JP2005338045A - 電気機器の絶縁劣化診断方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】機器分析TG−DTAから得られる絶縁材料の重量変化時の熱重量減少曲線の積分曲線の第一次重量減少量と第二次重量減少量の積分減少カーブを微分値に変換して微分ピークとする。更に、微分多重ピーク分割処理にはガウス関数を用いて分割処理し、第二次重量減少ピーク面積値を第一次重量減少ピーク面積値で割って重量減量比を算出する。ここで得られた重量減量比を機器分析の指標値として従来手法で得られた重量減少率の結果と相関をとってマスターカーブを作成したものである。寿命試験評価にあたっては、所望の部分より採取した試料をTG−DTAによって分析する。分析した結果と作成したマスターカーブとを照らし合わせ、その寿命判定基準より熱劣化度を把握するものである。
【選択図】 図3
Description
特に電気機器のうちでも、回転機の巻線交換には多大な時間と費用がかかるため、巻線の寿命を適切に予測し、計画的に更新することが重要となっている。
従来の電気特性試験における電気機器の寿命予測は約10年単位での予測のため、寿命予測精度が悪く信頼性に欠ける問題を有している。実際に電気特性試験では問題がないにもかかわらず、補強部材の機械強度の低下から絶縁層に無理な応力が加わって絶縁層が破壊する事故が発生する。
(1)現状における劣化診断は巻線のスロットル部の吸湿、空隙(剥離、ボイド)等を劣化現象との相関関係による電気的非破壊試験により把握する方法で、直接に絶縁材料の熱劣化度を把握することができない。
(2)巻線を機械的に固定、支持する絶縁材料(スロットル部の楔、コイルエンド部の支持物、間隔片等)の劣化度の把握ができない。
(3)また、IEC.pub.216による耐熱性評価方法は存在するが、この方法では破壊試験、重量減少の試験項目となるため実機の巻線には直接適用できない。このため、回転機の巻線交換等の大幅な修復をせずに、そのまま再使用が可能な試験方法の開発が望まれている。
TG−DTAから得られる絶縁材料の重量変化時の熱重量減少曲線の積分曲線の第一次重量減少量と第二次重量減少量の積分減少カーブを微分値に変換して微分ピークとし、更に、ガウス関数を用いて微分多重ピーク分割処理し、得られた第二次重量減少ピーク面積値を第一次重量減少ピーク面積値で徐して重量減量比を算出し、この重量減量比をTG−DTAの指標値としてIEC.pub.216に準拠して算出された重量減少率との相関をとってマスターカーブを作成し、このマスターカーブと前記電気機器より採取された試料のTG−DTAによる分析
結果と照合することにより熱劣化度を判断することを特徴としたものである。
また、TG−DTA分析に必要な試料は数十mgでよいため、対象とする例えば回転機の巻線に用いられている絶縁材料からの試料採取量は、従来に比較して大幅に減少させることができた。
更には、採取される試料が微量なことから、回転機の巻線交換等の時間、補修時間、人件費等を大幅に短縮若しくは低減することができた。
一般に、熱重量減少法は温度を変化させたときの試料の重量変化を時間又は温度の関数として測定する方法で、無機・有機材料の反応機構の解析や有機材料の耐熱性評価等に広く用いられている。絶縁材料等の高分子材料は熱劣化をおこすと低分子量成分や不安定な末端基を放出して見かけ上安定となる。このような現象から高分子材料の分解開始温度が高温側にシフトして分解機構が低温側の第一次重量減少と高温側の第二次重量減少となり、分解機構が分かれて第一次と第二次の重量比率から高分子材料の劣化度合いを評価することができる。
そこで、評価対象とする回転機の絶縁材料を模擬的に熱劣化加速等により重量減少率特性との相関を予め把握しておき、新に熱分析によるTG−DTAを取り入れて得られた重量減量比を指標値として重量減少率特性との相関関係からマスターカーブを作成した。評価対象の実機の絶縁材料の巻線に対して機器分析を行うことで、その絶縁材料特性を推測することができ劣化度の仮寿命判定基準から劣化度合いを把握することがてきた。
