油入変圧器の診断方法
【課題】鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定を可能とする油入変圧器の診断方法を提供する。
【解決手段】油入変圧器から採取した絶縁油（試料油５）についてジアセチルの検出有無を分析することにより、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別する診断方法であり、特に、ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法（ｐｐｂオーダーの精度）にてジアセチルが検出されなかった場合に、鉄心二重接地に起因する過熱異常有りと判別する。
【解決手段】油入変圧器から採取した絶縁油（試料油５）についてジアセチルの検出有無を分析することにより、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別する診断方法であり、特に、ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法（ｐｐｂオーダーの精度）にてジアセチルが検出されなかった場合に、鉄心二重接地に起因する過熱異常有りと判別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油入変圧器の診断方法に関し、特に、鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定を可能とする油入変圧器の診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油入変圧器の内部に過熱や放電の異常現象が発生していると、内部に使用されている絶縁油、絶縁紙等の絶縁材料が徐々に分解して絶縁耐力が低下し、ついには絶縁破壊事故に至ることが懸念される。
【０００３】
そこで、油入変圧器の保守管理技術の一環として、油中ガス分析による変圧器内部異常の有無の判定基準や内部異常様相の診断などが「非特許文献１」にまとめられている。非特許文献１に記載された方法（以下において、「電協研法」ということがある）は、変圧器運転中の状態で容易に行えることから実用化され、稼働中の油入変圧器に適用されて事故防止に役立っている。
【０００４】
〔非特許文献１記載の「電協研法」〕
油中ガス分析による保守管理の方法は、変圧器の内部に異常があって過熱や放電が発生していると、絶縁油、絶縁紙、その他の絶縁材料が熱分解して分解ガスを発生し、生成した分解成分が絶縁油中に溶解するので、その絶縁油を採油して絶縁油中に含まれるガス成分を分析することによって異常を診断するというものである。
【０００５】
ガス成分としては、窒素（Ｎ2）、酸素（Ｏ2）、水素（Ｈ2）、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）が用いられ、各ガス成分の量を分析することで診断される。
【０００６】
これらのガスのうち、Ｈ2，ＣＨ4，Ｃ2Ｈ6，Ｃ2Ｈ4，Ｃ2Ｈ2，ＣＯの和を可燃性ガス総量（Ｔｏｔａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅ Ｇａｓ：ＴＣＧ）といい、発生ガス量の管理指標として用いられている。
【０００７】
非特許文献１では、油中ガス分析結果から特定ガスの絶対量・増加量により、変圧器の状態を正常、要注意１、要注意２、異常のレベルにランク分けして所定の診断フローにより管理している。
【０００８】
油中ガス分析結果から異常の箇所、異常の程度、および緊急性を判断するために、以下の様相診断の方法が規定されている。
（１）ガスパターンによる診断（様相診断１）
（２）組成比（異常診断図）による診断（様相診断２）
（３）特定ガスによる診断（様相診断３）
【０００９】
（１）のガスパターンによる診断方法は、横軸に対象ガスを、縦軸には各ガスの最大値を１とし（最大値を示すガスを主導ガスと呼んでいる）、それに対する比率をプロットしてパターン図を描いて、その形状により異常の内容を診断するものである。変圧器内部の異常が放電と過熱ではガスパターンが異なることが知られており、ガスパターンにより異常部位の様相を診断するものである。
【００１０】
（２）の組成比による診断方法は、特定ガスとしてのＣ2Ｈ2，Ｃ2Ｈ4とＣ2Ｈ6のガス量の比率（体積比）から異常現象の内容を判断するもので、異常診断表や異常診断図としてまとめられている。異常診断図は、Ｃ2Ｈ4／Ｃ2Ｈ6の比率（体積比）を横軸、Ｃ2Ｈ2／Ｃ2Ｈ4およびＣ2Ｈ2／Ｃ2Ｈ6の比率（体積比）を縦軸とし、プロットして診断を行うもので、放電と過熱の判別や、放電のうちアーク放電と部分放電を区別することができる。
【００１１】
（３）の特定ガスによる診断は、異常内容を診断する上で極めて特定なガスに着目して診断する方法で、その代表的なガスとしてＣＯ，ＣＯ2，Ｃ2Ｈ2などを適用する。例えば、絶縁紙が過熱する場合には炭酸ガスの発生割合が多くなるのでＣＯ2／ＣＯ≦３の場合には絶縁紙が過熱していると診断する。
【００１２】
〔「電協研法」の改良手法〕
しかしながら、上記の「電協研法」では、過熱モードと放電モードの判別は可能であるが、過熱モードにおいて、過熱箇所が巻線部位であるのか、鉄心部位であるのかを的確に判別することが困難であったため、かかる判別を可能とするべく、ガス発生トレンドによる判別などを「電協研法」に追加した診断方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１２は、変圧器５０の内部構造の概略図であり、５３が鉄心部位、５４が巻線（コイル）部位を示す。
【００１３】
特許文献１に記載された診断方法は、採油・分析した油中ガス分析データを用いて、分析ガス成分のうちエチレンとエタンの比率から等価過熱温度を推定し、過熱温度から単位面積単位時間あたりのガス生成量を推定し、採油毎の油中ガス分析データから算出した油中可燃性ガス総量の単位時間当たりの増加率と単位時間単位面積あたりのガス生成量から等価過熱面積を計算して、等価過熱面積と等価過熱温度の関係をグラフ化し、鉄心系および巻線系の取り得る範囲と比較した診断図により異常箇所を診断する、というものである。
