ張り強度が得られ、指数部から応力値の減衰の度合いを表す係数が得られ、すなわち２つの材料疲労定数が得られる。材料疲労定数データベース１２Ｂでは、この材料疲労定数を電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片１２に固有な数値として、データベース化する。
【００３４】
前記の疲労寿命試験は、様々な材料組成などを有する電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片１２に対して、実施することができる。それ故、疲労寿命試験から得た材料疲労定数は、データベース化に際し、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片１２の材料組成などによって関数化される。
【００３５】
ここで、材料組成とは、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片１２を構成する樹脂の主剤、硬化剤、着色剤、補強剤などの種類とその混合割合を意味する。
【００３６】
図１に示す１１Ａから１１Ｃに至るフローおよび１２Ａから１２Ｂに至るフローにより、電気機器１１を診断するための準備が整う。ここから、３つの診断の工程について説明する。
【００３７】
図１における＜第１の工程Ｓ１０１＞では、電気機器１１が備える電気絶縁用樹脂モールドの表層部２４にかかる応力Ｓ２を測定する。応力の測定は、非破壊検査手法によって行う。このとき、電気機器１１は、通電負荷状態にあっても構わないし、停電状態にあっても構わない。
【００３８】
得られる応力値には、通電部位の発熱が樹脂モールドに伝熱した際に生じる熱応力の他、樹脂モールドの形状に起因する残留応力も含まれる。非破壊検査は、例えばＸ線など放射光を用いた応力測定装置を用いて行う。この場合には、樹脂モールドに複合化された無機充填材のＸ線回折から、応力を測定する。粉末状で複合化された無機充填材に作用する応力は、樹脂モールドそのものに負荷される応力とみなして構わない。
【００３９】
なぜならば、測定される応力値は、ミクロレベルでの無機充填材と樹脂母材との密着状態を反映するためである。具体的には、樹脂モールド成型時には、無機充填材と樹脂母材とはミクロレベルで強固に密着し、無機充填材と樹脂母材ともに等価でゼロでない応力が作用している。経年もしくは熱的負荷がかかると、無機充填材と樹脂母材との密着は弱くなり、やがて応力解放される。
【００４０】
従って、無機充填材に作用する応力を測定することにより、経年や熱的負荷によって変化する、電気機器１１が備える電気絶縁用樹脂モールドの表層部２４にかかる応力Ｓ２を測定することができる。
【００４１】
電気絶縁用樹脂モールドに複合化する無機充填材の粉末のミクロ構造は、規則的な原子配列を有する結晶質、原子配列が不規則な非晶質、どちらでも構わないが、Ｘ線による応力測定を行う場合には、明確な回折パターンを有する結晶質である必要がある。
【００４２】
結晶質の無機充填材としては、例えば、結晶性シリカ、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セシウムなどが挙げられる。また、無機充填材の配合量は任意である。
【００４３】
上記説明した第１の工程は、言い換えると、樹脂内部状態検査処理、表層部応力検査処理または界面応力検査処理であるということである。
【００４４】
＜第２の工程Ｓ１０２＞では、＜第１の工程Ｓ１０１＞で得た、電気機器１１が備える電気絶縁用樹脂モールドの表層部２４にかかる応力Ｓ２と、応力比データベース１１Ｃに蓄積された応力比（Ｓ１／Ｓ２）との積を計算し、通電部位との界面部２３にかかる応力Ｓ１に変換する。
【００４５】
前記の通り、応力比は、電気機器１の大きさや、出力、通電状態などによって関数化されているため、診断に供する電気機器の状況に見合った応力比を入力する。
【００４６】
＜第３の工程Ｓ１０３＞では、＜第２の工程Ｓ１０２＞で得た、通電部位と電気絶縁用樹脂モールドとの界面部２３にかかる応力Ｓ１を、疲労寿命曲線に当てはめ、応力負荷繰り返し回数に変換する。
【００４７】
疲労寿命曲線は、１２Ｂで得たデータベースにある２つの材料疲労定数を、指数関数形のＢａｓｑｕｉｎ則やＣｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎ則などの経験式に代入することで作成される。疲労寿命曲線に対し、界面部２３の応力Ｓ１を代入することで、その応力に対応した繰り返し回数が得られる。
【００４８】
前記の通り、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片１２の材料組成によって関数化されているため、診断に供する電気機器の状況に見合った材料疲労定数を入力する。
【００４９】
上記説明した第２の工程は、言い換えると、樹脂モールド応力特定処理、樹脂モールド内部応力特定処理、通電部応力特定処理または界面応力特定処理ということである。
【００５０】
＜第３の工程Ｓ１０３＞では、疲労寿命曲線から得られた繰り返し回数を、電気機器１１の相当経過年数に変換する。例えば、電気機器を最大出力で長期間使用し続け、樹脂モールドへの熱的負荷が繰り返されると、電気機器の製造日からの起算で実際に経過した年数よりも多くの年数を重ねた電気機器の状態と等しくなる。
【００５１】
