JP2015021916A - 絶縁材料の絶縁劣化診断装置、およびその診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的、電気的など各種のストレスが加わる絶縁物の絶縁劣化を確実に診断する。【解決手段】機械的、電気的、熱的、環境的ストレスを受け、劣化を起こし易い複数個所から測定した実測絶縁診断値を入力する入力部１と、この実測絶縁診断値を温度４０℃、湿度９５％の環境下での推定絶縁診断値に推定する推定部２と、推定絶縁診断値の複数を比較し、最低値を示す最低絶縁診断値を抽出する比較抽出部３と、この最低絶縁診断値を予め求めておいた劣化特性曲線と対比して絶縁診断を行う診断部４と、を備えたことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、電力設備に使用される絶縁材料の絶縁劣化診断装置、およびその診断方法に関する。

従来、電力設備には、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などの絶縁材料で成形された絶縁物が多用されており、高機能化、縮小化などが図られている。このような電力設備は、長期間に亘り安定した運転を継続するため、主回路部材を支持固定する絶縁物の絶縁劣化診断が行われている。

この種の絶縁劣化診断は、推定手段と診断手段で構成されているものがある。推定手段は、実測された絶縁抵抗値を悪環境下での絶縁抵抗値に推定するものであり、多変量解析のＴ法（タグチ法）により、絶縁抵抗値が推定されている。診断手段は、推定された絶縁抵抗値から、絶縁物が使用できる有効期間を求め、未然に絶縁事故を防ぐものとなっている（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、絶縁抵抗の測定は、絶縁物の任意個所であり、一般的には、測定がし易く、塵埃が堆積し易い、絶縁物上面が選ばれている。また、複数個所で測定を行い、信頼性の向上が図られているものがあるものの、その場所などが定まっていないのが現状である。絶縁物には、使用状態により機械的、電気的などの各種のストレスが加わり、劣化状況も相違することが想定される。このため、各種のストレスが加わる絶縁物の劣化状況を確実に把握することのできるものが望まれていた。

特開２０１２−１４１１４６号公報

本発明が解決しようとする課題は、機械的、電気的などの各種のストレスが加わり、劣化状況も相違することが想定される絶縁物の絶縁劣化を確実に診断することのできる絶縁材料の絶縁劣化診断装置、およびその診断方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態の絶縁材料の絶縁劣化診断装置は、絶縁物の複数個所から測定した実測絶縁診断値を入力する入力部と、前記実測絶縁診断値を所定環境下での推定絶縁診断値に推定する推定部と、前記推定絶縁診断値の複数を比較して最低絶縁診断値を抽出する比較抽出部と、前記最低絶縁診断値を予め求めておいた劣化特性曲線と対比して絶縁診断を行う診断部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の実施例に係る絶縁材料の絶縁劣化診断装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施例に係る絶縁材料の絶縁劣化診断装置の動作を説明するフロー図。 本発明の実施例に係る絶縁材料の絶縁劣化診断装置の測定部位を示す斜視図。 本発明の実施例に係る絶縁材料の絶縁劣化診断装置の絶縁診断を説明する特性図。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明の実施例に係る絶縁材料の絶縁劣化診断装置を図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る本発明の実施例に係る絶縁材料の絶縁劣化診断装置の構成を示すブロック図、図２は、本発明の実施例に係る絶縁材料の絶縁劣化診断装置の動作を説明するフロー図、図３は、本発明の実施例に係る絶縁材料の絶縁劣化診断装置の測定部位を示す斜視図、図４は、本発明の実施例に係る絶縁材料の絶縁劣化診断装置の絶縁診断を説明する特性図である。

図１に示すように、絶縁材料の絶縁劣化診断装置は、絶縁物表面の複数個所から測定した絶縁抵抗値（実測絶縁抵抗値）を入力する入力部１、所定環境下での絶縁抵抗値（推定絶縁抵抗値）に推定する推定部２、複数個所の推定した絶縁抵抗値を比較し、最大変化し最も低下した絶縁抵抗値（最低絶縁抵抗値）と測定個所を抽出する比較抽出部３、抽出された最も低下した絶縁抵抗値から余寿命を算出する診断部４で構成されている。