【００１４】
〔高精度油中ガス分析手法〕
また、油入変圧器の内部に使用された絶縁材料の部分放電、局部過熱による分解成分は、蒸気圧が低くて沸点が高くガス化しにくいので、上記の「電協研法」等の方法ではその分析が困難であったため、蒸気圧が低く高沸点の分解成分を分析する方法として、高精度油中ガス分析手法が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【００１５】
特許文献２，３に記載された診断方法は、ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法にて、すなわち、油入変圧器から採取した絶縁油（試料）中にヘリウムガスなどのキャリアガスをバブリングして抽出した分解成分をコールドトラップさせる方法（ＰＴＩ法（Purge and Trap Injector)）とＧＣＭＳ（ガスクロマトグラフ分析器）で分析する方法にて、分析を行い、検出成分の種類や量などから内部異常を診断する、というものである。
【非特許文献１】「電気協同研究」、第５４巻、第５号（その１）、平成１１年２月、社団法人 電気協同研究会発行
【特許文献１】特開２００４−２００３４８号公報
【特許文献２】特開平９−７２８９２号公報
【特許文献３】特開２００２−３５０４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、特許文献１に記載の等価過熱面積とＣ2Ｈ4／Ｃ2Ｈ6比による診断やガス発生トレンドによる診断では、油入変圧器の鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定において、実験データと実器での過去の不具合データが一致しない場合があり、明確な判別が困難であった。
【００１７】
また、特許文献２，３に記載の診断方法は、モデル実験を主としたデータに基づくものであるため、鉄心二重接地に起因する過熱異常を明確に判別するに至っていない。
【００１８】
ここで、鉄心二重接地（double core earth）（以下において「鉄心系二重接地」ということもある。）とは、変圧器内部の鉄心とタンク等の構造物とが何らかの原因により２点（ないしはそれ以上）にて接地されることを言い、単に、二重接地（double earth）と呼ばれることもある。変圧器内部の鉄心やタンク等の構造物は浮遊電極とならないよう、一点にて接地することを基本とするが、鉄心二重接地されることにより、循環電流が流れ、過熱や放電等の絶縁上の異常状態を生ずる。
【００１９】
鉄心二重接地に起因する過熱異常を明確に判別できると、緊急性を要する巻線系の異常の可能性を排除することができるため、油入変圧器の適切な修理時期見極めによる経済的効果（コストメリット）が期待できる
【００２０】
従って、本発明の目的は、鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定を可能とする油入変圧器の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】
【００２１】
本発明は、上記目的を達成するため、油入変圧器から採取した絶縁油についてジアセチルの検出有無を分析することにより、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別することを特徴とする油入変圧器の診断方法を提供する。
【００２２】
上記の本発明は、以下の特徴を１つ以上有する発明を含む。
（１）前記ジアセチルがｐｐｂオーダーで検出されなかった場合に、鉄心二重接地に起因する過熱異常有りと判別する。
（２）前記ジアセチルの検出有無の分析は、ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法にて行なう。
（３）前記油入変圧器から採取した絶縁油中の可燃性ガス総量のガス発生トレンド（経時変化）を（ａ）増加率がほぼ一定、（ｂ）ガス急増後に停止、（ｃ）ある時点から急増、（ｄ）増加率が徐々に上昇、の４パターンに分類した場合において、（ａ）増加率がほぼ一定又は（ｃ）ある時点から急増に分類されたときに、前記ジアセチルの検出有無を分析して、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別する。
（４）前記油入変圧器から採取した絶縁油中のエチレンとエタンの体積比（Ｃ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比）を用いた計算式から等価過熱温度を推定し、前記等価過熱温度を用いた計算式から単位面積単位時間あたりのガス生成速度を推定し、前記絶縁油中の可燃性ガス総量の増加率と前記ガス生成速度を用いた計算式から等価過熱面積（過熱面積係数）を推定して、前記等価過熱面積と前記等価過熱温度の関係をグラフ化し、或いは前記等価過熱面積（過熱面積係数）と前記Ｃ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比の関係をグラフ化し、異常箇所が変圧器の鉄心系であるか巻線系であるかを診断した後に、前記ジアセチルの検出有無を分析して、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、油入変圧器の鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
[本発明の実施の形態]
〔油入変圧器の診断方法〕
本実施の形態に係る油入変圧器の診断方法は、油入変圧器から採取した絶縁油についてジアセチルの検出有無を分析することにより、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別する。ジアセチルが検出されなかった場合に（特に、ｐｐｂオーダーで検出されなかった場合に）、鉄心二重接地に起因する過熱異常有りと判別する。