相当経過年数とは、このような使用状況を加味した上で得られる、電気機器の使用における経過年数である。前記では、相当経過年数が実際の経過年数よりも長くなる例を示したが、例えば、電気機器を全く使用せずに保管した場合など相当経過年数が短くなる場合もある。
【００５２】
疲労寿命曲線から得られた繰り返し回数の相当経過年数への変換は、変換係数によって行う。例えば、電気機器を昼夜問わず連続運転した場合には、昼と夜との温度差によって熱応力の増減が一回起きる。
【００５３】
この場合、変換係数は、１日／回となる。疲労寿命曲線から得られた繰り返し回数にこの変換係数を乗じ、年単位とすることで、相当経過年数が得られる。
【００５４】
なお、第三の工程において、材料疲労定数データベースから得た材料疲労定数に基づいて、界面部にかかる応力と相当経過年数との関係を求めておき、この関係に、第２の工程で得られた表層部にかかる応力を当てはめて、相当経過年数を求めるようにしても良い。
【００５５】
また、電気機器の設計寿命から当該電気機器の相当経過年数を差し引くことで、余寿命を求めることができる。
余寿命とは、電気絶縁性を保証して安全に当該電気機器を使用できる残り年数を意味する。余寿命が負の値を示す場合には、当該電気機器が、既に設計寿命を超える状態に至っている。
【００５６】
上記説明した第３の工程は、言い換えると、相当経過年数特定処理、樹脂モールド相当年齢特定処理またはモールド変圧器の相当寿命特定処理ということである。
【００５７】
図３に、本発明の一実施形態に係る、電気絶縁用樹脂モールドを備える電気機器の診断システムを表すブロック構成図を示す。電気機器の診断システムは、表層部応力測定装置３０と診断装置４０から構成されている。
【００５８】
表層部応力測定装置３０は、電気機器１１が備える電気絶縁用樹脂モールドの表層部２４にかかる応力Ｓ２を測定する装置であり、例えばＸ線回折から応力を測定するＸ線応力測定装置などを用いることができる。
【００５９】
診断装置４０は、界面部応力算出部４２、樹脂モールド応力比データベース４３、相当経過年数算出部４４、材料疲労定数データベース４５、表示部４６を備えている。樹脂モールド応力比データベース４３は、電気機器の部品構造を基に有限要素モデリングを行い、電気機器の熱応力解析を行って、表層部応力と界面部応力との応力比Ｓ１／Ｓ２を求めて、データベース化したものである。
【００６０】
また、材料疲労定数データベース４５は、電気機器が備える樹脂モールド材料の試験片に対して疲労寿命試験を行って疲労寿命曲線を求め、疲労寿命曲線から得られる材料疲労定数をデータベース化したものである。
【００６１】
界面部応力算出部４２は、表層部応力測定装置３０で測定した表層部応力Ｓ２と、樹脂モールド応力比データベース４３に蓄積された応力比との積を計算し、界面部にかかる応力Ｓ１を算出する。
【００６２】
相当経過年数算出部４４は、界面部応力算出部４２で求めた界面部応力を、材料疲労定数データベース４５の材料疲労定数に基づいて作成した疲労寿命曲線に当てはめて、応力負荷繰り返し回数を求める。
【００６３】
そして、応力負荷繰り返し回数を、電気機器の相当経過年数に変換する。表示部４６は、得られた電気機器の相当経過年数を表示する。表示部４６は、診断装置４０内に設けても良いし、診断装置とは別体の例えばタブレット端末などとし、これに診断装置から表示信号を伝送するようにしても良い。なお、図３では、表層部応力測定装置３０と診断装置４０とを、別の装置として記載したが、両装置を一体として一つの装置としても良い。
【００６４】
以上に説明した電気絶縁用樹脂モールドを備える電気機器の診断方法および診断システムは、電気機器の故障を律する、電気機器内部の通電部位と樹脂モールドとの界面部２３における樹脂モールドにかかる熱応力を基に、電気機器の相当経過年数や余寿命を求める、高精度な診断技術を提供することができる。
【実施例１】
【００６５】
次に、本発明の所望の効果を奏する実施例により、本発明をより具体的に説明する。
【００６６】
本実施例では、前記の診断手順に従い、電気機器の診断を行った。電気機器の代表として、モールド変圧器を選んだ。
【００６７】
診断に供した変圧器は通電部位として銅線を巻いたコイルを、その周りには電気的絶縁のために樹脂モールドを備える。樹脂モールドは、エポキシ樹脂の複合材からなり、主な充填材として結晶性シリカを含む。
【００６８】
〔１〕熱応力解析による応力比の導出
モールド変圧器を有限要素でモデル化し、有限要素法による熱応力解析を行った。試験片を用いて、構成材料の力学物性、熱物性を予め測定しておき、各要素に割り当てた。熱応力解析では、コイルを構成する巻線の全長と、巻線の断面積から通電部位における発熱量を求め、樹脂モールドへの伝熱を考慮した。
【００６９】
結果として得られた、樹脂モールドにかかる応力の分布から、コイルとの界面部の樹脂モールドにかかる応力と、樹脂モールドの表層部の応力の比（Ｓ１／Ｓ２）を求めた。
【００７０】
表１には、寸法、出力、通電状態が異なる３つの変圧器に対する応力比の解析結果を記載した。No. 1、No. 2、No. 3全ての変圧器は、通電での使用開始から１０年経過したものである。寸法には、コイル部の高さを代表値として示してある。
【００７１】
また、通電負荷率とは、変圧器の最大容量に占める、実使用上の負荷率の割合であり、この数値が大きいほど、発熱が大きく、よって熱応力の発生が顕著になる。表１のNo. 1とNo. 2の比較より、通電負荷率が大きいほど応力比が大きくなることがわかる。
【００７２】
また、No. 2とNo. 3の比較より、寸法が大きい場合に、応力比が大きくなることがわかる。表１は、樹脂モールド応力比データベース１１Ｃの一例である。
