回転機の加水分解劣化診断の判定方法
【課題】回転機劣化を非破壊絶縁劣化試験結果によって診断する場合には、劣化の進行度を適切に判断することは困難となっている。
【解決手段】非破壊絶縁劣化試験の診断項目から残存絶縁耐力の推定値を求めると共に、実破壊試験による絶縁耐力値を求める。この実破壊値と推定値から（実破壊試験による絶縁耐力値−推定値）に基づく相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比≦１．４近傍の場合には非破壊絶縁劣化試験結果から算出した推定残存絶縁破壊値に妥当性ありと判断することを特徴とした
【解決手段】非破壊絶縁劣化試験の診断項目から残存絶縁耐力の推定値を求めると共に、実破壊試験による絶縁耐力値を求める。この実破壊値と推定値から（実破壊試験による絶縁耐力値−推定値）に基づく相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比≦１．４近傍の場合には非破壊絶縁劣化試験結果から算出した推定残存絶縁破壊値に妥当性ありと判断することを特徴とした
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステルレジンを使用した回転機の加水分解劣化診断の判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転機等の電気機器においては、絶縁劣化による故障が発生すると、当該機器の復旧に要する時間と費用以外に社会的に大きな損失が発生するため、従来からこの故障を未然に防ぐための絶縁劣化診断方法の開発が行われている。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る。
回転機の劣化は、物理的劣化と化学的劣化との和によって表わされる。物理的劣化要因としては、ヒートサイクルや電磁振動に伴う機械的なものと、コロナによる電気的なものとがある。また、科学的劣化要因としては、吸湿や加水分解による環境と熱的なものがある。
【０００３】
回転機は上記絶縁劣化条件をもとに診断が行われるが、回転機の固定子巻線に対する非破壊試験として、固定子巻線の非破壊絶縁劣化診断試験(以下、従来試験法という)が存在する。また、発電機コイルの絶縁診断技術としては非特許文献１が公知となっている。この非特許文献１には、非破壊絶縁特性と残存絶縁耐力の相関性について開示され、また、出願人による試験並びに経験則に基づく残存絶縁耐力の算出法についても記載されている。
【非特許文献１】明電時報通巻２７３号 ２０００ Ｎｏ，４ ｐ１２〜１５（株式会社明電舎発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図３は従来法による絶縁診断項目と劣化現象の相関図を示したものである。
同図から明らかなように、絶縁材料のボイド、剥離といった物理的劣化が単独で進行したものについては従来法でも評価できるが、物理的と科学的な劣化が同時進行すると、化学的な劣化が物理的な劣化指標（Qmax，△tanδ、△I）に影響を与えるため、結果として真の劣化進行よりも過小評価になる場合がある。
特にポリエステル樹脂を使用した回転機用含浸樹脂は、水と熱による加水分解劣化により材料の変質が生じて絶縁材料の機能が満足しなくなり、終には機器破壊に至る場合がある。このような加水分解劣化が生じると、非破壊の電気的特性と残存耐電圧値の相関が失われ、電気的劣化診断のみによる絶縁の残存耐電圧値の推定が不適切となることからも、加水分解劣化診断のための判定の仕方が強く要望されている。
【０００５】
したがって、本発明が目的とするところは、ポリエステル樹脂を使用した回転機の加水分解劣化診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１は、回転機劣化を非破壊絶縁劣化試験結果によって診断するものであって、非破壊絶縁劣化試験結果の妥当性を判断するものにおいて、
非破壊絶縁劣化試験の診断項目から残存絶縁耐力の推定値を求めると共に、実破壊試験による絶縁耐力値を求め、この実破壊試験による絶縁耐力値と推定値による（絶縁耐力値−推定値）に基づく相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比≦１．４近傍の場合には非破壊絶縁劣化試験結果から算出した推定残存絶縁破壊値に妥当性ありと判断することを特徴としたものである。
本発明の第２は、相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比が１．４〜２．５近傍の場合には、加水分解の影響を受けて真値は±３０％の範囲内であると判断することを特徴としたものである。
