(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油入機器から採取した絶縁油の試料中のカルボニル基の量を定量分析し、前記カ
ルボニル基の量から絶縁油の飽和水分量を推定して、前記絶縁油の劣化状態を判定
するようにしたことを特徴とする油入機器における絶縁油の劣化状態診断方法。
【請求項２】
油入機器から採取した絶縁油の試料と使用前における絶縁油との色差を求め、前
記色差から絶縁油の飽和水分量を推定して、前記絶縁油の劣化状態を判定するよう
にしたことを特徴とする油入機器における絶縁油の劣化状態診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油入機器に使用されている絶縁油の劣化状態を判定するための劣化状態診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油入機器は、機器中身を絶縁油とともにケース内に収容することにより構成されている。前記絶縁油は、油入機器の冷却や絶縁等を目的として使用されているが、前記油入機器の長期間にわたる運転中に発生する熱の影響を受けたり、外部から侵入する空気や水分等と接触したりすること等により劣化する。前記絶縁油が劣化すると、油入機器の電気特性が低下する等の弊害が生じ、最悪の場合、油入機器が運転不能となることがあるため、定期的に前記絶縁油を採取して劣化状態を判定することで、油入機器の運転に支障をきたさないようにしている。
【０００３】
絶縁油の劣化状態を判定する指標として、例えば、絶縁油中の水分量（以下、油中水分量という）が用いられている。前記油中水分量は、例えば、カールフィッシャー水分計を用いることにより測定することができる（例えば、特許文献１参照）。そして、前記油中水分量の測定値を経年的に比較することにより、絶縁油の劣化の進行状況を判定することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−８８８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、絶縁油が酸化劣化すると飽和水分量が高くなることが知られているが、前記飽和水分量を用いた絶縁油の劣化状態の判定は行われていなかった。また、前記カールフィッシャー水分計を用いた水分測定によって得られる情報は、あくまでも当該時点での油中水分量だけであり、当該時点で飽和水分量がどの程度高くなっているか等といった飽和水分量に関する情報を得ることはできなかった。このため、当該時点での油中水分量が少ないという情報だけを得て、絶縁油の飽和水分量が高くなっていることを把握せずに使用しつづけた場合、前記絶縁油は累積的に水分を保持することになり、前記絶縁油の温度が低下した際に、飽和水分量を超過した水分が析出し、油入機器内部に発錆等の不具合を引き起こす可能性があった。また、前記のような不具合の発生を事前に把握したり、未然に防いだりすることも困難であった。
【０００６】
本発明は、前記の課題に鑑み、絶縁油の劣化に伴って油入機器内部に発錆等の不具合が発生するのを事前に把握したり、未然に防いだりすることが可能な油入機器における絶縁油の劣化状態診断方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、油入機器から採取した絶縁油の試料中のカルボニル基の
量を定量分析し、前記カルボニル基の量から絶縁油の飽和水分量を推定して、前記
絶縁油の劣化状態を判定するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、油入機器から採取した絶縁油の試料と使用前における絶
縁油との色差を求め、前記色差から絶縁油の飽和水分量を推定して、前記絶縁油の
劣化状態を判定するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、油入機器から採取した絶縁油の試料と使用前における絶縁油との色差を求め、前記色差から絶縁油の飽和水分量を推定して、前記絶縁油の劣化状態を判定するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、絶縁油の劣化に伴って増加する親水性を有するカ
ルボニル基の量から、絶縁油の飽和水分量を迅速・容易に推定することができる。
また、前記飽和水分量から絶縁油の劣化状態（水分を保持しやすくなっているか否
か）を判定することにより、絶縁油の交換の要否や交換時期等をあらかじめ把握す
ることができるとともに、必要な時期に絶縁油を交換することで、水分により油入
機器の内部に発錆等の不具合が発生するのを未然に防ぐことができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、絶縁油の劣化に伴って変色した絶縁油と、使用前
における絶縁油との色差から、絶縁油の飽和水分量を迅速・容易に推定することが
できる。また、前記飽和水分量から絶縁油の劣化状態（水分を保持しやすくなって
いるか否か）を判定することにより、絶縁油の交換の要否や交換時期等をあらかじ
め把握することができるとともに、必要な時期に絶縁油を交換することで、水分に