【００７３】
【表１】
0006670629.tif 000002
【００７４】
〔２〕疲労寿命試験による材料疲労定数の導出
表１に示した変圧器No. 1、No. 2、No. 3が備える電気絶縁用樹脂モールドと同一の材料組成を有する複合樹脂試験片に対する疲労寿命試験を行った。試験片は、前記の通りプラスチック試験片のＪＩＳ規格に従い、ダンベル形状とした。
【００７５】
疲労寿命試験では、１０種類の応力値を設定し、それぞれの応力値において、繰り返し引っ張り試験を行うことで、樹脂試験片が破断に至る繰り返し回数を求めた。
【００７６】
図４には、疲労寿命試験から得た疲労寿命曲線を示す。疲労寿命曲線は、指数関数形のＢａｓｑｕｉｎ則でプロットされている。No. 1、No. 2曲線は切片110MPa、指数係数-0.04であり、No. 3曲線は切片100MPa、指数係数-0.08である。
【００７７】
変圧器No. 3に用いられる樹脂モールド材料は、変圧器No. 1、No. 2に用いられる樹脂モールド材料に比べ、材料疲労定数、すなわち、切片から得られる引っ張り強度と、指数部から得た応力値の減衰の度合いを表す係数ともに小さい。
【００７８】
これより、変圧器No. 3に用いられる樹脂モールド材料は、変圧器No. 1、No. 2に用いられる樹脂モールド材料に比べ、元々の引っ張り強度が小さいことに加え、繰り返し回数の増加に伴って、応力値の減少量が大きいことがわかる。表２に、得られた材料疲労定数データベース１２Ｂの一例を示す。
【００７９】
【表２】
0006670629.tif 000003
【００８０】
〔３〕モールド変圧器の診断
前記の〔１〕で得た応力比Ｓ１／Ｓ２と、〔２〕で得た材料疲労定数とを用いて、実際にモールド変圧器の診断を行った。
【００８１】
＜第１の工程＞まず、表層部応力測定装置で、変圧器No. 1、No. 2、No. 3それぞれの電気絶縁用樹脂モールドの表層部に作用する応力を測定した。これらの樹脂モールドには、充填材として結晶性シリカが配合されている。そこで、Ｘ線回折応力測定法により、樹脂モールドの表層部に作用する応力を測定した。
【００８２】
＜第２の工程＞次に、界面部応力算出部で、〔１〕で得た応力比データベースに格納した応力比Ｓ１／Ｓ２を用いて、樹脂モールドの表層部に作用する応力を、樹脂モールドがモールドするコイルとの界面部の樹脂モールドに作用する応力に変換した。
【００８３】
＜第３の工程＞最後に、相当経過年数算出部で、〔２〕で得た材料疲労定数データベースに格納した材料疲労定数を用いて、樹脂モールドがモールドするコイルとの界面部の樹脂モールドに作用する応力を、疲労寿命曲線における繰り返し回数に変換した後、変換係数を用いて相当経過年数に変換した。
【００８４】
本実施例の変圧器は昼夜問わず連続運転しており、昼と夜との温度差によって熱応力の増減が１日に一回起きるため変換係数は、１日／回とした。相当経過年数を求めるには、予め作成した界面部にかかる応力と相当経過年数との関係を用いても良く、図５にその一例を示す。表３には、変圧器No. 1、No. 2、No. 3それぞれに対する診断結果をまとめた。
【００８５】
【表３】
0006670629.tif 000004
【００８６】
No. 1とNo. 2の比較より、同一の変圧器であっても、通電負荷率が大きいほど、樹脂モールドの界面部にかかる熱応力が大きくなるため、相当経過年数が大きくなることがわかる。また、No. 2とNo. 3の比較より、同一の通電負荷率であっても、変圧器の寸法が大きい場合に、樹脂モールドの界面部にかかる残留応力や熱応力が大きくなるため、相当経過年数が大きくなることがわかる。
【００８７】
前記の通り、No. 1、No. 2、No. 3全ての変圧器は、通電での使用開始から１０年経過したものである。No. 1の変圧器は実際の経過年数と相当経過年数はほぼ等しいと診断される。一方、No. 2とNo. 3の変圧器は、相当経過年数が実際の経過年数を超過していると診断される。
【００８８】
また、No. 1、No. 2、No. 3全ての変圧器は、寿命３０年で設計してある。寿命３０年から相当経過年数を減算することにより、変圧器の余寿命は、No. 1について、19.9年、No. 2について15.2年、No. 3について7.4年と計算することができ、変圧器の外部から、故障の要因となる内部界面の剥離や樹脂モールドの割れの前兆を数値化して、適切に診断することができる。
【００８９】
電気機器内部の通電部位と樹脂モールドとの界面の剥離や樹脂モールドの割れは、前記の通り、電気機器の運転中に自ずと印加される繰り返し熱応力による。上記の実施例は、電気機器の外側から目視することができない、通電部位と樹脂モールドとの界面の剥離や樹脂モールドの割れなどの前兆を直接的に知ることができ、電気機器の診断の高精度化が可能であることが示された。
【００９０】
本実施例では、変圧器を例に本発明を説明したが、本発明は、変圧器に限らず開閉器、モーター、インバーターなどの通電部位を樹脂モールドした電気機器全般に用いることができる。
【実施の形態２】
【００９１】
先に説明した実施の形態１では、第１の工程Ｓ１０１と、第２の工程Ｓ１０２と、第３の工程Ｓ１０３を有する３つの診断の工程について説明した。実施の形態２では実施の形態１と同様にＳ１０１からＳ１０３を用いた際の表示方法と診断方法の一例について説明する。
【００９２】
