JP6037611B2 - Diagnosis method for remaining insulation life of power distribution equipment - Google Patents
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Description
本発明は、受配電機器が備える絶縁体の余寿命診断方法に関するものであり、特に、稼動中の受配電機器が備える絶縁体の抵抗低下による余寿命を診断する余寿命診断方法に関するものである。 The present invention relates to a method for diagnosing a remaining life of an insulator provided in a power receiving / distributing device, and more particularly to a method for diagnosing a remaining life due to a decrease in resistance of an insulator provided in an operating power receiving / distributing device. .
受配電設備は、電気エネルギーを工場や建物へ供給する役割を担う設備である。受配電設備には、信頼性、安定性を確保して稼動することが要求される。長期間にわたる受配電設備の使用によって受配電設備に用いられる絶縁物が劣化し、それにより電気的トラブルが発生した場合には、生産での損失あるいは設備の補修といったような、生産設備あるいは建物に与える影響が大きくなる。このため受配電設備に用いられる絶縁物の劣化を精度よく診断するための技術が望まれている。 The power distribution facility is a facility responsible for supplying electrical energy to factories and buildings. Power distribution facilities are required to operate with reliability and stability. If the insulation used in the power distribution equipment deteriorates due to the long-term use of the power distribution equipment, and an electrical trouble occurs as a result, the production equipment or building, such as loss in production or repair of the equipment, will be The effect will increase. For this reason, the technique for diagnosing degradation of the insulator used for power distribution equipment with high accuracy is desired.
受配電設備中の絶縁物の劣化プロセスは、一般的に、次のように考えられている。（１）絶縁物表面の抵抗が低下する。（２）漏れ電流によるジュール熱のために、局部的な乾燥帯が絶縁物に形成される。（３）その乾燥帯への電圧集中によってシンチレーション放電が発生する。（４）放電による有機物の炭化（炭化導電路の形成）による絶縁破壊の発生。 In general, the deterioration process of the insulator in the power distribution facility is considered as follows. (1) The resistance of the insulator surface decreases. (2) Due to Joule heat due to leakage current, a local dry zone is formed in the insulator. (3) Scintillation discharge is generated by voltage concentration on the dry zone. (4) Occurrence of dielectric breakdown due to carbonization of organic matter (formation of carbonized conductive paths) by discharge.
絶縁物の劣化を診断するための方法として、従来では、絶縁抵抗を測定する方法、あるいは、部分放電を測定する方法などが主に実施されてきた。しかしながら絶縁抵抗の測定値あるいは部分放電の測定値は湿度に依存して大きく異なりうる。したがって診断精度が十分であるとは言えない。電気的トラブルを未然に防止するとともに、メンテナンス周期を適正化して保守コストを削減するためには、湿度条件を考慮した絶縁余寿命の診断が重要である。 Conventionally, as a method for diagnosing deterioration of an insulator, a method of measuring an insulation resistance or a method of measuring a partial discharge has been mainly performed. However, measured values of insulation resistance or measured values of partial discharge can vary greatly depending on humidity. Therefore, it cannot be said that the diagnostic accuracy is sufficient. In order to prevent electrical troubles in advance and to reduce maintenance costs by optimizing the maintenance cycle, it is important to diagnose the remaining insulation life in consideration of humidity conditions.
このため、湿度条件を考慮して電気的な異常が発生する前に絶縁体の劣化度を評価する方法が、特許文献１および特許文献２に記載されている。それらの方法では、絶縁体に電極を取り付けて漏れ電流を測定し、絶縁体の漏れ電流をモニタすることにより、受配電機器が備える絶縁体の劣化を診断する。
For this reason,
そのうち、特許文献１に記載の絶縁劣化検出方法では、絶縁板上に独立した多数の中心電極とその周囲を微小な間隔を隔てて囲む外周電極とをマトリックス状に配置し、それらの中心電極と外周電極間に電圧を印加して抵抗値を測定することで劣化度を評価している。
Among them, in the insulation deterioration detection method described in
また、特許文献２には、以下のような絶縁余寿命推定方法が開示されている。すなわち、受配電設備に、絶縁診断センサが取り付けられる。このセンサは、上記の受配電設備を構成する主回路部分に用いる固体絶縁材料と同等材料からなる。センサは、故意に劣化させた劣化部位と、劣化させていない未劣化部位とを有し、劣化部位および未劣化部位には、表面電気抵抗率を測定するためのくし型電極が設けられる。両方の部位の表面電気抵抗率の変化が測定され、表面電気抵抗率の時間依存性を表わす基準曲線と、その表面電気抵抗率の変化とに基づいて受配電設備の余寿命が算出される。
実際に受配電機器が設置されている現場での絶縁体の劣化は、大気中のＮＯｘ（窒素酸化物）、ＳＯｘ（硫黄酸化物）、塵埃あるいは汚染物等の影響を受ける。このため絶縁体の実際の劣化は、種々の劣化モードが複雑に変化しながら、主として絶縁体の表面に生成あるいは付着した潮解性を持つイオン性化合物が大気中の水分を吸収することで絶縁体の表面抵抗率が低下する。 The deterioration of the insulator at the site where the power distribution equipment is actually installed is affected by NOx (nitrogen oxide), SOx (sulfur oxide), dust or contaminants in the atmosphere. For this reason, the actual deterioration of the insulator is caused by the fact that ionic compounds with deliquescence that are generated or attached to the surface of the insulator absorb moisture in the atmosphere while various deterioration modes change in a complex manner. The surface resistivity decreases.