より油入機器の内部に発錆等の不具合が発生するのを未然に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１ないし図４を参照しながら説明する。本発明は、油入機器の定期点検等に際して、前記油入機器から採取した絶縁油の試料（以下、試料油という）の飽和水分量を測定（推定）し、前記飽和水分量から絶縁油の劣化状態を判定しようとするものであり、以下に前記飽和水分量を簡易に測定（推定）し、絶縁油の劣化状態を判定するための方法を示す。
【００１４】
まず、図１ないし図３を参照しながら本発明の第１実施例について説明する。本件発明者は、絶縁油の劣化に伴って飽和水分量が変化（増大）する原因が、カルボニル基の発生にあることを研究により見出した。即ち、油入機器の運転中に絶縁油が熱を受けたり酸化したりすることによって劣化すると、前記絶縁油中には、図１で示すカルボニル基（炭素と酸素の二重結合を有する）や前記カルボニル基を含むアルデヒド基（カルボニル基に水素が結合したもの），カルボキシル基（カルボニル基に水酸基が結合したもの），エステル基（カルボキシル基にアルコールが結合したもの）等の基が発生する。このため、劣化した絶縁油中には、カルボニル基が多量に含まれていると考えられる。前記カルボニル基は親水性を有しているため、該カルボニル基が多く含まれる絶縁油（即ち、劣化した絶縁油）は、使用前（あるいは使用初期）における絶縁油に比べて、飽和水分量が高くなっていると考えられる。本発明の第１実施例においては、この点に着目し、前記絶縁油中に含まれる（存在する）カルボニル基の量から絶縁油の飽和水分量を推定し、前記絶縁油の劣化状態を判定しようとするものである。
【００１５】
なお、本発明の第１実施例においては、例えば、フーリエ変換赤外分光光度計（以下、単に分光光度計という）を用いて、絶縁油中に含まれるカルボニル基を定量的に分析する場合を一例として説明する。前記分光光度計を使用することで、絶縁油中のカルボニル基の存在をスペクトルにより特徴的に示すことができる。
【００１６】
以下、本発明の第１実施例における絶縁油の劣化状態診断方法について説明する。まず、油入機器の定期点検等に際して、前記油入機器から採取した試料油を、分光光度計を用いて分析する。図２（ａ）は分光光度計を用いて分析した使用前における絶縁油（以下、新油という）のスペクトルの一例を、図２（ｂ）は分光光度計を用いて分析した試料油のスペクトルの一例をそれぞれ示しており、新油においては、例えば、波数１，７００ｃｍ-1近傍に吸光度のピークが発生していないのに対し、試料油においては、例えば、波数１，７００ｃｍ-1近傍に吸光度のピークが発生していることがわかる（図２（ｂ）において点線で囲んだ部分参照）。この波数１，７００ｃｍ-1近傍における吸光度のピークはカルボニル基の存在を示しており、前記ピークの大きさ（以下、検出強度という）が絶縁油中に存在するカルボニル基の量に相当する。なお、前記カルボニル基の存在を示すピークが発生する波数は、絶縁油の種類によって若干異なる。
【００１７】
つづいて、前記カルボニル基の検出強度から、絶縁油の飽和水分量を推定する。前記カルボニル基の検出強度と飽和水分量との間には、図３で示すような相関関係があることが本件発明者によって確認されており、図３で示す検量線を利用して、あらかじめ分析により得られているカルボニル基の検出強度から、絶縁油の飽和水分量を推定することができる（例えば、カルボニル基の検出強度が２００であるとき、飽和水分量は３０５ｐｐｍ程度であると推定できる）。なお、図３では、温度６０℃、湿度１００％という条件下でのカルボニル基の検出強度と飽和水分量との相関関係を示している。
【００１８】
そして、前記のように推定した飽和水分量と、新油の飽和水分量との比較から、絶縁油の劣化状態を判定する。即ち、推定した飽和水分量が、新油の飽和水分量とほとんど変わらなければ、絶縁油の劣化はまだ進んでいないと判定することができ、また、推定した飽和水分量が、新油の飽和水分量より高いほど、絶縁油の劣化が進んでカルボニル基が増加し、水分を保持しやすくなっていると判定することができる。従って、水分を保持しやすくなっていると判定された絶縁油を交換することにより、油入機器の内部に錆が発生する等という問題の発生を未然に防ぐことができる。
【００１９】
このように、本発明の第１実施例においては、分光光度計を用いて試料油を分析することにより得られたカルボニル基の検出強度から絶縁油の飽和水分量を推定し、前記飽和水分量から絶縁油の劣化状態（水分を保持しやすくなっているか否か）を判定するようにしたので、前記絶縁油の飽和水分量を迅速・容易に推定することができるとともに、劣化により水分を保持しやすくなっている（飽和水分量が高くなっている）絶縁油を容易に発見することができる。また、前記絶縁油の交換の要否や交換時期等をあらかじめ把握することができるとともに、水分を保持しやすくなっていると判定された絶縁油を必要な時期に交換することで、前記水分により油入機器の内部に発錆等の不具合が発生するのを未然に防ぐことができる。
【００２０】
次に、本発明の第２実施例について説明する。油入機器の運転に伴って絶縁油の劣化が進展し、絶縁油中のカルボニル基が増加すると、前記絶縁油の色は赤黄色に変色する。これは、前記カルボニル基が炭素と酸素の二重結合を有しており、この二重結合部分が赤黄色の発色団を形成しているためである。本発明の第２実施例においては、この点に着目し、油入機器から採取した試料油の色と使用前における絶縁油（以下、新油という）の色との差（以下、色差という）を求め、前記色差から絶縁油の飽和水分量を推定して、前記絶縁油の劣化状態を判定しようとするものである。
