(57)【要約】【課題】複数の劣化要因が複合的に影響して劣化する受配電機器用固体絶縁物の余寿命を精度良く推定する。【解決手段】新品の受配電機器用固体絶縁物と被検体である受配電機器用固体絶縁物とに付着している硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、およびカルシウムイオンの各イオン量、並びに上記各受配電機器用固体絶縁物の表色モードｂにおける色彩を評価項目とし、上記評価項目を総合的に用いて絶縁劣化の程度を１つの指標で表し、予め求めておいた運転時間と上記指標との関係から上記被検体である受配電機器用固体絶縁物の余寿命を推定する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置現場における受配電機器用固体絶縁物の絶縁劣化に対する余寿命を推定する方法であって、新品の受配電機器用固体絶縁物と被検体である受配電機器用固体絶縁物とに付着している硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、およびカルシウムイオンの各イオン量、並びに上記各受配電機器用固体絶縁物の表色モードｂにおける色彩を評価項目とし、上記評価項目を総合的に用いて絶縁劣化の程度を１つの指標で表し、予め求めておいた運転時間と上記指標との関係から上記被検体である受配電機器用固体絶縁物の余寿命を推定することを特徴とする受配電機器用固体絶縁物の余寿命推定方法。
【請求項２】
新品の受配電機器用固体絶縁物と被検体である受配電機器用固体絶縁物とに付着している硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、ナトリウムイオン、アンモニウムイオン、およびカルシウムイオンの各イオン量、並びに、上記各受配電機器用固体絶縁物の光沢、表色モードｂおける色彩および炭化水素基の量を評価項目とすることを特徴とする請求項１記載の受配電機器用固体絶縁物の余寿命推定方法。
【請求項３】
湿度、温度、硝酸類の濃度、硫酸類の濃度、塩素類の濃度、印加電界を制御して絶縁劣化促進試験を行うことにより、運転時間と指標との関係を求めることを特徴とする請求項１または２記載の受配電機器用固体絶縁物の余寿命推定方法。
【請求項４】
絶縁劣化の程度を表す指標としてマハラノビスの距離を用い、新品の受配電機器用固体絶縁物の上記各評価項目の測定データを基準データ群として用いて被検体である受配電機器用固体絶縁物のマハラノビスの距離を求め、予め求めておいた運転時間と上記マハラノビスの距離との関係から上記被検体である受配電機器用固体絶縁物の余寿命を推定することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の受配電機器用固体絶縁物の余寿命推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、受配電機器用固体絶縁物の余寿命推定方法に関するものであり、さらに詳しくは、受配電機器の設置現場で、受配電機器に用いられている有機材料からなる固体絶縁物の絶縁抵抗低下による余寿命を充分な感度で、精度良く推定することのできる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固体絶縁物の余寿命推定を実施した例として、被覆ケーブルの余寿命推定方法においては、被覆層を形成する有機高分子材料自体、該有機高分子材料と同じ組成を有する再現材料、または該再現材料と類似の材料からなる群から選ばれた少なくとも１材料について該材料の基準温度ｔｓでの超音波伝搬特性Ｖｔｓまたは劣化診断特性をパラメータとして加熱温度ｔと加熱時間ｈとの相関関係（ｔ−ｈ相関関係）を実験的に確立する工程α、該ｔ−ｈ相関関係の中から任意に選定した少なくとも一パラメータ値についてのｔ−ｈ相関関係を寿命ｔ−ｈ相関関係として定める工程β、一定期間布設された余寿命推定対象の被覆ケーブルの被覆層を形成する有機高分子材料の超音波伝搬特性Ｖｔｓまたは劣化診断特性の値を得る工程γ、上記の一定期間布設以降における被覆ケーブルの被覆層の平均温度における寿命ｔ−ｈ相関関係上の加熱時間ｈ１  と工程γにおいて得た超音波伝搬特性Ｖｔｓまたは劣化診断特性の値（パラメータ値）についてのｔ−ｈ相関関係上の加熱時間ｈ２  を求める工程δ、および加熱時間ｈ１  と加熱時間ｈ２との時間差をもって被覆ケーブルの余寿命とする工程ε、とを有している（例えば、特許文献１参照）。