特許文献１に記載の絶縁劣化検出方法では、測定時の湿度条件を一定にするため、電子冷却あるいは加湿器等で絶縁物の表面を湿潤させて抵抗を測定している。前記のように絶縁体の表面には様々なイオン性化合物が存在するが、絶縁体の表面を湿潤すると潮解性がない化合物も水に溶解して電気伝導に寄与するため測定した抵抗は実際と異なり、精度よく絶縁体の劣化を検出することができないという問題点があった。
In the insulation degradation detection method described in
特許文献２に記載の絶縁余寿命診断方法では、センサを受配電機器に一定期間設置した後にセンサを回収して、所定の湿度に設定された環境実験室等でセンサの表面抵抗率を測定しなければならない。このため、特許文献２の方法によれば、リアルタイムで余寿命診断を実施できないという問題点があった。また、受配電機器を使用する現場において、劣化モードが変化しているにもかかわらず、センササンプルの加速劣化試験により作成した固定の相関関係に基づいて、絶縁体の劣化を検出する。そのため、現場における劣化モードの変化が相関関係に反映されず、精度よく絶縁体の劣化を検出することができないという問題点があった。
In the method for diagnosing the remaining insulation life described in
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、受配電機器の絶縁体の余寿命をリアルタイムで精度良く診断できる余寿命診断方法およびシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a remaining life diagnosis method and system capable of accurately diagnosing the remaining life of an insulator of a power receiving and distributing device in real time. To do.
本発明の受配電機器の余寿命診断方法は、絶縁体を備える受配電機器の余寿命を求める余寿命診断方法であって、
前記絶縁体と同じまたは同等の材質からなるセンサ絶縁体を予め前記受配電機器に設けておくセンサ設置ステップと、
前記センサ絶縁体の表面における２種類以上のイオンの量を逐次測定する測定ステップと、
前記測定ステップで測定した前記２種類以上のイオンの量を多変量解析する解析ステップと、
前記センサ絶縁体について、前記２種類以上のイオンの量を多変量解析した結果と表面抵抗率との相関関係である第１の相関関係をあらかじめ求めておき、前記第１の相関関係に基づいて、前記解析ステップで得た多変量解析の結果から、前記センサ絶縁体の表面抵抗率を算出する表面抵抗率算出ステップと、
前記センサ絶縁体の表面抵抗率と使用年数との相関関係である第２の相関関係を、前記表面抵抗率算出ステップで算出された表面抵抗率を用いて逐次更新する第２の相関関係更新ステップと、
前記第２の相関関係更新ステップで更新された前記第２の相関関係に基づいて、前記受配電機器の余寿命を求める余寿命算出ステップとを備える。
The remaining life diagnosis method of the power receiving and distributing device of the present invention is a remaining life diagnostic method for determining the remaining life of the power receiving and distributing device including an insulator,
A sensor installation step in which a sensor insulator made of the same or equivalent material as that of the insulator is provided in advance in the power receiving and distributing device,
A measurement step of sequentially measuring the amount of two or more types of ions on the surface of the sensor insulator;
An analysis step for multivariate analysis of the amount of the two or more types of ions measured in the measurement step;
For the sensor insulator, a first correlation which is a correlation between the result of multivariate analysis of the amount of the two or more types of ions and the surface resistivity is obtained in advance, and based on the first correlation From the result of multivariate analysis obtained in the analysis step, a surface resistivity calculation step for calculating the surface resistivity of the sensor insulator;
A second correlation update step of sequentially updating a second correlation, which is a correlation between the surface resistivity of the sensor insulator and the service life, using the surface resistivity calculated in the surface resistivity calculation step. When,
A remaining life calculating step for obtaining a remaining life of the power receiving / distributing device based on the second correlation updated in the second correlation updating step.
本発明の受配電機器の余寿命診断方法によれば、受配電機器が備える絶縁体の余寿命をリアルタイムで精度よく診断することができ、その絶縁体の劣化による電気的トラブルを未然に防ぐことができる。 According to the method for diagnosing the remaining life of a power receiving / distributing device of the present invention, the remaining life of an insulator provided in the power receiving / distributing device can be accurately diagnosed in real time, and an electrical trouble due to deterioration of the insulator can be prevented in advance. Can do.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
＜実施の形態１＞
実施の形態１に係る受配電機器の余寿命診断方法は、絶縁体を備える受配電機器の余寿命を求める余寿命診断方法である。受配電機器は、たとえば、遮断器、断路器、母線・導体などの主回路構成品と計測機器とから構成される。以下に受配電機器の構成の一例を説明するが、この構成によって本発明が限定されるものではない。
<
The remaining life diagnosis method for a power receiving / distributing device according to Embodiment 1 is a remaining life diagnosis method for obtaining the remaining life of a power receiving / distributing device including an insulator. The power receiving / distributing device includes, for example, main circuit components such as a circuit breaker, a disconnector, a busbar / conductor, and a measuring device. An example of the configuration of the power receiving / distributing device will be described below, but the present invention is not limited to this configuration.