従来の樹脂モールドの劣化状態は、破壊検査によるものがあり、例えば、変圧器のような昼夜の連続稼動が求められる装置においては、運転を停止しなければ検査ができなかった。
【００９３】
また、破壊検査であるため、樹脂モールドを破壊した場合には、破壊された樹脂モールドが使用できないため、検査対象である変圧器を検査後に使用することができなかった。
【００９４】
これに対して、本実施の形態２では、実施の形態１同様に樹脂モールドの被破壊検査によって、寿命を診断することができる。
【００９５】
図６は、検査方法の一例を示す図である。モールド変圧器１００は樹脂モールド１１０を有する。この樹脂モールド１１０を検査手段１２０によって撮像する様子が示されている。検査手段１２０からは光学またはＸ線が照射され、樹脂モールド１１０から反射されている様子を示す。後述するモールド変圧器１００の寿命情報等が表示手段１５０に表示され、その表示結果を検査員２００が観察している。
【００９６】
図７には、図６に示す診断対象である樹脂モールド１１０を有するモールド変圧器１００の診断領域の一例を示す。後述する診断領域については、領域や分解能で行ってもよいが、ここでは、領域Ａ１１１と、領域Ｂ１１２と、領域Ｃ１１３として説明する。
【００９７】
図６に示す検査手段１２０と表示手段１５０の構成の一例を図８を用いて説明する。検査手段１２０を用いて樹脂モールド１１０の観察または撮像をする。検査手段１２０は検査として説明するが、撮像または撮影であってもよく、樹脂モールド１１０の表面状態を観察できる手段であればよい。
【００９８】
検査手段１２０は、樹脂モールド１１０の表面を撮像する検出部１２１と、撮像された樹脂モールドの画像を記憶する記憶部１２２と、記憶部１２２に記憶された樹脂モールド１１０の画像を用いて後述する相当経過年数を計算する制御部１２３と、通信手段１２４を有している。
【００９９】
また、必要に応じて、検査手段１２０に表示部１２５を有していてもよい。表示部１２５は検出部１２１によって取得した画像やデータを表示することや、通信部１２４から受信した情報を表示する。
【０１００】
検出部１２１は、モールド変圧器１００のコイルを覆うように形成された樹脂モールド１１０の表面を撮像する。記憶部１２２は、樹脂モールド１１０の表面の温度分布情報を記憶する。また、温度分布情報を用いずとも実施の形態１または実施例１で説明した方法を用いてもよい。
【０１０１】
本実施の形態では、撮像の方式は、樹脂モールド１１０の表面温度分布を観察するサーモグラフィを用いる。なお、本実施の形態においては、表面温度分布が観察できればよく、サーモグラフィに限らず、被検査対象物から赤外線の波長を数値として取得することが可能な撮像方式であっても実施できる。
【０１０２】
また、熱応力解析を用いた表面部応力の特定には、サーモグラフィのような樹脂モールド１１０全体の表面温度を測定することは必須でない。一部の温度を測定するだけでも、表層部応力を特定することができる。この場合は、例えば、レーザ光を照射した部分の温度が測定できれば実施できる。レーザ光に限られず、温度計等の手段で樹脂モールド１１０の温度を測定する方法を採用してもよい。このようなピンポイントの温度測定よりも広い面積を測定した方が、より精度の高い熱応力解析ができる。
【０１０３】
ここで、検出部１２１は、モールド変圧器１００の運転中（稼動状態とも呼ぶ）に行うことで、樹脂モールド１１０の表面の温度分布を取得することができる。樹脂モールド１１０の表面温度分布から熱応力を算出するため、稼動時の温度分布を取得する必要があるからである。
【０１０４】
熱応力解析の方法は、運転状態の樹脂モールド１１０の表面の温度分布用いて行う。実施の形態１で説明した図１に示される樹脂モールド応力比データベース１１Ｃや熱応力解析１１Ｂを用いるとよい。
【０１０５】
具体的には、検出部１２１が撮像した画像を、制御部１２３が表面温度分布を取得または変換し、その後、第１の工程Ｓ１０１、第２の工程Ｓ１０２、第３の工程Ｓ１０３の順に処理する。このような処理工程によりモールド１１０の寿命または劣化状態を特定する。
【０１０６】
上記第１の工程Ｓ１０１から第３の工程Ｓ１０３は、検査手段１２０の制御部１５３または表示手段１５０の制御部１５３で行ってもよく、他の計算機等で行ってもよい。
【０１０７】
表層部応力と界面部応力とを用いた余寿命または劣化状態を特定する原理を簡単に説明する。モールド変圧器１００の出荷時の樹脂モールド１１０は、コイルに対して収縮応力が生じている。この収縮応力は、コイルを覆った固化前の樹脂モールド１１０が固化する際に、収縮することにより生じる。コイルが絶縁部材である樹脂モールド１１０で覆われることで、絶縁性を維持することができる。
【０１０８】
樹脂モールド１１０は、使用時間に合わせて樹脂が劣化するため、モールド変圧器１００の製造時から時間とともに収縮応力が減少していくこととなる。
【０１０９】
また、モールド変圧器１００の稼動により樹脂モールド１１０が加熱され、その後、負荷率が下がることで冷却または放熱される。この際に、樹脂モールド１１０は、熱膨張と熱収縮とが生じ、コイルと樹脂モールド１１０との間の負荷応力（界面部応力）が変化することとなる。
【０１１０】
これを繰り返すことで、樹脂モールド１１０のコイルを保持する力が弱くなり、樹脂モールド１１０の負荷応力は、製造時から徐々に下がっていくこととなる。
【０１１１】
また、負荷応力が下がっていくとコイルと樹脂モールド１１０との間には、空隙ができ部分放電が生じる場合がある。部分放電の値が所定値を超えた場合には、モールド変圧器１００の交換が必要となる。また、部分放電は、樹脂モールド１１０内部のシリカが散乱等することによっても生じ得ると考えられる。