図1はポリエステル樹脂の熱劣化試験の結果図で、重量減少率に対する経過時間を示したものである。
従来の機械分析手法では、図12で示すように熱重量減少曲線の積分曲線「第一次重量減少量」と「第二次重量減少量」の積分熱重量減少曲線の境界層を黙視判断により判別し、第二次重量減少量を第一次重量減少量で除して重量減量を算出している。したがって、境界層の目視判断に伴って再現性が悪く、解析精度が非常に悪くなっている。
図2がTG−DTAによる測定結果図で、ポリエステル樹脂の微分ピーク分離処理後の波形である。次に、分離処理された第二次重量減少ピーク面積値を第一次重量減少ピーク面積値で割って重量減少率を算出する。
ここで得られた重量減量比をTG−TDA分析の指標値とし、従来手法(IEC pub.216)による重量減量率結果との相関を取って図3で示すようなマスターカーブを作成し、このマスターカーブを用いて劣化診断・余寿命推定を行うものである。
マスターカーブの作成手順は、図3と同様に行って効果(マスターカーブ)を確認した。
図5は、回転機に使用している絶縁ベークライトへの適用例を示したマスターカーブの結果図である。
マスターカーブの作成手順は、図3と同様に行って効果を確認した。
マスターカーブの作成手順は、図3と同様に行って効果を確認した。
なお、図5と図6の絶縁プレスボードと絶縁ベークライトについては、各材料の曲げ強度低下率との相関を取ってマスターカーブを作成し、測定したところその効果が確認できた。この場合の寿命基準点は、強度低下率が初期値に対して50%未満の場合を材料の寿命基準点とした。
マスターカーブの作成手順は、図3と同様に行って効果を確認した。
マスターカーブの作成手順は、図3と同様に行って効果を確認した。
マスターカーブの作成手順は、図3と同様に行って効果を確認した。
マスターカーブの作成手順は、図3と同様に行って効果を確認した。
マスターカーブが作成される絶縁材料は、何れも回転機の固定子巻線等に使用されているもであるが、寿命試験評価にあたっては、所望の部分より絶縁材料をヤスリ等によって僅かを採取し、それを調整してTG−DTAによって分析する。分析した結果と先に作成された図3の如きマスターカーブとを照らし合わせ、その寿命判定基準より熱劣化度を把握するものである。
したがって、本発明によって作成されたマスターカーブを用いることにより、破壊試験によって熱劣化度を精度よく把握することができる。
R151…ポリエステル
R1441…エポキシ
Claims (5)
- 電気機器絶縁層の熱劣化度を診断するものにおいて、
TG−DTAから得られる絶縁材料の重量変化時の熱重量減少曲線の積分曲線の第一次重量減少量と第二次重量減少量の積分減少カーブを微分値に変換して微分ピークとし、更に、ガウス関数を用いて微分多重ピーク分割処理し、得られた第二次重量減少ピーク面積値を第一次重量減少ピーク面積値で徐して重量減量比を算出し、この重量減量比をTG−DTAの指標値としてIEC.pub.216に準拠して算出された重量減少率との相関をとってマスターカーブを作成し、このマスターカーブと前記電気機器より採取された試料のTG−DTAによる分析
結果と照合することにより熱劣化度を判断することを特徴とした電気機器絶縁材料の劣化診断方法。 - 前記作成されたマスターカーブに寿命判定基準値領域を設け、劣化度診断はこの寿命判定基準値領域にて行うことを特徴とした請求項1記載の電気機器絶縁材料の劣化診断方法。
- 前記IEC.pub.216に準拠して算出された重量減少率に代えて曲げ強度との相関を取ってマスターカーブを作成したことを特徴とした請求項1又は2記載の電気機器絶縁材料の劣化診断方法。
- 前記マスターカーブは、絶縁層を構成する個別材料若しくは複合材料系毎に作成したことを特徴とした請求項1乃至3記載の何れかの請求項の電気機器絶縁材料の劣化診断方法。
- 前記電気機器より採取する試料は、使用中の電気機器の絶縁材料であることを特徴とした請求項1乃至4記載の何れかの請求項の電気機器絶縁材料の劣化診断方法。
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