図１は、受配電機器に用いられる遮断器の概観を示した図である。図１を参照して、交流の３相にそれぞれ対応して遮断部１０１，１０２，１０３が設置される。遮断部１０１，１０２，１０３の各々はモールドフレーム１０４で支持されている。図２は、モールドフレームの概観図である。図１および図２を参照して、モールドフレーム１０４は、たとえば不飽和ポリエステル絶縁体によって形成される。なお、図２には、モールドフレーム１０４の寸法が示されているが、この寸法は、一例であって本発明を限定するものではない。
FIG. 1 is a diagram showing an overview of a circuit breaker used in a power receiving and distributing device. Referring to FIG. 1, blocking
図３は、複数の受配電機器５が配置された電気室４の一例を示した概略図である。図３に示すように、受配電機器５およびセンサ絶縁体１は、外気と室内空気とを入れ換え可能な開口部が設けられた電気室４内に設置される。開口部には、例えば、外気９を電気室４に吸気するバスダクト６、ピット７、または、室内空気１０を電気室４から排気する強制換気口８、または、図示しないケーブル引き込み口の少なくとも一つが該当する。これら開口部には、エアコンによって風を送り込んでもよい。本実施の形態では、開口部は、バスダクト６、および、ピット７であるものとする。本実施の形態では、図３に示すように、センサ絶縁体１の表面を、それら開口部と対向させて配設している。
FIG. 3 is a schematic view showing an example of the
図３では、バスダクト６は電気室４の上側に設けられており、センサ絶縁体１はバスダクト６近傍の受配電機器５の上面に配置されている。このように、センサ絶縁体１の表面を、バスダクト６近傍において上向きにし、バスダクト６と対向させて配置している。
In FIG. 3, the bus duct 6 is provided on the upper side of the
一方、ピット７は電気室４の下側に設けられており、別のセンサ絶縁体１がピット７近傍の受配電機器５の下面に配置されている。このように、別のセンサ絶縁体１の表面を、ピット７近傍において下向きにし、ピット７と対向させて配置している。
On the other hand, the pit 7 is provided on the lower side of the
以上のように配置された受配電機器５に対して、本実施の形態に係る受配電機器の余寿命診断方法を用いる。
For the power receiving / distributing
次に、実施の形態１に係る受配電機器の余寿命診断方法について説明する。図４は、本実施の形態に係る受配電機器の余寿命診断方法を説明するためのフローチャートである。
Next, a method for diagnosing the remaining life of a power receiving / distributing device according to
（センサ設置ステップＳ０）
図３、４を参照して、まず、受配電機器５に備えられた診断対象の絶縁体と同じまたは同等の材質からなるセンサ絶縁体１を、上述のように予め受配電機器５内の所定の箇所に設けておく。センサ絶縁体１は受配電機器５の使用開始前まで設けておき、受配電機器５の使用を開始する。
(Sensor installation step S0)
3 and 4, first, the
診断対象の絶縁体とは、受配電機器が備える絶縁体のうち、絶縁劣化を診断したい絶縁体、例えば、絶縁劣化が激しく、受配電機器の寿命において重要となる絶縁体である。そのような絶縁体の一例としては、上述のモールドフレームが挙げられる。 The insulator to be diagnosed is an insulator that is desired to diagnose insulation deterioration among insulators provided in the power receiving / distributing device, for example, an insulator that is severely deteriorated and important in the life of the power receiving / distributing device. An example of such an insulator is the mold frame described above.
診断対象の絶縁体は予め特定されていてもよい。あるいは、受配電機器が備える複数の絶縁体の各々の表面抵抗率を求めて、表面抵抗率が最も低い絶縁体を診断対象の絶縁体として決定してもよい。また、診断対象の絶縁体の数は複数でもよい。 The insulator to be diagnosed may be specified in advance. Alternatively, the surface resistivity of each of the plurality of insulators included in the power receiving and distributing device may be obtained, and the insulator having the lowest surface resistivity may be determined as the insulator to be diagnosed. The number of insulators to be diagnosed may be plural.
センサ絶縁体は、絶縁体とその表面に設けられたイオンの選択電極とを含む。センサ絶縁体に含まれる絶縁体の材質は、診断対象である受配電機器の絶縁体の材質と同じまたは同等である。「同等」とは、たとえば、２つの絶縁体の構成要素が互いに同じであり、かつ、２つの絶縁体の間で構成比率を比較した場合に、同一要素に対する構成比率の差が±１０％以内であることを意味する。具体的な絶縁体の材質としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。一般に、絶縁体は、樹脂、充填材、フィラー、添加剤等から構成される。 The sensor insulator includes an insulator and an ion selection electrode provided on the surface of the insulator. The insulator material included in the sensor insulator is the same as or equivalent to the insulator material of the power receiving / distributing device to be diagnosed. “Equivalent” means, for example, that the constituent elements of two insulators are the same as each other, and when the constituent ratios of the two insulators are compared, the difference in constituent ratios for the same elements is within ± 10%. It means that. Specific examples of the insulator material include unsaturated polyester resin, epoxy resin, and phenol resin. In general, the insulator is composed of a resin, a filler, a filler, an additive, and the like.
センサ絶縁体の表面に設けられるイオン選択電極は、硝酸イオン選択電極、硫酸イオン選択電極、塩化物イオン選択電極、アンモニウムイオン選択電極、ナトリウムイオン選択電極、カルシウムイオン選択電極等の絶縁体の表面抵抗率の低下と強い相関がある各種イオンの選択電極である。絶縁体の抵抗の低下と強い相関があるイオンは、絶縁体の材質によって異なる。絶縁体が不飽和ポリエステル樹脂である場合、絶縁体の抵抗の低下と強い相関があるイオンは、硝酸イオン、硫酸イオンおよび塩化物イオンであるため、絶縁体の表面に硝酸イオン選択電極、硫酸イオン選択電極および塩化物イオン選択電極を設けてセンサ絶縁体を構成する。 The ion selection electrode provided on the surface of the sensor insulator is a surface resistance of an insulator such as a nitrate ion selection electrode, a sulfate ion selection electrode, a chloride ion selection electrode, an ammonium ion selection electrode, a sodium ion selection electrode, or a calcium ion selection electrode. It is a selective electrode for various ions that have a strong correlation with a decrease in the rate. Ions that have a strong correlation with the decrease in resistance of the insulator vary depending on the material of the insulator. When the insulator is an unsaturated polyester resin, the ions that have a strong correlation with the decrease in the resistance of the insulator are nitrate ions, sulfate ions, and chloride ions. A sensor insulator is configured by providing a selection electrode and a chloride ion selection electrode.