また、劣化診断特性として、被覆ケーブルの被覆層を形成する有機高分子材料の引張強さ、破断伸び率、弾性率、ヤング率、モジュラス、誘電率、誘電正接、体積抵抗率、交流破壊電圧強度、インパルス破壊電圧強度、超音波伝搬特性、表面反発硬度、表面針入硬度、被覆ケーブルの捩じりトルク、および被覆ケーブルの曲げ剛性が挙げられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３５２０５０号公報（第２−９頁、第１および２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例では、温度に対する劣化（熱劣化）のみ考慮しているため、温度以外の因子で劣化する場合には適用できないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記のような従来のものの問題点を解決するためになされたものであり、複数の劣化要因が複合的に影響して劣化する受配電機器用固体絶縁物の余寿命を精度良く推定することができる方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る受配電機器用固体絶縁物の余寿命推定方法は、新品の受配電機器用固体絶縁物と被検体である受配電機器用固体絶縁物とに付着している硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、およびカルシウムイオンの各イオン量、並びに上記各受配電機器用固体絶縁物の表色モードｂにおける色彩を評価項目とし、上記評価項目を総合的に用いて絶縁劣化の程度を１つの指標で表し、予め求めておいた運転時間と上記指標との関係から上記被検体である受配電機器用固体絶縁物の余寿命を推定するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明の余寿命推定に適用される固体絶縁物は、スイッチギア、遮断器、開閉器等の受配電機器で使用されるものである。このような受配電機器で使用される固体絶縁物には、例えば、炭酸カルシウムまたは水和アルミナ等を含む不飽和ポリエステル、フェノール樹脂（フェノール積層板、フェノール成型品）、エポキシ樹脂、エポキシ碍子等の有機材料からなる固体絶縁物が多く見られる。本発明ではこのような受配電機器で使用される有機材料からなる固体絶縁物のことを受配電機器用固体絶縁物と称する（以下、受配電機器用固体絶縁物を単に固体絶縁物ということもある。）では、使用時のストレス要因等により劣化が進行する。このような劣化の状態を診断して事故を未然に防ぐことが重要となる。
【０００８】
本発明の発明者らが遮断器のトラブル事例を詳しく分析したところ、固体絶縁物は、熱ストレスのみにより劣化が進行するのではなく、電気的、化学的、環境的なストレス要因により劣化が進行することが分かった。すなわち、固体絶縁物にイオン性物質が付着してそれが潮解したとき、または、そこに降雨などにより水分がかかったときには、固体絶縁物の表面を流れる漏れ電流が増加し、絶縁低下をきたす。さらには、この漏れ電流による局部加熱により固体絶縁物表面の一部が乾燥し、漏れ電流が遮断されると、その部分の電圧が増加し、局所的な放電が発生する。この放電により硝酸化合物が生成し、さらに絶縁抵抗が低下する。放電が発生した部分で炭化が進行し、導電路が形成されることにより短絡に至る。
【０００９】
本発明の発明者らは、受配電機器用固体絶縁物は、上記のように熱ストレスのみで劣化するのではなく、電気的、化学的、環境的なストレス要因が複合的に劣化に影響するため、複数の劣化特性を測定し総合的に余寿命を判断する必要があることを見出して本発明に至ったものである。
【００１０】
本発明による受配電機器用固体絶縁物の余寿命推定方法は、絶縁劣化量を評価するための複数の評価項目について測定を実施し、測定結果を総合的に解析して１つの劣化指標（マハラノビスの距離）で表し、予め作成した運転時間と劣化指標（マハラノビスの距離）の関係から余寿命を推定するものであり、下記の三段階の工程から構成される。
【００１１】
第一の工程は、運転中の受配電機器において、その受配電機器で用いられている固体絶縁物の絶縁劣化量を診断するための評価項目について測定することを内容とする。本発明の発明者らは、上記のような受配電機器用固体絶縁物の市場使用品を分析した結果、固体絶縁物に付着している硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、ナトリウムイオン、アンモニウムイオン、およびカルシウムイオンの各イオン量、並びに固体絶縁物の光沢、表色モードｂおける色彩（色彩の表記法の１つであり、プラス方向は黄色が強くなる方向、マイナス方向は青が強くなる方向である。以下、色彩ｂと記載する。）、および成分（炭化水素基の量）の各評価項目が、運転中の受配電機器で用いられている固体絶縁物の絶縁劣化量を評価するのに有効であることを見いだした。
【００１２】
各イオン量は、例えば市販のイオン試験紙または反応試薬溶液と吸光度計を用いて測定する。
イオン試験紙を用いる具体的な測定方法の一例は以下の通りである。イオン試験紙を水に浸し、次いで余分な水を振り払う。水を含んだイオン試験紙を固体絶縁物表面に約１秒押しつけ、イオン試験紙の変色を目視または高感度反射式光度計で測定する。変色はイオン量が多いほど多くなるので、イオン量を定量することができる。
