JPH0712805A - 密封型油入変圧器の連続的異常及び劣化診断法及びそのための装置 - Google Patents

密封型油入変圧器の連続的異常及び劣化診断法及びそのための装置

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JPH0712805A
JPH0712805A JP15895893A JP15895893A JPH0712805A JP H0712805 A JPH0712805 A JP H0712805A JP 15895893 A JP15895893 A JP 15895893A JP 15895893 A JP15895893 A JP 15895893A JP H0712805 A JPH0712805 A JP H0712805A
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JP
Japan
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oil
deterioration
transformer
air
diagnosing
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JP15895893A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Goto
弘之 後藤
Fumio Kawachi
二三夫 河内
Masayoshi Yamaoka
正佳 山岡
Takeshi Nishimura
武 西村
Tadashi Kuriyama
忠士 栗山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KANSAI TEC KK
Kansai Electric Power Co Inc
Daihen Corp
Original Assignee
KANSAI TEC KK
Kansai Electric Power Co Inc
Daihen Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 油入変圧器を自動的に常時連続的に監視し
て、その異常発生と劣化の診断を行うことができる診断
方法及びそのための装置を提供すること。 【構成】 (1)油入変圧器油面上の密閉気中のH2
CO、及びCO2の3成分の濃度を連続的に検知し、該
気中濃度に基づき診断を行う密封型油入変圧器の連続的
異常及び劣化診断法、及び(2)油入変圧器油面上の密
閉気中のH2、CO、及びCO2の3成分の濃度を連続的
に検知するセンサを備えた検知部、及び該検知部で検知
した気中濃度に基づき変圧器の異常及び劣化を診断する
診断部とから構成する密封型油入変圧器の連続的異常及
び劣化診断装置