センサ絶縁体１を設置する位置は、受配電機器の機能に影響しない範囲内でできるだけ診断対象の絶縁体に近い位置であることが望ましい。センサ絶縁体には、例えば、導体の支持や遮蔽を行う機能を持たせてもよい。
The position where the
図５は、センサ絶縁体の表面を示す概略図である。図５を参照して、センサ絶縁体１は、絶縁体１００と複数のイオン選択電極２とを備える。本実施の形態では、絶縁体１の材質は、炭酸カルシウムなどの添加剤とガラス繊維とを含む不飽和ポリエステル樹脂であるものとする。
FIG. 5 is a schematic view showing the surface of the sensor insulator. Referring to FIG. 5, the
イオン選択電極２は、絶縁体１００の表面に配置される。イオン選択電極２の材質は、導電性を示すものであればよく、長期使用による腐食等に耐えうるものがより望ましい。本実施の形態において、イオン選択電極２はＳＵＳ製である。
The ion
イオン選択電極２に、例えば２００Ｖの電圧を印加して、イオン選択電極２間の漏れ電流を漏れ電流計により測定する。これによって絶縁体１００の表面抵抗率が求められる。なお、センサ絶縁体１の近傍には、電子冷却装置あるいは蒸気加湿器などの絶縁体１００上を湿潤させるための湿潤装置３が取り付けられている。
A voltage of, for example, 200 V is applied to the ion
（測定ステップＳ１）
次に、センサ絶縁体１の表面における２種類以上のイオン（例えば、硝酸イオン、硫酸イオンおよび塩化物イオン）の量を逐次測定する。本実施の形態では、湿潤装置３により絶縁体１００の表面を湿潤させ、絶縁体１００の表面上の水に溶解した各種イオンの量を各種のイオン選択電極２により測定する。これらの測定は、例えば、センサ絶縁体１の使用開始時（受配電機器の使用開始時）から１ヶ月ごとに行う。
(Measurement step S1)
Next, the amount of two or more kinds of ions (for example, nitrate ion, sulfate ion and chloride ion) on the surface of the
（解析ステップＳ２）
次に、センサ絶縁体に含まれる絶縁体と同種の絶縁体について、ステップＳ１で測定した各イオン量と、絶縁体の湿度５０％における表面抵抗率の実測値との相関関係（第１の相関関係）を多変量解析によって求める。具体的には、例えば、マハラノビス・タグチシステム、ニューラルネットワーク、重回帰分析等により多変量解析を行う。
(Analysis step S2)
Next, for an insulator of the same type as the insulator included in the sensor insulator , a correlation (first correlation) between each ion amount measured in step S1 and an actual measured value of the surface resistivity at 50% humidity of the insulator. Relationship) is obtained by multivariate analysis. Specifically, multivariate analysis is performed by, for example, Mahalanobis Taguchi system, neural network, multiple regression analysis, or the like.
（表面抵抗率算出ステップＳ３）
次に、あらかじめ、解析ステップＳ２で求めておいた第１の相関関係に基づいて、各イオン量から、センサ絶縁体の表面抵抗率Ｂを算出する（図６参照）。
(Surface resistivity calculation step S3)
Next, advance, on the basis of the first correlation had determined Meteor at analysis step S2, the amount of ions or al, calculates the surface resistivity B of the sensor insulator (see FIG. 6).
なお、ここで示されるセンサ絶縁体１の表面抵抗率は、後述する劣化メカニズムにより使用年数とともに低下する。そのため、一般的に、イオン量を測定する毎に表面抵抗率が徐々に下がる傾向にある。
In addition, the surface resistivity of the
（第２の相関関係更新ステップＳ４）
次に、表面抵抗率算出ステップＳ３で算出したセンサ絶縁体の表面抵抗率と、センサ絶縁体の使用開始からの時間との相関関係（第２の相関関係）を求めるために、使用時間と表面抵抗率のデータを逐次追加していく。データを追加した後に、それまでのデータから表面抵抗率と使用年数との相関関係を再計算することで、第２の相関関係を更新する。
(Second correlation update step S4)
Next, in order to obtain the correlation (second correlation) between the surface resistivity of the sensor insulator calculated in the surface resistivity calculation step S3 and the time from the start of use of the sensor insulator, the usage time and the surface Resistivity data will be added sequentially. After the data is added, the second correlation is updated by recalculating the correlation between the surface resistivity and the age of use from the previous data.
使用時間としては、センサ絶縁体１の使用年数を用いてもよく、受配電機器５の使用年数を用いてもよい。センサ絶縁体１は、受配電機器５が備える絶縁体と同じまたは同等の材質からなり、受配電機器５と同じ場所に配置され、受配電機器５と同じ時期から使用されるため、両者の使用年数は実質的に同じだからである。以下、本実施の形態では、使用時間として、センサ絶縁体１の使用年数を用いる。
As the usage time, the service life of the
上述の第２の相関関係の更新について説明する前に、第２の相関関係の傾向について説明する。図８は、現場の受配電機器５で使用された約１５００個のセンサ絶縁体１について、使用年数ごとの表面抵抗率の平均値をプロットした図である。図８において、縦軸は表面抵抗率の対数値を示し、横軸は使用年数のリニアー値を示す。なお、センサ絶縁体１の表面抵抗率は、湿度５０％ＲＨ（ＲＨ：相対湿度）において従来の方法により測定した値である。
Before describing the update of the second correlation, the tendency of the second correlation will be described. FIG. 8 is a diagram in which the average value of the surface resistivity for each year of use is plotted for about 1500
表面抵抗率のデータはＮＯｘ等の環境要因による誤差を含みうる。しかしサンプル数が約１５００であり、このサンプル数は、表面抵抗率の経年劣化傾向を把握するのに充分であると考えられる。 The surface resistivity data may include errors due to environmental factors such as NOx. However, the number of samples is about 1500, and this number of samples is considered to be sufficient to grasp the aging tendency of the surface resistivity.