反応試薬溶液と吸光度計を用いる具体的な測定方法の一例は以下の通りである。濾紙を水に浸し、次いで余分な水を振り払う。水を含んだ濾紙を固体絶縁物表面に約３０秒押しつけ、固体絶縁物表面のイオンを濾紙に抽出する。イオンを抽出した濾紙を３ｍｌの水に浸し水にイオンを抽出する。イオンを抽出した水１．５ｍｌと反応試薬溶液を混合し試薬とイオンを反応させ、溶液の吸光度を吸光度計で測定する。吸光度が大きいほどイオン量は多くなるので、イオン量の定量が可能である。
【００１３】
光沢、色彩および成分（炭化水素基）はそれぞれ可搬型光沢計、可搬型色彩計および簡易型赤外分光光度計で測定する。
【００１４】
従来は、固体絶縁物の絶縁劣化量を診断するのに、例えば、有機高分子材料の引張強さ、破断伸び率、弾性率、ヤング率、モジュラス、誘電率、誘電正接、体積抵抗率、交流破壊電圧強度、インパルス破壊電圧強度、超音波伝搬特性、表面反発硬度、表面針入硬度、捩じりトルク、および曲げ剛性のうちの少なくとも１つを測定しており、温度、湿度、電磁波等の外乱の影響を受けていた。
これに対して、本実施の形態では、外乱の影響をほとんど受けない上記のような化学的評価（各イオン量、光沢の程度、色彩ｂ、成分（炭化水素基の量））により、固体絶縁物の絶縁劣化量の高精度な診断が可能になる。しかも、上記の各評価項目は、被検体である固体絶縁物を取り外して測定装置のところまで持っていかなくても、運転中の受配電機器に対してその設置現場で測定することができる。
【００１５】
第二の工程は、上記評価項目による測定結果を総合的に解析して１つの劣化指標（マハラノビスの距離）で表すことを内容とする。上述したように、本発明の発明者らは、受配電機器用固体絶縁物の劣化は電気的、化学的、環境的なストレス要因が複合的に影響するため、１つの絶縁劣化特性で診断すると診断精度が悪くなるので適切ではなく、複数の劣化特性を測定し総合的に余寿命を判断する必要があることを見いだした。
より具体的には、新品および被検体である固体絶縁物に付着している硝酸イオン量、硫酸イオン量、塩素イオン量、ナトリウムイオン量、アンモニウムイオン量、およびカルシウムイオン量、並びに固体絶縁物の光沢、色彩ｂ、成分（炭化水素基の量）を評価項目とし、各評価項目の測定結果をマハラノビス・タグチシステム法により解析して１つの指標（マハラノビスの距離）で表し、このマハラノビスの距離を用いて絶縁劣化量を診断すると、高精度な絶縁劣化量の診断結果が得られることが分かった。すなわち、新品サンプルからのマハラノビスの距離が未知サンプル（被検体）の絶縁劣化量（劣化指標）に相当する。新品サンプルの数は製造ロットが異なる１５サンプル、好ましくは３０サンプル、さらに好ましくは５０サンプル以上である。新品サンプルの各評価項目の測定データからなる基準データ群を固体絶縁物の種類ごとに予め作成し、未知サンプル（被検体）が基準データからどれだけ離れているか（マハラノビスの距離）で診断対象となる固体絶縁物の絶縁劣化量を診断する。
【００１６】
第三の工程は、予め作成した運転時間と劣化指標（マハラノビスの距離）との関係から余寿命を推定することを内容とする。本発明の発明者らは、受配電機器用固体絶縁物の劣化を促進する主な化学的、環境的因子は、湿度、温度、硝酸類、硫酸類、塩素類であることを見いだし、これらの化学的、環境的因子の雰囲気下で電圧を印加可能な図１に示すような絶縁劣化促進試験装置を開発した。
図１において、固体絶縁物７は、恒温・恒湿槽５内に配置された湿度調節機能付きデシケーター６内に設置される。デシケーター６は硝酸類、硫酸類、および塩素類の供給源８と連通している。発振器１１とパワーアンプ１２で出力電圧を調整し、トランス１で電圧を上昇させる。今回、２００倍に電圧を上げるトランス１を使用したので、発振器１１とパワーアンプ１２で電圧を１０Ｖ出力するとトランス１で２ｋＶになり、固体絶縁物７に印加される。固体絶縁物７に印加されている電圧をデジタルオシロスコープ１３で実測するために高圧プローブ３を備えている。また、固体絶縁物７が絶縁破壊したときに計測機器に高電圧が掛からないように保護する目的で抵抗（１ＭΩ）２を備えており、高電圧が掛かっている抵抗（１ＭΩ）を周囲から離すための台としてアクリル容器４を備えている。
固体絶縁物７からの漏れ電流はデジタルオシロスコープ１３とデジタルマルチメーター１０で計測し、パーソナルコンピュータ９にデータを保存する。
【００１７】
硝酸類、硫酸類、および塩素類の供給は、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＨＣｌの各ガスの供給、あるいは硝酸化合物、硫酸化合物、塩素系化合物の各水溶液の噴霧、あるいは硝酸、硫酸、塩酸の蒸気暴露等の方法で行うことができる。
【００１８】