本発明の第３は、相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比が１．４〜２．５近傍の場合には、加水分解の影響を受けて非破壊絶縁劣化試験結果から算出した推定残存絶縁破壊値には妥当性なしと判断することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上のとおり、本発明によれば、非破壊絶縁劣化試験結果から算出した推定残存絶縁破壊値の妥当性の有無を判断するようにしたものであるから、加水分解診断の精度が向上するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、従来における加水分解による劣化度の判断が、適切か否かの判定基準を作成するために、実際に使用されていた回転機より撤収したコイルを用いて以下の手順にて加水分解診断を行った。
(１)非破壊電気試験及び残存絶縁耐力の推定、(２)実破壊による絶縁耐力の把握、
(３)推定及び実残存絶縁耐力の差異の算出、(４)熱劣化診断及び加水分解診断による検証。
（１）の非破壊電気試験は、従来法によるもので、図３による診断項目が実施される。また、残存絶縁耐力の推定値ＶRは非特許文献１にも記載されている次式によって求める。
残存絶縁耐力の推定値ＶR＝E(０．３６Ｘ１−１．４５Ｘ２＋１５．３)
ただし、Ｅ：定格電圧、Ｘ１：Ｐｉ１（第１電流急増点）／Ｅ、Ｘ２：Ｌｎ（Ｑmax(最大放電電荷)）で、このＸ１、Ｘ２は図３による診断項目の交流電流Ｐｉ１と部分放電のＱmaxである。
（２）の実破壊による絶縁耐力の把握では、撤収したコイルを用いて実際に所定の電圧値を加え、破壊試験を実施して絶縁耐力値を求める。
（３）の推定及び実残存絶縁耐力の差異の算出では、推定値については（１）で求められた値が使用され、実残存絶縁耐力値については（２）において求められた値が使用され、両者の絶対値による相対的な誤差値(以下これを(実−推定)ＢＤＶ相対誤差値という)を求める。
（４）の加水分解による診断については、試料の使用後の有機酸総量を、試料の初期値(使用前)における有機酸総量で徐した値を有機酸総量比として求める。
【０００９】
それぞれ相当の稼動年数を経過した撤収コイルを試料として２０サンプル用意し、それぞれ上記の手順により求められた(実−推定)ＢＤＶ相対誤差値と、有機酸総量比との結果が図１である。同図において、例えばサンプルＮｏ．１１では、稼動年数３６年で定格出力34000ｋＶＡと比較的大容量であるが、比較的大容量であっても、(実−推定)ＢＤＶ相対誤差値は６％、有機酸総量比１．４と小さい値であるのに対し、例えば、サンプルＮｏ.６においては、Ｎｏ．１１と比較すると定格出力は34000ｋＶＡと同じで、稼動年数は２７年と短いにも拘わらず(実−推定)ＢＤＶ相対誤差値は４４％、有機酸総量比４．４と大きくなっている。
図２は、図１をグラフ化したものである。
【００１０】
図１、図２を踏まえ、従来使用されている非破壊電気試験の結果から算出した推定残存絶縁破壊値を判断する場合には次のことがいえる。
ａ．有機酸総量比≦１．４の場合には妥当性がある。図１のサンプルＮｏでは１〜４と１１が該当する。
ｂ．有機酸総量比１．４〜２．５では、従来の非破壊電気試験の結果から算出した推定残存絶縁破壊値は、加水分解の影響を受けており、真値は推定値の±３０％の範囲内にある。該当するサンプルＮｏは５と７である。
ｄ．有機酸総量比≧２．５は、従来の非破壊電気試験の結果から算出した推定残存絶縁破壊値は、加水分解の影響を受けており、真値と≧３０％以上異なっているため妥当性がない。
すなわち、ａ〜ｄの判定基準を用いることによって、従来の非破壊電気試験の結果から、その値についての妥当性の有無が知れるため、非破壊電気試験においても精度のよい劣化診断が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】(実−推定)ＢＤＶ相対誤差値と、有機酸総量比との試験結果図。
【図２】本発明による(実−推定)ＢＤＶ相対誤差値−有機酸総量比関係図。
【図３】絶縁劣化診断試験と劣化の相関図。
【符号の説明】
【００１２】
ＢＤＶ…破壊電圧値
Ｑｍａｘ…最大放電電荷量
△tanδ…誘電正接
△I…電流増加点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステルレジンを使用した回転機の加水分解劣化診断の判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転機等の電気機器においては、絶縁劣化による故障が発生すると、当該機器の復旧に要する時間と費用以外に社会的に大きな損失が発生するため、従来からこの故障を未然に防ぐための絶縁劣化診断方法の開発が行われている。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る。
回転機の劣化は、物理的劣化と化学的劣化との和によって表わされる。物理的劣化要因としては、ヒートサイクルや電磁振動に伴う機械的なものと、コロナによる電気的なものとがある。また、科学的劣化要因としては、吸湿や加水分解による環境と熱的なものがある。
【０００３】
回転機は上記絶縁劣化条件をもとに診断が行われるが、回転機の固定子巻線に対する非破壊試験として、固定子巻線の非破壊絶縁劣化診断試験(以下、従来試験法という)が存在する。また、発電機コイルの絶縁診断技術としては非特許文献１が公知となっている。この非特許文献１には、非破壊絶縁特性と残存絶縁耐力の相関性について開示され、また、出願人による試験並びに経験則に基づく残存絶縁耐力の算出法についても記載されている。