図８から分かるように、センサ絶縁体１の表面抵抗率の対数と、センサ絶縁体１の使用年数との相関関係（第２の相関関係）は、直線で表せる。以下、この直線をマスターカーブと呼ぶ。
As can be seen from FIG. 8, the correlation (second correlation) between the logarithm of the surface resistivity of the
上述したように、第２の相関関係更新ステップＳ４では、第１の相関関係に基づいて算出された表面抵抗率Ｂと、センサ絶縁体１の使用年数との相関関係である第２の相関関係を更新する。第２の相関関係を更新する方法の具体例としては、例えば、最小二乗法を用いて、３ヶ月に１回程度の頻度で、マスターカーブを逐次更新する方法が挙げられる。
As described above, in the second correlation update step S4, the second correlation that is a correlation between the surface resistivity B calculated based on the first correlation and the years of use of the
あるいは、上述したように第２の相関関係は直線の関係にあるため、以下の簡便な更新方法、すなわち、第２の相関関係を診断時においてのみ更新する方法を用いてもよい。図７は第２の相関関係の更新方法を説明するための模式図である。図７に示すように、使用開始時の（未使用の）センサ絶縁体のデータ（表面抵抗率Ｃおよび使用年数（０年））に、余寿命診断時におけるセンサ絶縁体のデータ（表面抵抗率Ｂと使用年数Ｄ（３０年））を追加して、第２の相関関係を更新する。ここで、未使用のセンサ絶縁体１の表面抵抗率Ｃは、予め設定された値であり、例えば、経験的に既に知られた値に設定される。この図７に示される表面抵抗率Ｂ（５．０×１０9Ω／□（Ω／sq））は、図６に示す第１の相関関係から算出される表面抵抗率Ｂに相当する。図７に示すように、未使用のセンサ絶縁体のデータプロットと、診断時におけるセンサ絶縁体のデータプロットとを直線で結ぶことにより、マスターカーブを作成する。
Alternatively, since the second correlation is a linear relationship as described above, the following simple update method, that is, a method of updating the second correlation only at the time of diagnosis may be used. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the second correlation updating method. As shown in FIG. 7, the sensor insulator data (surface resistivity) at the time of remaining life diagnosis is shown in the data (surface resistivity C and years of use (0 years)) of the sensor insulator at the start of use. B and the number of years of use D (30 years)) are added to update the second correlation. Here, the surface resistivity C of the
（余寿命算出ステップＳ５）
次に、第２の相関関係更新ステップＳ４で更新した第２の相関関係に基づいて、受配電機器５の余寿命を求める。本実施の形態では、図７に示した第２の相関関係に基づいて、表面抵抗率の所定の閾値Ｅに対応する寿命年数Ｆを算出し、寿命年数Ｆと使用年数Ｄとに基づいて受配電機器５の余寿命を求める。ここでいう寿命年数Ｆは、図７において、第２の相関関係を表す直線（マスターカーブ）が、表面抵抗率の所定の閾値Ｅを示す基準線と交差する点での使用年数に相当する。
(Remaining life calculation step S5)
Next, the remaining life of the power receiving and distributing
表面抵抗率の所定の閾値Ｅは、例えば、所定の湿度において放電が発生する表面抵抗率のうち、最高値の表面抵抗率に設定しておく。本実施の形態では、表面抵抗率の所定の閾値Ｅは、１０9Ω／□に設定されているものとする。 The predetermined threshold E of the surface resistivity is set to, for example, the highest surface resistivity among the surface resistivity at which discharge occurs at a predetermined humidity. In the present embodiment, it is assumed that the predetermined threshold E of the surface resistivity is set to 10 9 Ω / □.
図７の場合、寿命年数Ｆは、マスターカーブが上述の表面抵抗率の所定の閾値Ｅを示す基準線と交差する点の使用年数である３４年となる。その寿命年数Ｆ（３４年）から、余寿命診断時の使用年数Ｄ（３０年）を減算して求められる年数（４年）が、受配電機器５の余寿命として求められる。このようにして、湿度５０％ＲＨにおける受配電機器５の余寿命を求める。
In the case of FIG. 7, the life years F are 34 years, which is the number of years of use at the point where the master curve intersects the reference line indicating the predetermined threshold value E of the surface resistivity. The number of years (4 years) obtained by subtracting the service life D (30 years) at the time of remaining life diagnosis from the life years F (34 years) is obtained as the remaining life of the power receiving and distributing
以上の工程からなる受配電機器の余寿命診断方法では、絶縁体の表面抵抗率の低下と強い相関があるイオン（硝酸イオン、硫酸イオンおよび塩化物イオン）の各々の量を求め（測定ステップＳ１）、各イオン量を多変量解析し（解析ステップＳ２）、その解析結果と上記第１の相関関係からセンサ絶縁体の表面抵抗率を算出する（表面抵抗率算出ステップＳ３）。そのため、絶縁体上に表面抵抗率の低下に寄与していないイオンが存在しても、正確に精度良く絶縁体の表面抵抗率を求めることができる。これにより、センサ絶縁体１と同じまたは同等の材質であり、受配電機器５が備える絶縁体の余寿命を精度よく診断することができる。その結果、受配電機器５が備える絶縁体の劣化による電気的トラブルを未然に防ぐことができる。
In the method for diagnosing the remaining life of a power receiving / distributing device comprising the above steps, the amount of each of ions (nitrate ions, sulfate ions and chloride ions) having a strong correlation with a decrease in the surface resistivity of the insulator is obtained (measurement step S1). ), The amount of each ion is subjected to multivariate analysis (analysis step S2), and the surface resistivity of the sensor insulator is calculated from the analysis result and the first correlation (surface resistivity calculation step S3). Therefore, even if ions that do not contribute to the decrease in surface resistivity exist on the insulator, the surface resistivity of the insulator can be obtained accurately and accurately. Thereby, it is the same or equivalent material as the
また、表面抵抗率算出ステップＳ３において、所定の湿度を５０％ＲＨにすることにより、第１の相関関係の直線性を向上させることができ、より精度よく受配電機器の余寿命を診断することができる。また、所定の湿度が５０％ＲＨであるときの表面抵抗率の閾値を、１０9Ω／□にすることにより、湿度５０％ＲＨにおける受配電機器５が備える絶縁体の絶縁破壊を未然に防ぐことができる。
Further, in the surface resistivity calculation step S3, by setting the predetermined humidity to 50% RH, the linearity of the first correlation can be improved, and the remaining life of the power receiving / distributing device can be diagnosed more accurately. Can do. Further, by setting the threshold value of the surface resistivity when the predetermined humidity is 50% RH to 10 9 Ω / □, the dielectric breakdown of the insulator provided in the power receiving and distributing
また、ステップＳ３において、第２の相関関係を診断時においてのみ更新するものとした場合、逐次更新を実施する必要がなくなるため、測定コストと、測定負荷を低減させることができる。 In addition, when the second correlation is updated only at the time of diagnosis in step S3, it is not necessary to perform the sequential update, so that the measurement cost and the measurement load can be reduced.