デシケーター６内の温度、湿度、硝酸類の濃度、硫酸類の濃度、塩素類の濃度を所定の値（具体的数値については後に詳しく説明する。）に保った状態で、所定の電界（具体的数値については後に詳しく説明する。）が印加された固体絶縁物７をデシケーター６内に所定時間保持した後に、固体絶縁物を上記の評価項目で分析してマハラノビスの距離を求め、時間とマハラノビスの距離との関係を示す図（図２に示す余寿命マスターカーブ）を作成した。試験後（デシケーター６内に所定時間保持後）の固体絶縁物の電気的評価（湿度５０％、温度２０℃の条件下での表面抵抗測定値）および化学的評価（上記評価項目による評価結果をマハラノビス・タグチシステム（ＭＴＳ）法で解析し、マハラノビスの距離で表した値）を行った。その結果、市場で使用したサンプルの表面抵抗とマハラノビスの距離の相関と、絶縁劣化促進試験装置で試験したサンプルの表面抵抗とマハラノビスの距離の相関とが一致した（市場で使用したサンプルの表面抵抗とマハラノビスの距離の相関直線上に試験サンプルのデータが乗った。）ことから、本試験が市場での絶縁劣化を模擬していることを確認した。なお、図２において、横軸は運転時間、縦軸はマハラノビスの距離をそれぞれ示している。
寿命点は、遮断器、開閉器等の受配電機器の種類、電圧、絶縁距離、固体絶縁物の厚さ、材質等を考慮して求め、マハラノビスの距離が所定値、例えば１０４〜１０９（表面抵抗が１０７〜１０１１Ω）の間の所定の値になった点を寿命点とする。
【００１９】
図２に示す絶縁劣化促進試験により得られた余寿命マスターカーブを用いて、実際に市場で運転した受配電機器で用いられている固体絶縁物の余寿命を推定する手順は下記の通りである。例えば１０年間、市場で運転した受配電機器で用いられている固体絶縁物の劣化度（マハラノビスの距離）を求める。求められたマハラノビスの距離がｘであれば（ｂ−ａ）が１０年に相当し、余寿命は｛（ｄ−ｂ）／（ｂ−ａ）×１０｝年となる。同様にマハラノビスの距離がｙであれば（ｃ−ａ）が１０年に相当し、余寿命は｛（ｄ−ｃ）／（ｃ−ａ）×１０｝年となる。
【００２０】
絶縁劣化促進試験の各条件を以下に記すが、本発明は、これに限定されるものではない。湿度は、高すぎるとフラッシュオーバが発生し市場での劣化モードと異なり、低すぎると絶縁劣化が進行せず劣化が促進しないので、４０％ＲＨ〜９５％ＲＨ、好ましくは６０％ＲＨ〜９０％ＲＨである。温度は、市場での劣化モードを模擬して、５０℃〜８０℃、好ましくは６０℃〜７０℃である。硝酸類濃度、硫酸類濃度、塩素類濃度の合計濃度は、高すぎると絶縁劣化が加速しすぎ診断精度が悪くなり、低すぎると絶縁劣化が進行せず劣化が促進しないので、０．０１ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ、好ましくは０．１ｐｐｍ〜１０ｐｐｍである。また、硝酸類濃度、硫酸類濃度、塩素類濃度の濃度比が、０〜２：０〜２：０〜０．５、好ましくは０．８〜１．５：０．８〜１．５：０．１〜０．３である。電界は、０．０１ｋＶ／ｍｍ〜１０ｋＶ／ｍｍ、好ましくは０．１ｋＶ／ｍｍ〜２．０ｋＶ／ｍｍである。
【００２１】
【実施例】
実施例１．
遮断器で用いられている固体絶縁物（不飽和ポリエステル主成分）の余寿命を推定した実施事例を以下に詳細に示す。新品および市場で使用した遮断器用の固体絶縁物をサンプルとした。サンプル数は、新品が１６個（サンプル番号１〜１６）、市場使用品が１４個（サンプル番号１７〜３０）である。
固体絶縁物の各イオン（硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、ナトリウムイオン、アンモニウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、フッ素イオン、亜硝酸イオン）付着量、色差（表色モードＬ、ａ、ｂ）、光沢、成分（炭化水素基、水、エステル基、硫酸塩、硝酸塩、ケイ酸塩）分析の化学的評価（評価項目１９個）を行った。サンプルとして用いた遮断器の設置場所と設置区分、および測定装置（装置の名称、社名、商品番号）と測定条件をそれぞれ表１および表２に示す。化学的評価結果にマハラノビス・タグチシステム（ＭＴＳ）法を適用してマハラノビスの距離を求め、余寿命を推定した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【表２】
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【００２４】
多変量解析の判別分析の１つであるマハラノビスの距離については、例えば刊行物（救仁郷  誠，「マハラノビスの距離入門―ＭＴＳ法を理解するために―」，品質工学，Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．１，ｐ．１３（２００１））に詳細に記載されている。マハラノビスの距離は、基準としたデータ群にどれだけ似ているかを示す尺度である。