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、密閉された気中部分を
もつ油入変圧器の連続的異常及び劣化診断法およびその
ため装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】油入変圧器のガス分析による診断は、そ
の診断の的確なことから、今日では油入変圧器保守管理
手法の主流となっている。変圧器内部に何らかの原因で
放電や過熱等の異常が発生すると、その異常箇所周辺の
絶縁油や絶縁紙が急激に熱分解し、H2、CH4、C
22、CO2などのガスが発生する。また、変圧器内部
に異常が発生しない場合でも、通常の運転に伴って絶縁
紙が劣化し、H2、CO、CO2などを発生する。これに
伴って変圧器が劣化し、寿命が低下する。
【0003】これら分解ガスの大部分は、絶縁油に対す
る溶解度が高いため絶縁油中に溶解、蓄積されることか
ら、絶縁油中に溶解したガスを分析することで変圧器の
劣化、異常の診断が行える。通常は変圧器の排油弁から
絶縁油を採取し、溶解ガスを抽出してガスクロマトグラ
フで分析するため、稼働中の変圧器を停止することなく
診断を行なうことができる。
【0004】しかしながら、定期的に実施される絶縁油
の採取と油中ガス分析には、人手と費用がかかること、
また変圧器が設置されている場所とガス分析を行なう場
所とは通常遠く離れているため、分析・診断結果がでる
までに時間がかかるなどの問題点がある。また、排油弁
を備えていない油入機器や封入絶縁油量の少ない油入機
器にあっては、採油による外部診断法は採油作業や絶縁
油の補給等の点で定期的メンテナンスが困難であるとい
う問題点もある。
【0005】このような問題点に対しては油入機器に窒
素ガスを封入した窒素ガス空間部を設け、その空間部の
ガスを採取して分析し、絶縁油中のガス濃度の算出、絶
縁油中の水分算出により絶縁油の劣化判定を行い、機器
の異常判定と診断を行う方法と装置が提案されている
(特開平2−113508号公報)。この方法によれ
ば、絶縁油を採取したり、絶縁油の減少分を補給したり
する必要なしに、短時間の作業で機器の異常判定と診断
が可能となるとされている。さらに、変圧器内油面上の
ガス空間内のガスをガス検出室に導き、このガスに大気
を混合してガスを検出・監視することにより油入変圧器
の内部異常現象を早期に発見する装置も提案されている
(特公昭60−39168号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の監視・診断方法は前記した絶縁油の採取・分析に関す
る問題点を解消できるものの、その診断法ではそれぞれ
測定した時点での異常状態の有無が確認できるのみであ
る。すなわち、測定するたび毎の断続的な診断ができる
にすぎない。したがって、異常が発生した時点で直ちに
その異常を発見することができないという意味でこれら
の監視・診断方法は、基本的に不完全なものである。
【0007】しかも、従来のガス分析による油入変圧器
の診断法においては、H2、CO、CO2の他CH4、C2
2などの炭化水素やH2Oも含め多種類のガスを分析す
る必要があり、効率上にも問題があった。本発明はこう
した実情の下に油入変圧器を自動的に常時連続的に監視
して、その異常発生と劣化の診断を直ちにしかも簡便に
行うことができる診断方法及びそのための装置を提供す
ることを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意検討した
結果、油入変圧器の診断はその異常や劣化により発生し
た多種類のガスのうちH2、CO、及びCO2の3成分の
みを分析することにより実質上的確に行うことができる
ことを知見し、さらにこの知見に基づいて連続診断法の
検討を発展させて本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明は、(1)油入変圧器油面上の密閉気中のH
2、CO、及びCO2の3成分の濃度を連続的に検知し、
該気中濃度に基づき診断を行う密封型油入変圧器の連続
的異常及び劣化診断法、及び(2)油入変圧器油面上の
密閉気中のH2、CO、及びCO2の3成分の濃度を連続
的に検知するセンサを備えた検知部、及び該検知部で検
知した気中濃度に基づき変圧器の異常及び劣化を診断す
る診断部とから構成する密封型油入変圧器の連続的異常
及び劣化診断装置を要旨とするものである。
【0009】本発明は、上記のように密閉された気中部
分をもつ油入変圧器に適用される。この気中部分は窒素
が封入されていても、また封入されていなくてもよい。
このような油入変圧器としてはとくに200〜1000
KVA容量の配電用変圧器(以下、中型変圧器とい
う。)が好適である。すでに述べたように、密閉された
中型変圧器の気中部分にはその内部の異常発生や劣化に
より発生するH2、CO、CO2あるいはCH4、C22
等のガスが存在するが、本発明は、中型変圧器における
これらの気中ガスのうち、H2、CO、CO2の3成分の
ガス濃度を直接連続的に検知することによって、変圧器
の診断を行うものである。
【0010】すなわち、CO、CO2は、変圧器容量に
関係なく使用されている材料の内、主として絶縁紙の劣
化により発生し、H2は過熱などの異常によっても炭化
水素系ガスと共に必ず発生する。したがって、変圧器内
の気中部分に存在するすべてのガス濃度を検知しなくて
も、H2濃度の検知により、異常発生の診断が可能であ
り、また、CO、CO2の濃度の検知により変圧器の劣
化、寿命の診断が可能である。本発明は、こうした点に
着目して検知対象ガスを3成分としたものである。
【0011】本発明の診断法についてさらに述べれば、
上記3成分のその気中ガス濃度に基づいて気中容積と絶
縁油量との比および温度などの条件を考慮した平衡関係
から油中ガス濃度を算出し、この油中ガスと基準ガス濃
度とを対比することにより変圧器の劣化状況を診断し、
さらに必要に応じて劣化状況に基づいて警報を出すこと
から成り、中型変圧器の連続監視を行ないながら劣化診
断を可能とするものである。上記したように、本発明は
特に、油入変圧器のガス分析による診断法において、検
知対象ガスとしてH2、CO及びCO2のみを選択し、か
つその測定を密閉された油面上の気中部分にてその場で
行うことが重要である。このガス濃度測定時点の選択と
対象ガスの選択との組合せによってはじめて油入変圧器
の連続的監視・診断を実現することができた。
【0012】
【実施例】次に図面に基づき本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の実施例を示す連続的異常及び劣化診
断装置である。図1中、1及び2はガスセンサで一方は
2用他方はCO、CO2用である。H2用としては気体
熱伝導式センサを、またCO、CO2用としては非分散
型赤外線式センサを用いている。これらのセンサは高温
部分を有しないためガスを分解したり、消費することが
ないので好ましい。3は変圧器油面上の密閉気中部にバ