【０１１２】
上記より、出荷時の樹脂モールド１１０の負荷応力と、変圧器の稼動状態、すなわち、樹脂モールドの熱収縮と熱膨張の状態を特定することによって、樹脂モールドとコイルとの空隙の値を換算し特定することができる。
【０１１３】
制御部１２３は、記憶部１２２に記憶された樹脂モールド１１０の表面の温度分布情報を用いて、熱解析を行うことにより樹脂モールド１１０の表面部応力を算出する。実施の形態１で説明した応力比を用いた界面部応力を特定する処理方法等を用いて、空隙を特定することができる。また、同一機種のコイルと樹脂モールド１１０との界面の空隙と界面部の応力を用いて特定するとよく、可能であれば過去に分解した際のデータと突き合わせるとより精確に空隙の量を特定することができる。
【０１１４】
ここで、制御部１２３は、樹脂モールド１１０の表面の温度分布情報の特定も行ってもよい。例えば、検出部１２１が赤外線の波長を検出する手段を有している場合には、その波長と強度から温度分布情報へ計算や変換を行うことができる。
【０１１５】
温度分布情報を用いて界面部応力を算出する方法の一例について説明する。まず、測定される変圧器について出荷時の界面部応力を特定する。界面部応力の測定は、熱応力解析を用いたものに限らず、同じ機種や型番の変圧器の樹脂モールドを解体して測定した界面部応力の実データとを比較して、測定対象の樹脂モールドとを比較し特定してもよい。
【０１１６】
また、実施の形態１と同様に、表層部応力と界面部応力を用いて、撮像されたモールド変圧器１００の相当経過年数（相当使用年数または実質変圧器年齢とも呼ぶ）を特定してもよい。
【０１１７】
ここで、相当経過年数とは、実際にモールド変圧器１００が現実に使用された時間とは異なり、実使用環境から特定される使用状態を考慮した仮想の経過年数の概念である。
【０１１８】
すなわち、モールド変圧器１００の耐用年数は所定の運転状態や使用負荷率を想定し特定されるが、所定の運転状態等に対して高い負荷率となる環境で使用を継続すると、相当経過年数を多く経過したものとし、所定の運転状態等に対して低い負荷率となる環境で使用を継続すると、相当経過年数は少ないとされる。
なお、所定の運転状態等に対して低い負荷率である場合には、熱応力による樹脂モールド１１０の劣化の影響が小さいことにより、相当経過年数が、実際の使用時間と一致する場合がある。
【０１１９】
相当経過年数の概念を説明する一例として、変圧器の寿命を計算する際に用いられる負荷率に対して使用負荷率を１２０％で継続使用すると、相当経過年数も１２０％として経過されたと判断するということである。つまり、使用負荷率１２０％で１０年使用した変圧器は相当経過年数１２年ということである。
【０１２０】
ここで、特定された相当経過年数は、図６に示される表示手段１５０に表示する。必要に応じて検査手段１２０に表示してもよい。
【０１２１】
表示手段１５０は、図８に示すように、検査手段１２０や他の機器と通信する通信部１５４と、通信された情報を計算や演算等を行う制御部１５３と、制御部１５３で演算等された情報を記憶する記憶部１５２と、記憶部１５２に記憶された情報や通信された情報を表示する表示部１５５と、を有している。タッチパネルやキーボードやマウス等の入力手段を有していてもよい。
【実施例２】
【０１２２】
実施例２として相当経過年数等の表示方法を図９を用いて説明する。
表示手段１５０の表示部１５５の上段左側の領域に、変圧器表面温度分布情報５００を表示している。また、表示部１５５の上段右側に、変圧器表面温度分布情報５００に対応する測定領域５０１と、表面温度５０２と、測定値５０３と、を表示する。
【０１２３】
また、表示部１５５の下段には、測定したモールド変圧器１００の機種情報５１１と、変圧器のサイズ情報５１２と、応力勾配値情報５１３、実際の経過年数情報５１４（現実の経過年齢、現実の変圧器年齢とも呼ぶ）、相当経過年数情報５１５（実質変圧器年齢とも呼ぶ）が表示されている。これらの情報は全てを表示する必要はなく、少なくとも相当経過年数情報５１５が表示されていれば、実施できる。
【０１２４】
また、変圧器表面温度分布情報５００は領域を大きく分割し、この例では３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃを表示している。領域ごとに色やハッチング等を付し、表面温度を可視化することができる。
【０１２５】
また、上段右側には、測定領域５０１の領域Ａ，Ｂ，Ｃの平均温度と、カーソル５０５の位置の温度と、を表面温度５０２に表示する。これらの表面温度情報から算出された表面部応力５０３を表示する。
【０１２６】
カーソル５０５はタッチパネルの操作やカーソル５０５を操作することによって、移動し、カーソル５０５の位置の温度を適宜表示する。これによって変圧器表面面温度分布情報５００がカラーマップを用いた領域内の大まかな表面温度だけでなく、特定位置の詳細な表面温度を知ることができる。
【０１２７】
下段には、表面部応力５０３と界面部応力５０４の情報を用いて特定された相当経過年数５１５を表示する。併せて、実際の経過年数５１４（変圧器の現実の使用時間）を表示する。これにより、現実の使用時間と変圧器の相当経過年数とを比較することができる。この場合は、診断したモールド変圧器１００が現実の使用時間よりも４年多く使用している状態であることを意味する。
【０１２８】