以下に、新品の遮断器用固体絶縁物の上記各評価項目の測定データを基準データ群として用いて被検体である市場で使用した遮断器用固体絶縁物のマハラノビスの距離を求める手順について説明するが、具体的な数式については上記刊行物にも記載されているのでその記載を省略する。
【００２５】
手順▲１▼：基準データ群の用意
Ｋ個の変量（評価項目）を持つｎ組のデータを用意する。
本実施例の場合、基準データ群は新品の遮断器用固体絶縁物サンプル１６個であり、評価項目は上記の１９個である。
手順▲２▼：基準データ群の正規化
評価項目ごとにそれらの平均値と標準偏差を用いてそれぞれのデータを正規化する。ここで標準偏差がゼロの項目は除外する（後述するが、具体的には色彩ａ）。
手順▲３▼：変量間の相関係数行列の算出
ｋ個の変量から、２個を取り出す組み合わせ（ｋＣ２）について、相関係数を求め、ｋ×ｋの相関係数行列Ｒを求める。ここで相関の大きい項目を除外する（後述するが、具体的には水、硝酸塩、硫酸塩）
手順▲４▼：相関係数行列の逆行列の算出
相関係数行列Ｒの逆行列Ａを求める。
手順▲５▼：マハラノビスの距離の算出
手順▲４▼で求めた相関係数行列Ｒを用いてマハラノビスの距離Ｄを求める。
以上により、新品の遮断器用固体絶縁物サンプルのマハラノビスの距離が求まる。
【００２６】
次に、被検体である市場で使用した遮断器用固体絶縁物のマハラノビスの距離の求め方について説明する。
まず、被検体である市場で使用した遮断器用固体絶縁物１４個についてのデータを用意する。新品の遮断器用固体絶縁物サンプルの場合と同様に、評価項目は１５項目である。
次に、新品の遮断器用固体絶縁物サンプルのデータを基準データ群として求められた平均値と標準偏差を用いて被検体のデータを評価項目ごとに正規化する。
次に、基準データ群から求められた相関係数行列Ｒを用いて、被検体である市場で使用した遮断器用固体絶縁物のマハラノビスの距離を算出する。
【００２７】
なお、基準データ群（新品の遮断器用固体絶縁物サンプル）は、評価項目ごとにそれらの平均値と標準偏差を用いてそれぞれのデータを正規化するので、データ数は複数個ある必要があるが、被検体である市場で使用した遮断器用固体絶縁物のデータの正規化には、基準データ群の平均値と標準偏差を用いるので、データ数は複数個に限らず１個あってもよいのは言うまでもない。
【００２８】
次に、有効な評価項目の選定方法について説明する。被検体である市場で使用した遮断器用固体絶縁物のマハラノビスの距離が大きければ大きいほど、診断精度が向上する。評価項目を使用する場合を第１水準、使用しない場合を第２水準として評価項目を直交表に割り付け、評価項目の組み合わせ毎に被検体のマハラノビスノ距離を求め、そのマハラノビスの距離から望大特性のＳＮ比を求めて有効な評価項目を選定する。
【００２９】
イオン付着量の測定結果を図３〜図５に示す。図３および図４は陰イオン付着量の測定結果（その１）および（その２）、図５は陽イオン付着量の測定結果である。図３〜図５において、横軸はサンプル番号（サンプル番号１〜１６：新品、サンプル番号１７〜３０：市場使用品）、縦軸はイオン量（ｍｇ／ｃｍ２）である。市場使用品の硝酸（図３に四角で示す。）、硫酸（図４に菱形で示す。）、塩素（図３に三角で示す。）の各陰イオンと、ナトリウム（図５に菱形で示す。）、カリウム（図５に×印で示す。）の各陽イオンとは新品に比べ増加する傾向があった。陰イオンの主成分は硝酸イオンと硫酸イオンであった。陽イオンの主成分はカルシウムイオン（図５に四角で示す。）であり他の陽イオンの５０倍〜１００倍であった。
フッ素イオン（図３に×印で示す。）、亜硝酸イオン（図３に○印で示す。）、カルシウムイオン、アンモニウムイオン（図５に三角で示す。）は市場使用品と新品とであまり変化が無かった。
【００３０】
色彩の測定結果を図６、図７に示す。図６は色彩Ｌ（表色モードＬおける色彩：色彩の表記法の１つであり明度を表し、プラス方向は明るくなる方向である。以下、色彩Ｌと記載する。）の測定結果、図７は色彩ａ（表色モードａにおける色彩：色彩の表記法の１つであり、プラス方向は赤が強くなる方向、マイナス方向は緑が強くなる方向である。）と色彩ｂの測定結果である。図６、図７において、横軸はサンプル番号（サンプル番号１〜１６：新品、サンプル番号１７〜３０：市場使用品）、縦軸は色彩である。色彩は白（Ｌ＝９３．６１、ａ＝１．５０、ｂ＝−０．０３）を基準色とし、基準色のＬ、ａ、ｂ値に対する相対値で示した。
市場使用品の色彩ｂは増加する傾向があった。色彩ａは変化がなかったが、色彩Ｌは低下しているサンプルもあった。
【００３１】
光沢の測定結果を図８に示す。図８において、横軸はサンプル番号（サンプル番号１〜１６：新品、サンプル番号１７〜３０：市場使用品）、縦軸は光沢である。光沢は黒の光沢（９５．５）を基準光沢とし、これとの相対値で示した。また、新品は光沢が高いため入射角６０°で測定し、市場使用品は８５°で測定した。