以上説明した方法は、設置環境での湿度が５０％ＲＨである場合における余寿命の診断方法である。 The method described above is a method for diagnosing the remaining life when the humidity in the installation environment is 50% RH.
次に、設置環境での湿度が５０％ＲＨ以外の任意の湿度（例えば、湿度９０％ＲＨ）である場合の余寿命診断方法について説明する。 Next, a remaining life diagnosis method when the humidity in the installation environment is any humidity other than 50% RH (for example, humidity 90% RH) will be described.
図９は、図７と同様、第２の相関関係を説明するための模式図である。ここで示す受配電機器の余寿命診断方法によれば、ステップＳ４における表面抵抗率の所定の閾値Ｅは、余寿命に想定される湿度に応じて変更される。図９には、湿度５０％ＲＨで余寿命に想定される表面抵抗率の所定の閾値ＥはＸ（Ω／□）、湿度９０％ＲＨで余寿命に想定される表面抵抗率の所定の閾値ＥはＹ（Ω／□）とする場合が示されている。この場合、湿度９０％ＲＨにおける余寿命を求めるには、まず、寿命年数Ｇ、つまり、図９において、マスターカーブが表面抵抗率の所定の閾値ＥであるＹ（Ω／□）を示す基準線と交差する点の使用年数を求める。それから、その寿命年数Ｇから、余寿命診断時の使用年数Ｄを減算することにより、受配電機器５の余寿命を求める。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the second correlation as in FIG. 7. According to the remaining life diagnosis method for power receiving and distributing equipment shown here, the predetermined threshold E of the surface resistivity in step S4 is changed according to the humidity assumed for the remaining life. In FIG. 9, the predetermined threshold E of the surface resistivity assumed for the remaining life at a humidity of 50% RH is X (Ω / □), and the predetermined threshold of the surface resistivity assumed for the remaining life at a humidity of 90% RH. The case where E is Y (Ω / □) is shown. In this case, in order to obtain the remaining life at a humidity of 90% RH, first, the life years G, that is, in FIG. 9, a reference line indicating Y (Ω / □) where the master curve is a predetermined threshold E of the surface resistivity Find the age of use at the point where Then, the remaining life of the power receiving and distributing
このように、表面抵抗率の所定の閾値を、余寿命に想定される湿度に応じて変更することにより、湿度５０％ＲＨ以外の任意の湿度であっても、第２の相関関係を用いて受配電機器５の余寿命を求めることができる。
Thus, by changing the predetermined threshold value of the surface resistivity according to the humidity assumed for the remaining life, the second correlation is used even at any humidity other than the humidity 50% RH. The remaining life of the power receiving / distributing
次に、硝酸イオン、硫酸イオン、塩化物イオンが本実施の形態に係わる絶縁体である不飽和ポリエステル絶縁体の表面抵抗率の低下と強い相関がある理由について説明する。従来、不飽和ポリエステル絶縁体の表面抵抗率の低下は、塵埃が主原因であると考えられていた。この塵埃は、上側から下側に進む傾向があるため、センサ絶縁体の表面を上側に向けて配置させて、センサ絶縁体の表面に塵埃が付着するようにしていた。 Next, the reason why nitrate ions, sulfate ions, and chloride ions have a strong correlation with the decrease in surface resistivity of the unsaturated polyester insulator that is an insulator according to the present embodiment will be described. Conventionally, it has been considered that the decrease in the surface resistivity of unsaturated polyester insulators is mainly caused by dust. Since this dust tends to progress from the upper side to the lower side, the surface of the sensor insulator is arranged facing upward so that the dust adheres to the surface of the sensor insulator.