【非特許文献１】明電時報通巻２７３号 ２０００ Ｎｏ，４ ｐ１２〜１５（株式会社明電舎発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図３は従来法による絶縁診断項目と劣化現象の相関図を示したものである。
同図から明らかなように、絶縁材料のボイド、剥離といった物理的劣化が単独で進行したものについては従来法でも評価できるが、物理的と科学的な劣化が同時進行すると、化学的な劣化が物理的な劣化指標（Qmax，△tanδ、△I）に影響を与えるため、結果として真の劣化進行よりも過小評価になる場合がある。
特にポリエステル樹脂を使用した回転機用含浸樹脂は、水と熱による加水分解劣化により材料の変質が生じて絶縁材料の機能が満足しなくなり、終には機器破壊に至る場合がある。このような加水分解劣化が生じると、非破壊の電気的特性と残存耐電圧値の相関が失われ、電気的劣化診断のみによる絶縁の残存耐電圧値の推定が不適切となることからも、加水分解劣化診断のための判定の仕方が強く要望されている。
【０００５】
したがって、本発明が目的とするところは、ポリエステル樹脂を使用した回転機の加水分解劣化診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１は、回転機劣化を非破壊絶縁劣化試験結果によって診断するものであって、非破壊絶縁劣化試験結果の妥当性を判断するものにおいて、
非破壊絶縁劣化試験の診断項目から残存絶縁耐力の推定値を求めると共に、実破壊試験による絶縁耐力値を求め、この実破壊試験による絶縁耐力値と推定値による（絶縁耐力値−推定値）に基づく相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比≦１．４近傍の場合には非破壊絶縁劣化試験結果から算出した推定残存絶縁破壊値に妥当性ありと判断することを特徴としたものである。
本発明の第２は、相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比が１．４〜２．５近傍の場合には、加水分解の影響を受けて真値は±３０％の範囲内であると判断することを特徴としたものである。
本発明の第３は、相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比が１．４〜２．５近傍の場合には、加水分解の影響を受けて非破壊絶縁劣化試験結果から算出した推定残存絶縁破壊値には妥当性なしと判断することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上のとおり、本発明によれば、非破壊絶縁劣化試験結果から算出した推定残存絶縁破壊値の妥当性の有無を判断するようにしたものであるから、加水分解診断の精度が向上するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、従来における加水分解による劣化度の判断が、適切か否かの判定基準を作成するために、実際に使用されていた回転機より撤収したコイルを用いて以下の手順にて加水分解診断を行った。
(１)非破壊電気試験及び残存絶縁耐力の推定、(２)実破壊による絶縁耐力の把握、
(３)推定及び実残存絶縁耐力の差異の算出、(４)熱劣化診断及び加水分解診断による検証。
（１）の非破壊電気試験は、従来法によるもので、図３による診断項目が実施される。また、残存絶縁耐力の推定値ＶRは非特許文献１にも記載されている次式によって求める。
残存絶縁耐力の推定値ＶR＝E(０．３６Ｘ１−１．４５Ｘ２＋１５．３)
ただし、Ｅ：定格電圧、Ｘ１：Ｐｉ１（第１電流急増点）／Ｅ、Ｘ２：Ｌｎ（Ｑmax(最大放電電荷)）で、このＸ１、Ｘ２は図３による診断項目の交流電流Ｐｉ１と部分放電のＱmaxである。
（２）の実破壊による絶縁耐力の把握では、撤収したコイルを用いて実際に所定の電圧値を加え、破壊試験を実施して絶縁耐力値を求める。
（３）の推定及び実残存絶縁耐力の差異の算出では、推定値については（１）で求められた値が使用され、実残存絶縁耐力値については（２）において求められた値が使用され、両者の絶対値による相対的な誤差値(以下これを(実−推定)ＢＤＶ相対誤差値という)を求める。
（４）の加水分解による診断については、試料の使用後の有機酸総量を、試料の初期値(使用前)における有機酸総量で徐した値を有機酸総量比として求める。
【０００９】
それぞれ相当の稼動年数を経過した撤収コイルを試料として２０サンプル用意し、それぞれ上記の手順により求められた(実−推定)ＢＤＶ相対誤差値と、有機酸総量比との結果が図１である。同図において、例えばサンプルＮｏ．１１では、稼動年数３６年で定格出力34000ｋＶＡと比較的大容量であるが、比較的大容量であっても、(実−推定)ＢＤＶ相対誤差値は６％、有機酸総量比１．４と小さい値であるのに対し、例えば、サンプルＮｏ.６においては、Ｎｏ．１１と比較すると定格出力は34000ｋＶＡと同じで、稼動年数は２７年と短いにも拘わらず(実−推定)ＢＤＶ相対誤差値は４４％、有機酸総量比４．４と大きくなっている。