市場使用品の光沢は低下する傾向があった。これは水やイオン性物質の付着、劣化による表面の荒れが原因であると考えられる。
【００３２】
赤外分析による成分分析結果を図９、図１０に示す。図９は赤外分析による成分分析結果（その１）、図１０は赤外分析による成分分析結果（その２）である。図９、図１０において、横軸はサンプル番号（サンプル番号１〜１６：新品、サンプル番号１７〜３０：市場使用品）、縦軸は成分量であり、遮断器で用いられている固体絶縁物（不飽和ポリエステル主成分）の充填材である炭酸カルシウムに対する比で各成分量を表した。水（図９に四角で示す。）、硫酸塩（図９に○印で示す。）、硝酸塩（図１０に三角で示す。）、ケイ酸塩（図９に三角で示す。）は新品では検出限界（１．０）以下であった。市場使用品では水、硝酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩は増加する傾向があった。硝酸塩、硫酸塩、水の付着等により、硫酸塩と硝酸塩がイオン化し表面抵抗が低下したと考えられる。
炭化水素（ＨＣ）（図１０に四角で示す。）、エステル（図１０に菱形で示す。）については市場使用品と新品とであまり変化が無かった。
【００３３】
ＭＴＳ法による有効な評価項目の明確化を目的に、分析した１９項目のうち相関性が高い項目（水、硝酸塩、硫酸塩）、新品、市場使用品とも変化が全く見られない項目（色彩ａ）を除いた１５個の項目を評価した。各項目について、表４に示すように番号Ａ〜Ｏを付し、表３に示すように各項目を因子として２水準のＬ１６直交表に割り付けた。第１水準をその評価項目を使用する、第２水準を使用しないとし、１６種類の評価項目の組み合せより、市場使用品データのマハラノビスの距離を求めた。このような手法については、例えば刊行物（田口玄一、兼高達貮著、  品質工学応用講座「ＭＴシステムにおける技術開発」、第１版第１刷、日本、財団法人日本規格協会発行、２００２年６月２０日、第６２頁）に記載されている。
基準空間（新品のデータ群）からの市場使用品のマハラノビスの距離は、大きい方が劣化診断を行うのが容易であるので、望大特性のＳＮ比で評価を行った。表４の組み合せＮｏ．１は水準が全て１なのでＡ〜Ｏの全ての評価項目で得られたデータからマハラノビスの距離を求める。組み合せＮｏ．２で水準が１である評価項目はＡ〜Ｇなので、Ａ〜Ｇの評価項目で得られたデータからマハラノビスの距離を求める。以下同様にして組み合せＮｏ．１６までのマハラノビスの距離を求め、それぞれに対して望大特性のＳＮ比を求めた。
【００３４】
【表３】
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【００３５】
【表４】
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【００３６】
ＳＮ比の要因効果図を図１１に示す。図１１において、横軸は評価項目番号（Ａ〜Ｏ）と水準（１，２）、縦軸はＳＮ比である。要因効果図で左上がりの項目は診断に有効な項目、右上がりの項目は必要のない項目である。特に有効な評価項目は、硝酸イオン（Ｊ）、硫酸イオン（Ｋ）、塩素イオン（Ｈ）ナトリウムイオン（Ｌ）、アンモニウムイオン（Ｍ）、カルシウムイオン（Ｏ）、光沢（Ｃ）、色彩ｂ（Ｂ）、成分（炭化水素基（Ｄ））であった。これらの有効な評価項目を用いて、市場使用品１４個（サンプル番号１７〜３０）のマハラノビスの距離を求め、求められたマハラノビスの距離と予め絶縁劣化促進試験により求めておいた図２に示すような余寿命マスターカーブを用いて実施の形態１で説明した余寿命算出方法により余寿命を算出した。結果を表５に示す。
【００３７】
【表５】
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【００３８】
実施例２．
上記サンプル（新品１６個：サンプル番号１〜１６、市場使用品１４：サンプル番号１７〜３０）について、上述の評価項目を硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、およびカルシウムイオンの各付着量、並びに色彩ｂとし、実施例１と同様にして絶縁劣化量を診断した。
比較のために実験室で温度２０℃、湿度５０％の雰囲気下で測定した表面抵抗値とマハラノビスの距離の相関を求めた。結果を図１２に示す。
【００３９】
その結果、相関係数は、実施例１の硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、ナトリウムイオン、アンモニウムイオン、カルシウムイオン、光沢、色彩ｂ、成分（炭化水素基）の測定では０．９６であり、硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、カルシウムイオン、色彩ｂの測定では０．９４であった。