また、表面部応力５０３の変化量を基にして特定された応力勾配率５１３を表示してもよい。応力勾配率は出荷時と測定時の変化量を示す。また、応力勾配率５１３は、界面部応力５０４を用いて特定してもよい。いずれの場合も応力勾配値５１３を表示することで、モールド変圧器１００の現実の使用時間に対する想定使用時間が進行する度合いを示すことができる。
【０１２９】
この例では、耐用年数が３０年のモールド変圧器であった場合に、現実の使用時間が２５年であった際の測定であるが、その相当経過年数（実質変圧器年齢）は２９年であるため、交換時期が近いことがわかる。すなわち、測定対象のモールド変圧器１００は、現実の使用時間よりも想定使用時間が加算される環境下で使用されていたことがわかり、交換が必要なことをユーザに伝えることができる。よって、相当経過年数を用いてモールド変圧器の交換時期を知ることができる。
【０１３０】
また、表面部応力５０３は表面温度５０２以外にも実施の形態１のＸ線を用いた樹脂モールド１１０の表面部を観察することによって算出した表面部応力を表示してもよい。
【０１３１】
さらに、変圧器温度分布情報５００と表面温度５０２とから測定領域内で温度の高い部分についてＸ線を用いて検査をすることで、より高精度の相当経過年数を特定することが可能となる。
【０１３２】
さらに、モールド変圧器１００は所定の時間帯に所定の負荷状態で長期運用される場合が多いため、一日の樹脂モールド１１０の表面の温度分布をタイムラプス観察等の経時観察をすることで、これまでの樹脂モールドの熱応力をより精確な推定をすることができる。
【０１３３】
また、モールド変圧器１００の負荷率（負荷状態）に応じた樹脂モールド１１０の表面の温度分布を取得すると、負荷率と表面温度分布との関係を特定でき、より精度の高い表面部応力を特定でき、ひいては精度の高い寿命診断を行うことができる。
【０１３４】
また、検出部１２１の撮像と併せて外気温と比較することも可能である。この場合は、外気温と樹脂モールド１１０の表面温度分布との関係を求めることができ、精度の高い寿命診断に寄与することができる。
【実施例３】
【０１３５】
表示方法の一例である実施例３を図１０を用いて説明する。
４種類のモールド変圧器１００のうち機種ＡＡＡ，ＡＡＢ，ＡＡＣ，ＡＡＤについて相当経過年数を特定した例を示す。先の表示例との違いは、交換年数情報５１６を有する点である。いずれのモールド変圧器も耐用年数（耐用時間）は３０年である。
【０１３６】
交換年数情報５１６は、耐用年数と相当経過年数を比較することにより特定される変圧器の交換時期を示すものである。機種ＡＡＡであれば、耐用年数３０年から相当経過年数２９年を引き、交換時期は１年以内であることが望ましい。これを表示したものが交換年数情報５１６である。
【０１３７】
さらに、交換年数情報５１６には、３つのインジケータにより交換時期を示す機能を有していてもよい。ここでは、左から青色、黄色、赤色の３種類の表示部があり、機種ＡＡＡは交換年数情報が残り１年であるため、赤色が表示される。
【０１３８】
これにより、ユーザや検査員等に対して変圧器の交換時期を視覚的に認知させることができる。  また、３つのインジケータについては、黄色、赤色の表示を油入変圧器の指標として用いられる重合度に対応させて「要注意」「危険」として文字として表現を用いてもよい。合わせて、「注意」を黄色、「危険」を赤色で表示するとなおわかりやすい。
【０１３９】
次に、機種ＡＡＢについて説明する。この場合は、交換年数情報５１６の表示は残り５年である。この場合、３つの表示部のうち、中央の黄色が点灯している。
【０１４０】
次に、機種ＡＡＣは、交換年数情報５１６が、２年オーバーと示されている。この場合は、速やかに交換が必要であることを示す。このとき、インジケータは赤色であれば点滅させるとよりよい。より緊急度が高いことがわかる。
【０１４１】
最後に、機種ＡＡＤについて説明する。交換年数情報５１６には、残り１０年と表示され、インジケータは左側の青色が点灯する。
【０１４２】
交換年数情報５１６に、残り年数だけでなく３つのインジケータを用いた表示をすることで、より視覚的に変圧器の交換時期を知ることができる。例えば、交換時期について、交換時期が過ぎたものまたは１年、５年、１０年をしきい値として赤色、黄色、青色として表示しているが、所定の値で設定するとよい。モールド変圧器１００の交換時期を考慮すると交換まで３年程度を黄色として表示するとユーザにとって便利である。
【０１４３】
上記した３つのインジケータは、青色、黄色、赤色の３色に限定されることはなく、３段階の状態を表示する色やカラーバーで示してもよい。
【０１４４】
カラーバーで表示する場合を図１６に示す。機種情報５１１と、交換年数情報５１６ａとが示されている。交換年数情報５１６ａのカラーバーは、１０本の長さの異なるバーを表示する。機種ＡＡＩのように残り３年であれば、短い順に３本を点灯させ、残り７本を薄いグレーとして表示するとよい。
【０１４５】
機種ＡＡＪであれば、５本を点灯させ、残り５本を非点灯状態（消灯状態）とすればよい。機種ＡＡＫであれば、全点灯するとよい。機種ＡＡＬであれば、交換時期が１年オーバーしているため、カラーバーをグレーアウトし消灯状態または点滅するとよい。または、上記の交換まで余裕のある状態と異なる色で全点灯してもよい。
【０１４６】
また、カラーバーは、左から３本を赤色、４，５本目を黄色、６から１０本目を緑または青とすると、交換時期を認識しやすい。
【実施例４】
【０１４７】