次に、絶縁劣化診断について、図２〜図４を参照して説明する。

図２に示すように、測定個所は、過大な機械的ストレスが加わる機械的劣化部位（ｓ１）、過大な電気的ストレスが加わる電気的劣化部位（ｓ２）、温度上昇が大きく熱的ストレスが加わる熱的劣化部位（ｓ３）、有害ガスに曝され易く、また、塵埃が堆積し易い環境的劣化部位（ｓ４）である。

これらの具体的な測定個所を、真空遮断器を例にとり説明する。図３に示すように、真空遮断器には、三相分がコ字状に成形された不飽和ポリエステル樹脂からなる絶縁バリア５に、それぞれ点線で示すような真空バルブ６が設けられている。真空バルブ６の上下には、上部導体７と下部導体８が固定されている。下部導体８の下部には、真空バルブ６を開閉操作する図示しない操作機構が設けられる。

測定個所１０は、絶縁バリア５の上面で上部導体７を固定する部分であり、真空バルブ６開閉時の繰り返しの機械的衝撃が最も加わる機械的劣化部位ｓ１となる。測定個所１１は、絶縁バリア５の上面で相間絶縁となる上部導体７近傍部分であり、電界強度が最も高くなる電気的劣化部位ｓ２となる。下部導体８の相間部分でもよい。測定個所１２は、下部導体８に真空バルブ６の可動軸が接続される接続個所であり、温度上昇が大きく熱的劣化部位ｓ３となる。測定個所１３は、塵埃が堆積し易い絶縁バリア５の上面であり、また、測定個所１４は、絶縁バリア５の側面で有害ガスや紫外線などに曝され易い部分であり、環境的劣化部位ｓ４となる。劣化部位は、劣化を起こし易い代表的な個所を測定し、測定漏れを防ぐものとなっている。

このような複数個所から実測した絶縁抵抗（実測絶縁抵抗値）は、測定時の温度、湿度によって変化する。このため、予め求めておいた新品、劣化品での温湿度特性から、例えば温度４０℃、湿度９５％ＲＨのような悪環境下での絶縁抵抗値（推定絶縁抵抗値）に推定する（ｓ５）。新品では、温湿度の影響を受け難いが、劣化品では、劣化程度に比例して影響を大きく受ける。次に、推定した絶縁抵抗値から最も大きく変化し、最低値（最低絶縁抵抗値）になった測定個所を抽出する（ｓ６）。これを予め求めておいた劣化特性曲線と対比させ、閾値を下回るまでの時間を求め、余寿命を算出する（ｓ７）。余寿命とは、健全に運転することのできる残りの時間である。閾値は、例えば、温度４０℃、湿度９５％ＲＨのとき１０^７Ω．ｃｍが選ばれる。

ここで、劣化特性曲線は、図４に示すように、両対数グラフに直線近似できるものの、劣化が進むと劣化部位によっては近似できないことがある。機械的劣化部位では、繰り返し疲労により微小クラックが入ると、時間ｔ０から急激に低下するＡ特性となる。また、電気的劣化部位では、トラッキングが発生すると、機械的劣化部位と同様に、時間ｔ０から急激に低下するＡ特性となる。熱的劣化部位と環境的劣化部位では、一律的に累積劣化するＢ特性となる。このため、時間ｔ０以降での測定では、上述のように、閾値を下回る短時間側の時間ｔ１を求める。逆に、時間ｔ０以前での測定では、いずれの劣化部位も同様の絶縁抵抗値となるため、時間ｔ１または時間ｔ２を求めるものとなる。しかしながら、測定個所との照合を行い、明らかに機械的、電気的劣化部位ではＡ特性、また、熱的、環境的劣化部位ではＢ特性を用いるものとする。複合劣化では、安全サイドを考慮し、Ａ特性を用いる。

なお、Ａ特性、Ｂ特性の劣化特性曲線は、現地回収品を含め、実験室で加速劣化させたデータから求めることができる。特に、現地回収品のデータは、種々の劣化様相を忠実に反映しており、信頼性を大きく向上させることができる。