図２は、図１をグラフ化したものである。
【００１０】
図１、図２を踏まえ、従来使用されている非破壊電気試験の結果から算出した推定残存絶縁破壊値を判断する場合には次のことがいえる。
ａ．有機酸総量比≦１．４の場合には妥当性がある。図１のサンプルＮｏでは１〜４と１１が該当する。
ｂ．有機酸総量比１．４〜２．５では、従来の非破壊電気試験の結果から算出した推定残存絶縁破壊値は、加水分解の影響を受けており、真値は推定値の±３０％の範囲内にある。該当するサンプルＮｏは５と７である。
ｄ．有機酸総量比≧２．５は、従来の非破壊電気試験の結果から算出した推定残存絶縁破壊値は、加水分解の影響を受けており、真値と≧３０％以上異なっているため妥当性がない。
すなわち、ａ〜ｄの判定基準を用いることによって、従来の非破壊電気試験の結果から、その値についての妥当性の有無が知れるため、非破壊電気試験においても精度のよい劣化診断が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】(実−推定)ＢＤＶ相対誤差値と、有機酸総量比との試験結果図。
【図２】本発明による(実−推定)ＢＤＶ相対誤差値−有機酸総量比関係図。
【図３】絶縁劣化診断試験と劣化の相関図。
【符号の説明】
【００１２】
ＢＤＶ…破壊電圧値
Ｑｍａｘ…最大放電電荷量
△tanδ…誘電正接
△I…電流増加点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機劣化を非破壊絶縁劣化試験結果によって診断するものであって、非破壊絶縁劣化試験結果の妥当性を判断するものにおいて、
非破壊絶縁劣化試験の診断項目から残存絶縁耐力の推定値を求めると共に、実破壊試験による絶縁耐力値を求め、この実破壊試験による絶縁耐力値と推定値による（絶縁耐力値−推定値）に基づく相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比≦１．４近傍の場合には非破壊絶縁劣化試験結果から算出した推定残存絶縁破壊値に妥当性ありと判断することを特徴とした回転機の加水分解劣化診断の判定方法。
【請求項２】
相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比が１．４〜２．５近傍の場合には、加水分解の影響を受けて真値は±３０％の範囲内であると判断することを特徴とした請求項１記載の回転機の加水分解劣化診断の判定方法。
【請求項３】
相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比が１．４〜２．５近傍の場合には、加水分解の影響を受けて非破壊絶縁劣化試験結果から算出した推定残存絶縁破壊値には妥当性なしと判断することを特徴とした請求項１又は２記載の回転機の加水分解劣化診断の判定方法。
【請求項１】
回転機劣化を非破壊絶縁劣化試験結果によって診断するものであって、非破壊絶縁劣化試験結果の妥当性を判断するものにおいて、
非破壊絶縁劣化試験の診断項目から残存絶縁耐力の推定値を求めると共に、実破壊試験による絶縁耐力値を求め、この実破壊試験による絶縁耐力値と推定値による（絶縁耐力値−推定値）に基づく相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比≦１．４近傍の場合には非破壊絶縁劣化試験結果から算出した推定残存絶縁破壊値に妥当性ありと判断することを特徴とした回転機の加水分解劣化診断の判定方法。
【請求項２】
相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比が１．４〜２．５近傍の場合には、加水分解の影響を受けて真値は±３０％の範囲内であると判断することを特徴とした請求項１記載の回転機の加水分解劣化診断の判定方法。
【請求項３】
相対的な誤差値と有機酸総量比との相関関係から、有機酸総量比が１．４〜２．５近傍の場合には、加水分解の影響を受けて非破壊絶縁劣化試験結果から算出した推定残存絶縁破壊値には妥当性なしと判断することを特徴とした請求項１又は２記載の回転機の加水分解劣化診断の判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１０５８８８（Ｐ２００６−１０５８８８Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９５８４５（Ｐ２００４−２９５８４５）
【出願日】平成１６年１０月８日（２００４．１０．８）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月８日（２００４．１０．８）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
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