しかし、表面抵抗率の低下の主原因は、塵埃ではなく、大気中のＮＯｘやＳＯｘ等のイオンであることが見出された。図１０に、大気中のＮＯｘやＳＯｘによるセンサ絶縁体の劣化メカニズムの一例を説明するための模式断面図である。図１０は、大気中のＮＯｘが、センサ絶縁体の表面に付着する様子を示している。絶縁体は、上述したように、炭酸カルシウム１１と、ガラス繊維１２とを含む不飽和ポリエステル樹脂１３からなる。
However, it has been found that the main cause of the decrease in surface resistivity is not dust but ions such as NOx and SOx in the atmosphere. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the deterioration mechanism of the sensor insulator due to NOx or SOx in the atmosphere. FIG. 10 shows how NOx in the atmosphere adheres to the surface of the sensor insulator. As described above, the insulator is made of
図１０（ａ）に示すように、大気中のＮＯｘと大気中の水との反応により、硝酸が生じる。そうすると、図１０（ｂ）に示すように、センサ絶縁体の表面付近において、その硝酸と、センサ絶縁体の充填材である炭酸カルシウム１１が反応して、硝酸カルシウム１４が生成される。硝酸カルシウムは、潮解性のイオン性化合物であるので、吸湿した水に溶け込んでイオン化して硝酸イオンを生じる。このような劣化メカニズムにより、センサ絶縁体の表面抵抗率が低下する。
As shown in FIG. 10A, nitric acid is generated by the reaction between NOx in the atmosphere and water in the atmosphere. Then, as shown in FIG. 10B, in the vicinity of the surface of the sensor insulator, the nitric acid reacts with the
なお、ここでは、センサ絶縁体について説明したが、本実施の形態では、受配電機器が備える絶縁体は、センサ絶縁体と同じまたは同等の材質であるため、受配電機器の絶縁体においても、同様のメカニズムで表面抵抗率が低下する。また、センサ絶縁体は、炭酸カルシウム１１を充填材として含む絶縁体からなるとして説明した。しかし、炭酸カルシウム１１は自然界の空気に存在するので、センサ絶縁体の材質が、炭酸カルシウム１１を充填材として含まない絶縁体、例えば、水和アルミナであっても、同様に、表面抵抗率は低下する。また、ここでは、ＮＯｘの劣化メカニズムについて説明したが、ＳＯｘの劣化メカニズムもほぼ同様であり、ＳＯｘではイオンとして硫酸イオンを生じる。以上の理由から不飽和ポリエステル絶縁体の表面抵抗率の低下と強い相関があるイオンとして、硝酸イオンと硫酸イオンを選定した。
Although the sensor insulator has been described here, in the present embodiment, the insulator included in the power receiving / distributing device is the same or equivalent material as the sensor insulator, and therefore, in the insulator of the power receiving / distributing device, The surface resistivity is lowered by the same mechanism. Further, the sensor insulator has been described as being made of an insulator containing
また、従来から絶縁物の表面抵抗率の低下の原因として海塩（塩化ナトリウム）の影響が指摘されている。この海塩の影響も無視できないため、塩化物イオンについても不飽和ポリエステル絶縁体の表面抵抗率の低下と強い相関があるイオンとして選定した。 In addition, the influence of sea salt (sodium chloride) has been pointed out as a cause of the decrease in the surface resistivity of insulators. Since the influence of this sea salt cannot be ignored, the chloride ion was selected as an ion having a strong correlation with the decrease in the surface resistivity of the unsaturated polyester insulator.
これらＮＯｘ、ＳＯｘ、海塩は、塵埃のように上側から下側に進むというよりも、空気の流れる方向に進む傾向がある。そのため、上側に向いたセンサ絶縁体１の表面において、劣化メカニズムが必ずしも早くなるとは限らず、空気の流れが顕著な場所において劣化メカニズムが早くなる。そのため、センサ絶縁体１の表面が下側に向いていても、空気の流れが顕著であれば、劣化メカニズムによる絶縁劣化の進展は、電気室４内の他の場所に比べて相対的に早くなる場合がある。
These NOx, SOx, and sea salt tend to travel in the direction of air flow rather than traveling from the upper side to the lower side like dust. Therefore, the deterioration mechanism is not necessarily accelerated on the surface of the
本実施の形態では、図３に示したように、センサ絶縁体１の表面を、バスダクト６と対向させて配置し、また、別のセンサ絶縁体１の表面を、ピット７と対向させて配置している。つまり、空気の流れが顕著であり、劣化メカニズムによる絶縁劣化の進展が、電気室４内の他の場所よりも相対的に早くなる開口部に、センサ絶縁体１を配置している。そのように配置されたセンサ絶縁体１の表面抵抗率に基づいて、受配電機器が備える絶縁体の余寿命を診断するため、絶縁破壊による電気的トラブルの未然防止を確実に行うことができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the surface of the
なお、センサ絶縁体１を受配電機器５ごと、受配電機器５の列ごと、あるいは、電気室４ごとに取り付ければ、それぞれの単位で劣化度の進展を把握することができる。これにより、更新する頻度の順位付けが、それらの単位ごとに可能になり、電気的トラブルを未然に防止可能になるとともに、更新費用の適正化を行うことができる。
In addition, if the
本実施の形態においては、第２の相関関係更新ステップＳ４において、第２の相関関係を診断時においてのみ更新する方法について主に説明したが、これに限定されない。例えば、第２の相関関係更新ステップＳ４において、最小二乗法を用いて、第２の相関関係を逐次更新してもよい。この場合、第２の相関関係を診断時においてのみ更新する場合に比べて、測定コストと、測定負荷はかかるが、上述と同様、受配電機器５の余寿命を精度よく診断することができ、絶縁体の劣化による電気的トラブルを未然に防ぐことができる。
In the present embodiment, the method of updating the second correlation only at the time of diagnosis in the second correlation update step S4 has been mainly described, but the present invention is not limited to this. For example, in the second correlation update step S4, the second correlation may be sequentially updated using the least square method. In this case, compared with the case where the second correlation is updated only at the time of diagnosis, the measurement cost and the measurement load are applied, but as described above, the remaining life of the power receiving and distributing
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、第２の相関関係については診断時においてのみ更新するものとしたが、測定ステップＳ１での測定（イオン選択電極による硝酸イオン、硫酸イオン、塩化物イオンの各々の量の測定）は、センサ絶縁体１の使用開始時から逐次行なった。これに対して、本実施の形態では、測定ステップＳ１において、センサ絶縁体１を受配電機器の未使用時（使用開始前）から設置し、一定期間（例えば、２０年）使用後から、センサ絶縁体１のイオン量を逐次測定するようにする。