【００４０】
この結果より、少なくとも硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、カルシウムイオン、色彩ｂを評価項目とし、測定結果から余寿命を推定すると、推定精度は多少低下するものの、測定時間の短縮化、コストの低減が図れる。
【００４１】
比較例１．
上記サンプル（新品１６個：サンプル番号１〜１６、市場使用品１４：サンプル番号１７〜３０）について、１つの評価項目で絶縁劣化量を診断した。サンプル、および各イオン量等の測定方法は実施例１および２と同じである。
図１３は硝酸イオン単独および硫酸イオン単独で被検体である固体絶縁物（不飽和ポリエステル）の劣化の程度を評価した結果である。図１３において、横軸が表面抵抗（Ω）、縦軸が硝酸または硫酸イオン量（濃度：ｍｇ／ｃｍ２）である。白抜き菱形が上記サンプルの硝酸イオン量（濃度）と表面抵抗の測定結果、白抜き四角が上記サンプルの硫酸イオン量（濃度）と表面抵抗の測定結果であり、硝酸イオン量と表面抵抗との関係を示す破線および硫酸イオン量と表面抵抗との関係を示す実線はそれぞれこれらの測定結果から求めたものである。黒菱形は未知サンプルの硝酸イオン量（濃度）の測定結果、黒四角は同じ未知サンプルの硫酸イオン量（濃度）の測定結果である。
【００４２】
未知サンプルの硝酸イオン量と硫酸イオン量をそれぞれ測定し、図１３の表面抵抗と各イオン量の関係を示す直線を利用して表面抵抗を求めた場合と、実施例２で説明したマハラノビスの距離から、図１２に示した表面抵抗とマハラノビスの距離の関係を示す直線を利用して表面抵抗をもとめた場合を比較した。
手順は以下のとおりである。
手順▲１▼：表面抵抗と硝酸イオン量、および表面抵抗と硫酸イオン量の関係を示す直線を求める。
手順▲２▼：表面抵抗とマハラノビスの距離の関係を示す直線を求める。
手順▲３▼：未知サンプルのイオン量から▲１▼で求めた直線関係を利用して表面抵抗を求める。
手順▲４▼：未知サンプルのマハラノビスの距離から▲２▼で求めた直線関係を利用して表面抵抗を求める。
手順▲５▼：手順▲３▼と手順▲４▼の結果を比較して有効性を確認する。
【００４３】
未知サンプルの表面抵抗を測定したところ、１．８×１０９Ωであった。この実測値１．８×１０９Ωに対し、手順▲３▼において硫酸イオン、および硝酸イオンから求めた表面抵抗はそれぞれ１．０×１０７Ω、および４．０×１０１０Ωであり、１桁以上、実測値と異なっていた。
これに対して、手順▲４▼においてマハラノビスの距離から求めた表面抵抗は８．７×１０８Ωであり、実測値とほぼ一致した。
この結果より、１つの評価結果から診断すると余寿命推定精度が悪くなることがわかった。
【００４４】
比較例２．
前述の通り、絶縁劣化促進試験の湿度条件は４０％ＲＨ〜９５％ＲＨ、好ましくは６０％ＲＨ〜９０％ＲＨである。温度は５０℃〜８０℃、好ましくは６０℃〜７０℃である。硝酸類濃度、硫酸類濃度、塩素類濃度の合計濃度は０．０１ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ、好ましくは０．１ｐｐｍ〜１０ｐｐｍである。電界は０．０１ｋＶ／ｍｍ〜１０ｋＶ／ｍｍ、好ましくは０．１ｋＶ／ｍｍ〜２．０ｋＶ／ｍｍである。これらの範囲以外で試験した結果を表６に示す（試験時間は１時間〜３５０時間の間の１０分おき）。
【００４５】
試験番号１は湿度が低すぎる場合、試験番号２は温度が低すぎる場合、試験番号３は電界強度が大きすぎる場合、試験番号４は硝酸類濃度、硫酸類濃度、塩素類濃度の合計濃度が大きすぎる場合である。
いずれの場合も市場での劣化と整合せず、マスターカーブを取得するのに十分な絶縁劣化を再現することはできなかった。
【００４６】
【表６】
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【００４７】
以上説明したように、固体絶縁物に付着している硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、およびカルシウムイオンの各イオン量、並びに上記固体絶縁物の色彩ｂを評価項目とし、各評価結果をマハラノビス・タグチシステム法により解析して１つの指標（マハラノビスの距離）で表し、このマハラノビスの距離を用いて絶縁劣化量を診断すると、市場での劣化メカニズムに即した高精度な絶縁劣化量の診断結果が得られる。
【００４８】
さらに、固体絶縁物に付着している硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、ナトリウムイオン、アンモニウムイオン、およびカルシウムイオンの各イオン量、並びに、上記固体絶縁物の光沢、色彩ｂ、成分（炭化水素基の量）を評価項目とし、各評価結果をマハラノビスの距離で表し、このマハラノビスの距離を用いて絶縁劣化量を診断すると、測定時間およびコストが多少かかるものの、市場での劣化メカニズムに即したより高精度な絶縁劣化量の診断結果が得られる。