【００２１】
なお、本発明の第２実施例においては、前記絶縁油の色を測定する手段（以下、測色手段という）として、一般に広く使用されている表色系、例えば、Ｌ*ａ*ｂ*表色系等により色を表すことが可能な測色計や色差計を用いるものとする。また、本発明の第２実施例においては、前記測色手段を使用して測定した絶縁油の色を、Ｌ*ａ*ｂ*表色系により表す場合を一例として説明する。
【００２２】
ここで、Ｌ*ａ*ｂ*表色系について簡単に説明する。前記Ｌ*ａ*ｂ*表色系は、直交するａ*軸，ｂ*軸（クロマティクネス指数を示す）と、前記ａ*軸，ｂ*軸の交点と垂直に交差するＬ*軸（明度指数を示す）とを有する色空間立体イメージにより表される。前記明度指数Ｌ*は、黒−白方向の色の変化を表し、数値が大きくなるほど明度は高くなり、数値が小さくなる（０に近づく）ほど明度は低くなる。また、前記クロマティクネス指数ａ*は赤−緑方向の色の変化を、前記クロマティクネス指数ｂ*は黄−青方向の色の変化をそれぞれ表し、数値が大きくなるほど鮮やかな色となり、数値が小さくなる（０（交点）に近づく）ほどくすんだ色となる。
【００２３】
以下、本発明の第２実施例における絶縁油の劣化状態診断方法について説明する。まず、油入機器の定期点検等に際して、前記油入機器から採取した試料油の色を、測色計や色差計からなる測色手段を用いて測定する。つづいて、前記測定した試料油の明度指数Ｌ1*及びクロマティクネス指数ａ1*，ｂ1*と、新油の明度指数Ｌ0*及びクロマティクネス指数ａ0*，ｂ0*とを用いて、色差ΔＥを求める。色差ΔＥは、以下の式により求められる。
ΔＥ＝〔（Ｌ0*−Ｌ1*）2＋（ａ0*−ａ1*）2＋（ｂ0*−ｂ1*）2〕1/2  ・・・（１）
【００２４】
ここで、前記（１）式に具体的な数値を入れて色差ΔＥを求めてみる。例えば、測定した試料油の明度指数Ｌ1*が＋３３．０８，クロマティクネス指数ａ1*が＋８．３８，クロマティクネス指数ｂ1*が＋４２．０４，新油の明度指数Ｌ0*が＋４３．９７，クロマティクネス指数ａ0*が−２．４１，クロマティクネス指数ｂ0*が＋５．２６であるとき、色差ΔＥは、
ΔＥ＝〔（３３．０８−４３．９７）2＋（８．３８−（−２．４１））2＋
（４２．０４−５．２６）2〕1/2
＝〔（−１０．８９）2＋（１０．７９）2＋（３６．７８）2〕1/2
＝３９．８５
となる。
【００２５】
つづいて、前記色差ΔＥから、絶縁油の飽和水分量を推定する。前記色差ΔＥと飽和水分量との間には、図４で示すような相関関係があることが本件発明者によって確認されており、図４で示す検量線から、色差ΔＥ＝３９．８５のときの飽和水分量は、２７０ｐｐｍ程度であると推定することができる。なお、図４では、温度が６０℃、湿度が１００％という条件下での色差ΔＥと飽和水分量との相関関係を示している。
【００２６】
そして、前記のように推定した飽和水分量と、新油の飽和水分量との比較から、絶縁油の劣化状態を判定する。即ち、推定した飽和水分量が、新油の飽和水分量とほとんど変わらなければ、絶縁油の劣化はまだ進んでいないと判定することができ、また、推定した飽和水分量が、新油の飽和水分量より高いほど、絶縁油の劣化が進んでカルボニル基が増加し、水分を保持しやすくなっていると判定することができる。従って、水分を保持しやすくなっていると判定された絶縁油を交換することにより、油入機器の内部に錆が発生する等という問題の発生を未然に防ぐことができる。
【００２７】
このように、本発明の第２実施例によれば、油入機器から採取した試料油と新油との色差から絶縁油の飽和水分量を推定し、前記飽和水分量から絶縁油の劣化状態（水分を保持しやすくなっているか否か）を判定するようにしたので、前記絶縁油の飽和水分量を迅速・容易に推定することができるとともに、劣化により水分を保持しやすくなっている（飽和水分量が高くなっている）絶縁油を容易に発見することができる。また、前記絶縁油の交換の要否や交換時期等をあらかじめ把握することができるとともに、水分を保持しやすくなっていると判定された絶縁油を必要な時期に交換することで、前記水分により油入機器の内部に発錆等の不具合が発生するのを未然に防ぐことができる。
【００２９】
また、本発明の別の実施の形態として、加熱試験により絶縁油の飽和水分量を測定する等、適宜の方法により絶縁油の飽和水分量を測定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】カルボニル基及びカルボニル基を含む主な基（アルデヒド基、カルボキシル基、エステル基）の構造式を示す図である。
【図２】（ａ）は使用前の絶縁油（新油）を分光光度計により分析した結果の一例を示すスペクトル、（ｂ）は試料油（劣化した絶縁油）を分光光度計により分析した結果の一例を示すスペクトルである。
【図３】カルボニル基の検出強度と飽和水分量との相関関係を示す図である。
【図４】色差と飽和水分量との相関関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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