<
In the first embodiment, the second correlation is updated only at the time of diagnosis. However, the measurement in the measurement step S1 (measurement of each amount of nitrate ion, sulfate ion, and chloride ion by the ion selective electrode). ) Was sequentially performed from the start of use of the
この方法によれば、イオン選択電極を用いる頻度を減らすことができるため、これらのメンテナンスや交換の頻度を減らすことができる。このようにして、経済的な診断が可能となる。受配電機器５の一般的な寿命は３０年と長いため、かかる効果は有用である。このように測定しても、未使用時のセンサ絶縁体１の表面抵抗率は既知であること、センサ絶縁体１の劣化メカニズムは、電圧と関係がないことから、実施の形態１で求められる受配電機器５の余寿命の精度を悪化させるものではない。
According to this method, since the frequency of using the ion selective electrode can be reduced, the frequency of maintenance and replacement can be reduced. In this way, an economical diagnosis is possible. Since the general life of the power receiving and distributing
＜実施の形態３＞
実施の形態１では、主に絶縁体が不飽和ポリエステル樹脂を含むである場合を対象として、受配電機器の余寿命診断方法について説明した。絶縁体がフェノール樹脂を含む場合は、フェノール樹脂を含む絶縁体の表面抵抗率の低下と強い相関がある硝酸イオン、硫酸イオン、アンモニウムイオン、カルシウムイオンおよび塩化物イオンを測定することで、実施の形態１と同様にして、受配電機器の余寿命を診断することができる。つまり、フェノール絶縁体の表面に硝酸イオン、硫酸イオン、アンモニウムイオン、カルシウムイオンおよび塩化物イオンの各々を測定するための複数のイオン選択電極を設けたセンサ絶縁体を用いて、実施の形態１と同様な工程により、フェノール樹脂を含む絶縁体を備える受配電機器の余寿命を診断することができる。
<
In
なお、絶縁体がエポキシ樹脂を含む場合は、エポキシ樹脂を含む絶縁体の表面抵抗率の低下と強い相関がある硝酸イオン、硫酸イオン、アンモニウムイオン、カルシウムイオンおよび塩化物イオンを測定することにより、エポキシ樹脂を含む絶縁体を備える受配電機器の余寿命を診断することができる。 In addition, when the insulator contains an epoxy resin, by measuring nitrate ion, sulfate ion, ammonium ion, calcium ion and chloride ion, which has a strong correlation with the decrease in surface resistivity of the insulator containing the epoxy resin, It is possible to diagnose the remaining life of a power receiving / distributing device including an insulator including an epoxy resin.
１ センサ絶縁体、１００ 絶縁体、２ イオン選択電極、３ 湿潤装置、４ 電気室、５ 受配電機器、６ バスダクト、７ ピット、８ 強制換気口、９ 外気、１０ 室内空気、１１ 炭酸カルシウム、１２ ガラス繊維、１３ 不飽和ポリエステル、１４ 硝酸カルシウム、Ａ 多変量解析結果、Ｂ，Ｃ 表面抵抗率、Ｄ 使用年数、Ｅ 所定の閾値、Ｆ 寿命年数。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記絶縁体と同じまたは同等の材質からなるセンサ絶縁体を予め前記受配電機器に設けておくセンサ設置ステップと、
前記センサ絶縁体の表面における２種類以上のイオンの量を逐次測定する測定ステップと、
前記２種類以上のイオンの量と前記センサ絶縁体の表面抵抗率との相関関係である第１の相関関係を多変量解析により求める解析ステップと、
前記センサ絶縁体について、前記第１の相関関係に基づいて、前記２種類以上のイオンの量から、前記センサ絶縁体の表面抵抗率を算出する表面抵抗率算出ステップと、
前記センサ絶縁体の表面抵抗率と使用年数との相関関係である第２の相関関係を、前記表面抵抗率算出ステップで算出された表面抵抗率を用いて逐次更新する第２の相関関係更新ステップと、
前記第２の相関関係更新ステップで更新された前記第２の相関関係に基づいて、前記受配電機器の余寿命を求める余寿命算出ステップとを備え、
前記センサ絶縁体は、絶縁体と、その表面に設置された前記２種類以上のイオンの量を測定するための複数のイオン選択電極とを含み、
前記イオン選択電極は、導電性の素材で構成された、受配電機器の絶縁余寿命診断方法。 A remaining life diagnosis method for obtaining a remaining life of a power receiving and distributing device including an insulator,
A sensor installation step in which a sensor insulator made of the same or equivalent material as that of the insulator is provided in advance in the power receiving and distributing device,
A measurement step of sequentially measuring the amount of two or more types of ions on the surface of the sensor insulator;
An analysis step of obtaining the first correlation is a correlation between the amount of pre-SL two or more ionic surface resistivity of the sensor insulator multivariate analysis,
For the sensor insulator, before SL on the basis of the first correlation, from the amount of the two or more types of ions, and the surface resistivity calculation step of calculating the surface resistivity of the sensor insulator,
A second correlation update step of sequentially updating a second correlation, which is a correlation between the surface resistivity of the sensor insulator and the service life, using the surface resistivity calculated in the surface resistivity calculation step. When,
Based on the second correlation updated in the second correlation update step, a remaining life calculation step for obtaining a remaining life of the power receiving and distributing device,
The sensor insulator includes an insulator and a plurality of ion selective electrodes for measuring the amount of the two or more types of ions installed on the surface thereof,
The ion selection electrode is made of a conductive material, and is a method for diagnosing a remaining insulation life of a power receiving and distributing device.
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