次に、他の表示方法について図１１を用いて説明する。本実施例では、上段に界面部応力５１７と、実際の使用環境での使用通電平均５１８と、を表示し、下段に、想定交換時期５２０を表示する。界面部負荷応力５１７は、実施の形態１で説明した表層部応力より特定される界面部応力である。なお、応力勾配率５１３の表示は必須でない。
【０１４８】
表層部応力または特定された界面部応力５１７と、実際に使用される負荷率の平均値である使用通電平均５１８と、を基にして測定対象樹脂モールド１１０の将来の界面部応力を求めることができる。これを想定交換時期５２０の縦軸とし、横軸には、相当経過年数を表示する。なお、測定値を表示したい場合には、表層部応力５１７の代わりに、表層部応力を表示してもよい。
【０１４９】
この想定交換時期５２０には、耐用年数である３０年となる界面部応力の閾値を表示し、すなわち、相当経過年数が３０年と判断される界面部応力を表示する。現在の状態と推奨交換時期までの年数を表示する。これにより、樹脂モールド１１０の現実の使用通電負荷率を考慮した交換推奨時期を特定できる。
【０１５０】
また、当該測定した変圧器と同じ機種または型番の変圧器について、交換した際の現実の使用通電負荷率または交換した際の界面部応力を表示し、望ましい交換推奨時期を併せて表示することもできる。
【０１５１】
表示には、実施例３で説明した３つのインジケータを採用することで視覚的に交換時期を知ることができる。ここでは、相当経過年数が２９年になる前の交換を推奨し、今回診断した相当経過年数が２６年の時点において、交換時期を３年以内が推奨値であると表示している。また、相当経過年数が２８年の値では、機種ＡＡＥを実際に使っているユーザが相当経過年数に対応した交換時期として表示することで、ユーザは交換時期を判断しやすくなる。
【実施例５】
【０１５２】
実施例５では、図１２を用いて測定したモールド変圧器１００の情報から使用状況を考慮し他の容量変圧器に交換した場合の交換後の変圧器寿命を予測し、表示する方法について説明する。
【０１５３】
図１２には、機種情報５１１、変圧器のサイズ情報５１２、（予測）実経過年数５１４ａ、相当経過年数情報５１５ａ、使用通電平均情報５１８、変圧器容量情報５１９が表示されている。実経過年数５１４ａは、推定値であるため、予測実経過年数でもある。
【０１５４】
使用通電平均情報５１８は、診断したモールド変圧器１００の使用状況を考慮した値である。また、変圧器容量情報５１９は、機種情報５１１に対応するものであり、予めデータベース等に保存された情報である。
【０１５５】
界面部応力が特定されたモールド変圧器１００は機種ＡＡＥのものであり、現実の使用時間と相当経過年数が表示されている。機種ＡＡＥに交換（リプレース）した場合に、交換前と同様の環境下で使用されれば、相当経過年数は、同じ年数となる。
例えば、機種ＡＡＥに交換した場合であれば、相当経過年数が残り３年となるくらいで交換することを考慮し、実使用時間が２１から２３年程度で交換することが望ましい。
【０１５６】
ここで、交換する変圧器の候補として機種ＡＡＦとＡＡＧを表示する。使用されている変圧器に近いサイズであり、変圧器容量が機種ＡＡＥよりも大きいものに交換した場合を示している。
【０１５７】
機種ＡＡＦとＡＡＧの使用通電平均が６０％と５０％である。機種ＡＡＥの使用通電平均情報を基にして、機種ＡＡＦとＡＡＧの機種ＡＡＥと同様に使用した場合の相当経過年数を特定し表示する。つまり、機種ＡＡＦとＡＡＧの相当経過年数は、樹脂モールド１１０等を実際に測定していないため、他の機種ＡＡＦとＡＡＧで測定したデータ等を用いる。
【０１５８】
例えば、変圧器表面の温度分布は、外乱がなければ同一の機種であれば同じような分布となる。同一機種の測定データから機種ＡＡＦとＡＡＧの温度分布を求め、機種ＡＡＥの使用通電平均情報を機種ＡＡＦとＡＡＧに適用することで、機種ＡＡＦとＡＡＧを機種ＡＡＥと同様に運用した場合の温度分布状態を特定することができる。温度分布状態を用いて相当使用時間と予測実使用時間を求めることができる。
【０１５９】
ここでは、機種ＡＡＦとＡＡＧについては、機種ＡＡＥ同様に予測実使用時間が２０年の場合の相当使用時間を表示している。機種ＡＡＥに交換した場合には、実使用時間と相当使用時間が一致するため、交換対象として望ましいということである。また、過去に測定した他の変圧器に類似のデータを用いると予測実使用時間と相当経過年数の特定精度が上がる。
【実施例６】
【０１６０】
実施例６は、図１３を用いて、業種別交換時期の表示方法について説明する。図１３には、上段に、モールド変圧器１００の機種ＡＡＨを診断した情報を表示する。現実の経過年数５１４が２２年に対して、相当経過年数５１５ａが２３年である。
【０１６１】
このときに、交換時期の判断を支援するため、下段に、業種別の交換時期等を表示する。具体的には、業種情報５３０ａと、業種別交換推奨使用年数５３０ｂと、交換までの推奨年数５３０ｃと、を表示する。この業種別交換推奨使用年数５３０ｂは予め業種ごとの変圧器の交換年数を記憶部に記憶させておく。
【０１６２】
業種ごとに求められる業種別交換推奨使用年数５３０ｂと、相当経過年数５１５ａと、を併せて表示し比較することで、ユーザは変圧器を交換する時期を判断しやすくなる。
なお、下段の表だけ表示しても交換時期の判断が可能である。また、交換までの推奨時間５３０ｃは、図１１で示した交換年数情報５１６を用いることもできる。
【実施例７】
【０１６３】
実施例７では、図１４を用いて、表面温度を測定したモールド変圧器１００の寿命予測情報５４０を表示する方法について説明する。寿命予測情報５４０は、図９で説明した変圧器表面温度分布情報５００の特定箇所の温度を観察した様子を示している。