ルブを介して常時連通しているガス検知室、5は前記セ
ンサからの電気信号を増幅する増幅器、6は増幅器5か
らの信号に基づき演算処理する演算処理装置、7,8は
必要に応じて設けるもので、検知した気中ガス濃度に基
づき演算処理装置にて油中ガス濃度を算出し、異常及び
劣化判定したとき基準値を越えた場合に作動する警報ブ
ザー7、警報ランプ8である。また4は上記ガスセンサ
1,2を備えたガス検知室3から構成される検知部aと
上記増幅器5と演算処理装置6から構成される診断部6
とが接続する接続ジョイントである。
【0013】このような診断装置を図3に示すようにそ
の検知部aが変圧器油面上の密閉気中部9に連通するよ
うにバルブbを介して取付ける。なお、図3中、10は
コイル、11は絶縁油、12は管路である。絶縁紙の劣
化によって発生したH2、CO、CO2は、絶縁油に溶解
するとともに、気中部分にも拡散して気中−油中で平衡
状態となり、ある比率で存在する。発生したガスの内、
気中部分に存在する比率Cgは、Vgを空間部分の容
積、V0を絶縁油の量、Atを温度tにおける飽和溶解
度とするとCg=Vg/(Vg+At・V0)の関係式
が成立する。
【0014】同様に、発生したガスが絶縁油中に存在す
る比率C0は、C0=At・V0/(Vg+At・V0)と
なる。また、気中と油中部分にガスが存在する比率k
は、Cg/C0から、k=Vg/At・V0となり、中型
変圧器の絶縁油量と気中容積と運転中での絶縁油の温度
により、気中のCO2などを検知して油中のガス濃度を
算出することができる。このようにして計算により求め
られた油中のガス濃度は、劣化判定基準により診断され
る。図2はその判定基準の一例を示すものである。
【0015】コイル部分での絶縁紙の劣化によって発生
したH2、CO、CO2は、周囲の絶縁油に溶解するのみ
ならず上部の気中部分にも拡散し、バルブを介して取付
けられた劣化診断装置の検知部にてセンサによりそれぞ
れ電気信号として検出され、診断部に送られる。診断部
は、増幅器、演算処理装置、警報器により構成されてお
り、増幅された電気信号が演算処理装置に導かれ、気中
濃度から油中の濃度を算出する。また、別の実施例とし
て、検知部と診断部とを分離し、検知部で検出した電気
信号を電気・光信号変換器により光信号に変え、これを
光ファイバーで診断部に送り、ここで電気・光信号変換
器によって再び電気信号に変換して変圧器の診断を行う
ようにすることもできる。この場合には多数の変圧器を
集中して管理することができ有利である。
【0016】本発明の異常および劣化診断装置は、上記
で説明した通り連続的に気中ガスを検知できるものであ
る。中型変圧器から定期的に直接絶縁油を採取して
2、CO、CO2を分析した濃度と、診断装置から算出
したH2、CO、CO2の油中濃度とを比較すると、図
4,5に示すように本発明の診断装置で求めたH2、C
O、CO2の値は、油中の実測値とよく一致する。した
がって、気中ガスを検知することで変圧器の劣化診断が
可能であることを示すものである。さらに、絶縁紙や絶
縁油の劣化によって発生するガスの内、異常過熱や放電
等によっても多く発生するH2は、絶縁油に対する溶解
度が特に小さいため、絶縁油中よりも気中に存在する量
の方が多い。したがって、変圧器の気中に存在する
2、CO、CO2ガス量を測定することによって劣化診
断のみならず、異常の検知感度が高くなり、リアルタイ
ムでの異常発見を可能にするものである。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は絶縁油の
採取、溶存ガスの抽出、分析操作等を必要とせず、わず
かH2,CO及びCO2の3種のガス濃度の検知によって
実質上十分な変圧器の自動連続監視ができ、それにより
劣化の診断のみならず、リアルタイムでの異常の検知も
行うことができる。さらに、検知データは光信号に変換
することができるので、多数箇所の変圧器を集中して効
率的に常時監視することができる。したがって、本発明
によれば変圧器のメンテナンスが非常に容易、かつ確実
となり、電力の安定供給に資するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の診断装置の構成を説明するための断面
説明図。
【図2】変圧器内絶縁油の劣化判定基準の一例を示す
図。
【図3】本発明の診断装置の変圧器への取付けを示す説
明図。
【図4】本発明の方法及び装置により求められた換算油
中CO2濃度(横軸)と採取した絶縁油から分析した直
接実測油中CO2濃度(縦軸)との関係説明図。
【図5】同H2濃度の関係説明図。
【符号の説明】
a 検知部 b 診断部 1,2 ガスセンサ 3 ガス検知室 4 接続ジョイント 5 増幅器 6 演算処理装置 7 警報ブザー 8 警報ランプ 9 気中部 10 コイル 11 絶縁油 12 管路 13 バルブ
フロントページの続き (72)発明者 河内 二三夫 大阪市北区中之島6丁目2番27号 株式会 社関西テック内 (72)発明者 山岡 正佳 大阪市北区中之島6丁目2番27号 株式会 社関西テック内 (72)発明者 西村 武 大阪市淀川区田川2丁目1番11号 株式会 社ダイヘン内 (72)発明者 栗山 忠士 大阪市淀川区田川2丁目1番11号 株式会 社ダイヘン内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 油入変圧器油面上の密閉気中のH2、C
    O、及びCO2の3成分の濃度を連続的に検知し、該気
    中濃度に基づき診断を行うことを特徴とする密封型油入
    変圧器の連続的異常及び劣化診断法。
  2. 【請求項2】 油入変圧器油面上の密閉気中のH2、C
    O、及びCO2の3成分の濃度を連続的に検知するセン
    サを備えた検知部、及び該検知部で検知した気中濃度に
    基づき変圧器の異常及び劣化を診断する診断部とから構
    成することを特徴とする密封型油入変圧器の連続的異常
    及び劣化診断装置。
  3. 【請求項3】 検知部と診断部とが一体化されてなる請
    求項2記載の密封型油入変圧器の連続的異常及び劣化診
    断装置。
  4. 【請求項4】 検知部がさらにセンサからの電気信号を
    光信号に変換する電気・光信号変換器を備え、診断部は
    光ファイバーを介して検知部と接続されており、さらに
    検知部よりの光信号を電気信号に変換する電気・光信号
    変換器を備えてなる請求項2記載の密封型油入変圧器の
    連続的異常及び変化診断装置。
JP15895893A 1993-06-29 1993-06-29 密封型油入変圧器の連続的異常及び劣化診断法及びそのための装置 Pending JPH0712805A (ja)

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Cited By (5)

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