【００４９】
なお、上記のような評価項目は、いずれも、被検体である固体絶縁物を取り外して測定装置のところまで持っていかなくても、運転中の受配電機器に対してその設置現場で測定することができる。
【００５０】
また、受配電機器用固体絶縁物に対して、湿度、温度、硝酸類の濃度、硫酸類の濃度、塩素類の濃度、印加電界をコントロールして絶縁劣化促進試験を行うことにより、受配電機器用固体絶縁物の市場での絶縁劣化を精度良く模擬することが可能となる。その結果、精度の高い余寿命マスターカーブの作成が可能となり、これを用いて、複数の劣化要因が複合的に影響して劣化する受配電機器用固体絶縁物の余寿命を精度良く推定することができる。
【００５１】
なお、上記では、評価項目を総合的に用いて絶縁劣化の程度を１つの指標で表すのに、絶縁劣化の程度を表す指標としてマハラノビスの距離を用い、新品の受配電機器用固体絶縁物の各評価項目の測定データを基準データ群として用いて被検体である受配電機器用固体絶縁物のマハラノビスの距離を求め、予め求めておいた運転時間とマハラノビスの距離との関係から被検体である受配電機器用固体絶縁物の余寿命を推定する場合について説明したが、絶縁劣化の程度を表す指標はマハラノビスの距離に限るものではなく、別の指標を用いてもよい。要は、評価項目として、受配電機器用固体絶縁物に付着している硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、およびカルシウムイオンの各イオン量、並びに受配電機器用固体絶縁物の色彩ｂを採択したことが、さらには、上記評価項目に加えて、受配電機器用固体絶縁物に付着しているナトリウムイオン、およびアンモニウムイオンの各イオン量、並びに受配電機器用固体絶縁物の光沢、および受配電機器用固体絶縁物の成分として炭化水素基の量を採択したことが、本発明の特徴とするところである。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、新品の受配電機器用固体絶縁物と被検体である受配電機器用固体絶縁物とに付着している硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、およびカルシウムイオンの各イオン量、並びに上記各受配電機器用固体絶縁物の色彩ｂを評価項目とし、上記評価項目を総合的に用いて絶縁劣化の程度を１つの指標で表し、予め求めておいた運転時間と上記指標との関係から上記被検体である受配電機器用固体絶縁物の余寿命を推定するので、複数の劣化要因が複合的に影響して劣化する、受配電機器用固体絶縁物の余寿命を、精度良く推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る絶縁劣化促進試験装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る余寿命マスターカーブを示す図である。
【図３】本発明の実施例１による固体絶縁物の陰イオン付着量の測定結果を示す図である。
【図４】本発明の実施例１による固体絶縁物の陰イオン付着量の測定結果を示す図である。
【図５】本発明の実施例１による固体絶縁物の陽イオン付着量の測定結果を示す図である。
【図６】本発明の実施例１による固体絶縁物の色彩Ｌの測定結果を示す図である。
【図７】本発明の実施例１による固体絶縁物の色彩ａ，ｂの測定結果を示す図である。
【図８】本発明の実施例１による固体絶縁物の光沢の測定結果を示す図である。
【図９】本発明の実施例１による固体絶縁物の赤外分析結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施例１による固体絶縁物の赤外分析結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施例１によるＳＮ比の要因効果図である。
【図１２】本発明の実施例２によるマハラノビスの距離と表面抵抗値との関係を示す図である。
【図１３】本発明の比較例１による硝酸イオン濃度、硫酸イオン濃度各単独での絶縁物の評価結果を説明する図である。
【符号の説明】
１  トランス、２  抵抗（１ＭΩ）、３  高圧プローブ、４  アクリル容器、５  恒温・恒湿槽、６  湿調付きデシケーター、７  絶縁物、８  硝酸類、硫酸類、塩素類供給源、９  パソコン、１０  デジタルマルチメーター、１１  発振器、１２  パワーアンプ、１３  デジタルオシロスコープ。
【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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