【０１６４】
上段のグラフは、測定した温度を縦軸とし、対応する測定時間を横軸としたものである。つまり、モールド変圧器１００表面の所定の箇所の温度変化を示すものである。
【０１６５】
下段は、グラフから特定された特徴的な温度を抽出した表である。時間帯５４０ａと、温度５４０ｂと、推奨値５４０ｃと、推奨負荷率５４０ｄと、を示す。時間帯５４０ａは、特徴的な値を抽出したものである。特徴量の抽出には、極大値の判定等の既知の方法を用いることができる。
【０１６６】
特徴的な時間帯の温度５４０ｂに対して、推奨値５４０ｃを示す。推奨値５４０ｃは、推奨値となる温度であり、推奨負荷率５４０ｄは、温度測定時のモールド変圧器１００の負荷率（使用状況）を変更する推奨値を示す。
【０１６７】
この例では、０６：００から０８：００の時間帯は、モールド変圧器１００の温度を５６℃から５４℃となるように２℃下げた方がよく、具体的には、負荷率を２％下げるとよい。また、２３：００から０３：００の時間帯は、負荷率を８％上昇させるとよい。
【０１６８】
これは、先に説明したように、樹脂モールド１１０の温度変化を抑制することで、モールド変圧器１００の寿命を延ばすことができる。
【０１６９】
併せて、モールド変圧器１００の負荷率に推奨値を採用した場合の相当経過年数の変化を表示すると具体的な数値で示されるためなおよい。
【実施例８】
【０１７０】
実施例７では、図１５を用いて、モールド変圧器１００の寿命診断方法の他の例について説明する。図１５には、界面部応力５１７と、測定負荷応力に対応する部分放電換算値５５０ａが示されている。
【０１７１】
界面部応力５１７が特定できると、樹脂モールド１１０の内部状態と、界面部応力と、からコイルと樹脂モールド１１０との空隙の量と、を推定できる。これらの内部状態と空隙の量とを用いて、モールド変圧器１００の部分放電値５５０ａに換算する。
【０１７２】
換算方法の一例として、他の同機種のモールド変圧器１００を実際に測定した部分放電値とを予めデータベースとして用意する。樹脂モールド１１０の界面部応力または表層部応力と内部状態とに対応する部分放電値の変換テーブルを用意する。
【０１７３】
これにより、同機種または類似機種のモールド変圧器１００であれば、変換テーブルを用いて、界面部応力と内部状態とから部分放電値の換算ができる。
【０１７４】
図１５に示されるように界面部応力５１７の出荷時の値は３９ＭＰａであるが、このときの部分放電換算値５５０ａは、０である。
【０１７５】
３年前測定、今回、３年後予測の測定負荷応力はそれぞれ３８，３７，３６ＭＰａであり、部分放電換算値は、ＸＸＸ、ＹＹＹ、ＺＺＺである。３年前測定と、今回の測定負荷応力値は、実際に樹脂モールド１１０の表面温度分布等から負荷応力を特定したものである。
【０１７６】
これまでの実施例同様に、使用通電状態や表面温度のタイムラプス観察等を用いると、将来の樹脂モールド１１０の内部状態とコイルと樹脂モールド１１０との空隙の量が予測することができるため、上記のような３年後予測の測定負荷応力を表示でき、対応する部分放電換算値も示すことができる。
【０１７７】
このように部分放電換算値５５０ａを表示することによって、モールド変圧器１００の定量的な状態をユーザに知らせることができる。また、部分放電換算値５５０ａは、変圧器業界ではよく知られた指標であり、ユーザにとって分かりやすい指標を提供することができる。
【０１７８】
上記した実施形態または実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成に一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１７９】
１１  電気機器、１１Ａ  電気機器のモデル化、１１Ｂ  熱応力解析、１１Ｃ  樹脂モールド応力比データベース
１２  試験片、１２Ａ  疲労寿命試験、１２Ｂ  材料疲労定数データベース、１３  診断結果
２１  通電部位、２２  電気絶縁用樹脂モールド、２３  界面部、２４  表層部
３０  表層部応力測定装置
４０  診断装置、４２  界面部応力算出部、４３  樹脂モールド応力比データベース
４４  相当経過年数算出部、４５  材料疲労定数データベース、４６  表示部
Ｓ１０１  第１の工程、Ｓ１０２  第２の工程、Ｓ１０３  第３の工程
Ｓ１  界面部の応力、Ｓ２  表層部の応力
１００  モールド変圧器、１１０  樹脂モールド
１１１  領域Ａ、１１２  領域Ｂ、１１３  領域Ｃ
１２０  検査手段、１２１  検出部、１５０  表示手段、１５５  表示部、２００  検査員
５００  変圧器温度分布情報、５０１  測定領域、５０２  表面温度、５０３  表面部応力、５０４  界面部応力、５１１  機種情報、５１２  サイズ情報、５１４  現実の経過年数、５１４ａ  実経過年数、５１６  交換年数情報、５１７  界面部応力、５１８  使用通電平均、５１９  変圧器容量情報、５２０  想定交換時期、５３０  業種情報、５３０ｂ  業種別交換推奨使用年数、５４０  寿命予測情報、５４０ａ  時間帯、５４０ｂ  温度、５４０ｃ  推奨値、５５０ａ  部分放電換算値
【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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