上記では、絶縁材料に不飽和ポリエステル樹脂を用いて説明したが、エポキシ樹脂で注型した絶縁バリアや支持がいし、また、ガラス積層エポキシ板で加工された絶縁ロッドなど、電力設備に用いられる絶縁物に適用することができる。

また、絶縁劣化が変色に起因するところが大ききので、絶縁抵抗の測定のほか、表面粗さ、光沢度、色調を測定すれば、精度よく絶縁診断を行うことができる。更に、三相の各相でそれぞれ同一個所を測定し、劣化部位の平均値を算出し、余寿命を求めるようにすれば、絶縁診断の精度を向上させることができる。

ここで、絶縁抵抗値、表面粗さ度、光沢度、色調程度を、絶縁診断値と称する。これらも実測値から推定値を推定し、最低値が抽出される。

上記実施例の絶縁材料の絶縁劣化診断装置によれば、絶縁バリア５において、機械的劣化部位、電気的劣化部位、熱的劣化部位、環境的劣化部位の複数個所から絶縁抵抗を測定し、その中から最低値を示す劣化部位を抽出し、劣化特性曲線から余寿命を算出しているので、測定漏れを防げ、精度よく絶縁劣化診断を行うことができる。

以上述べたような実施形態によれば、複数個所から絶縁抵抗を実測して最低値を抽出しているので、絶縁劣化診断の精度を格段に向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 入力部
２ 推定部
３ 比較抽出部
４ 診断部
５ 絶縁バリア
６ 真空バルブ
７ 上部導体
８ 下部導体
１０、１１、１２、１３、１４ 測定個所

Claims (6)

1. 絶縁物の複数個所から測定した実測絶縁診断値を入力する入力部と、
   前記実測絶縁診断値を所定環境下での推定絶縁診断値に推定する推定部と、
   前記推定絶縁診断値の複数を比較して最低絶縁診断値を抽出する比較抽出部と、
   前記最低絶縁診断値を予め求めておいた劣化特性曲線と対比して絶縁診断を行う診断部と、
   を備えたことを特徴とする絶縁材料の絶縁診断装置。
2. 真空遮断器に用いられる絶縁バリアの機械的劣化部位、電気的劣化部位、熱的劣化部位、環境的劣化部位から測定した実測絶縁抵抗値を入力する入力部と、
   前記実測絶縁抵抗値を所定環境下での推定絶縁抵抗値に推定する推定部と、
   前記推定絶縁抵抗値の複数を比較して最低絶縁抵抗値を抽出する比較抽出部と、
   前記最低絶縁抵抗値を予め求めておいた劣化特性曲線と対比し、閾値を下回るまでの時間を算出して絶縁診断を行う診断部と、
   を備えたことを特徴とする絶縁材料の絶縁診断装置。
3. 前記実測絶縁抵抗値を各相で測定し、平均値を算出することを特徴とする請求項２に記載の絶縁材料の絶縁劣化診断装置。
4. 真空遮断器に用いられる絶縁バリアの機械的劣化部位、電気的劣化部位、熱的劣化部位、環境的劣化部位から絶縁抵抗を測定し、
   これらの絶縁抵抗を温度４０℃−湿度９５％での絶縁抵抗値に推定した後、
   推定した絶縁抵抗値を比較して最低値を抽出し、
   この最低値を予め求めておいた劣化特性曲線と対比し、閾値を下回るまでの時間を算出することを特徴とする絶縁材料の絶縁診断方法。
5. 前記機械的劣化部位は、上部導体を固定する前記絶縁バリア上面であり、
   前記電気的劣化部位は、上部導体または下部導体を固定する前記絶縁バリアの相間部分であり、
   前記熱的劣化部位は、真空バルブの可動軸が接続される下部導体を固定する前記絶縁バリア部分であり、
   前記環境的劣化部位は、前記絶縁バリアの上面、および側面であることを特徴とする請求項４に記載の絶縁材料の絶縁診断方法。
6. 前記劣化特性曲線は、現地回収品および実験室での加速劣化データから求めることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の絶縁材料の絶縁診断方法。

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