【００２５】
ジアセチルの検出有無の分析は、例えば、上述したＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法にて行なう。以下に詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態に係る油入変圧器の診断方法においてＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法を行うための装置の概略図である。
【００２７】
まず、ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析装置の構成を説明する。
図１において、１は試料油（絶縁油）を収納する試料油容器、２は試料油容器１の注油口、３は試料油容器１の排油口、４は排油バルブ、５は試料油、６はヘリウムガスなどの不活性ガスをキャリアガスとしてバブリングするキャリアガス給気管（バブリング管）、７は試料油を加熱するためのヒータ、８はバブリングするキャリアガスを注入するキャリアガス注入管、９はキャリアガスの流量調節弁、１０は二方コック、１１はキャリアガス送気管、１２はバブリングにより抽出された抽出ガスを取り出すガス抽出管、１３は抽出ガスをキャリアガスとともに通気する抽出ガス通気管、１４は三方コック、１５はコールドトラップ容器、１５ａはコールドトラップ容器１５の液体窒素等の冷媒の供給口、１５ｂはその排出口、１６は分解成分を凝縮捕獲するコールドトラップ、１７はコールドトラップ１６を加熱するヒータ、１８は三方コック、１９はキャリアガスを供給するガス給気管、２０はヘリウムガス等のキャリアガスが充填されたガスボンベ、２１は流量調節弁、２２は三方コック、２３はガスクロマトグラフ分析器（以下、ＧＣＭＳという）であり、ＧＣＭＳ２３はカラム２３ａと検出器２３ｂとガス排出口２３ｃとで構成されている。２４は冷媒容器、２５は液体窒素等の冷媒、２６は冷媒２５を供給するために冷媒容器２４に圧力を加える加圧管、２７は冷媒供給管、２８は流量調節弁である。
【００２８】
次に、上記分析装置で行うＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法について説明する。
（１）二方コック１０および排油バルブ４を開き、キャリアガス送気管１１からキャリアガスを流量調節弁９により流量調節して試料油容器１側の流路に流して流路の空気をブローアウトする。
（２）三方コック１４および２２をＧＣＭＳ２３側に開いてコールドトラップ１６およびＧＣＭＳ２３の部分の空気をブローアウトする。
（３）冷媒容器２４の加圧管２６から圧力を加えて冷媒（液体窒素）２５をコールドトラップ容器１５に導き、−１３０℃程度に冷却する。
（４）注射器等により試料油５を数ミリリットル採取し、試料油容器１の注油口２より試料油容器１内に注入する。
（５）三方コック１４を試料油容器１側に切換え、試料油容器１をヒータ７により、蒸気圧が５３Ｐａになる温度で加熱し、二方コック１０を開いて流量調節弁９により流量調節し、キャリアガス給気管６にキャリアガスを供給して数分間バブリングして試料油５中に溶解している分解成分を抽出する。抽出された分解成分をキャリアガスとともにコールドトラップ容器１５内のコールドトラップ１６の内径部に導入し、分解成分をコールドトラップ１６に凝縮捕獲する。
（６）コールドトラップ１６をヒータ１７により２００℃以上に急速加熱し、凝縮捕獲した分解成分を気化させてキャリアガスを流しながらＧＣＭＳ２３に導入して分析する。
【００２９】
油入変圧器から採取した試料油を上記のＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法で分析すると、抽出された分解成分はコールドトラップ１６で凝縮して捕獲され、２００℃以上に急速加熱することにより、蒸発して瞬時にＧＣＭＳ２３に導入されるため、精度よくｐｐｂオーダーで検出・分析ができる。分析結果から、ジアセチルの検出有無を確認することで、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別できる。
【００３０】
本実施の形態に係る油入変圧器の診断方法は、特許文献１に記載の判断手法などでは判定が困難であった鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定を可能とするものであるため、例えば特許文献１に記載の判断手法と組み合わせて用いることで、より精度の高い診断フローの構築が可能となる。さらに、特許文献１に記載の判断手法に先立ち、非特許文献１記載の「電協研法」によるガスパターンや様相診断図を用いて診断を行ない、その結果、過熱と診断されたが、過熱部位の特定に至っていないものを主な診断対象とする。
【００３１】
以下に特許文献１に記載の判断手法と上記診断方法との組み合せによる診断フローを説明する。
【００３２】
（等価過熱温度と等価過熱面積による診断方法）
非特許文献１記載の「電協研法」では、異常箇所の過熱温度や過熱面積を過去の文献のデータにより推定できるとされているので、モデル実験や内部点検などにより異常箇所が判っている変圧器のガス分析データを基に、対象とする変圧器の油中ガス分析のデータから過熱温度と過熱面積を推定して、その関係から異常箇所が鉄心系か巻線系かを判別する。以下に判別のための方法を示す。
【００３３】
（等価過熱温度の推定）
等価過熱温度（Ｔ（℃））は、エチレン（不飽和炭化水素）とエタン（飽和炭化水素）ガスの比（体積比）を用い、文献（「絶縁油の局部過熱による分解ガスの挙動」、月岡ら、電気学会論文誌Ａ、９８巻、７号、３８１頁、昭和５３年）の実験データから式（１）により計算することで推定する。
【００３４】
Ｔ＝３２０×ｌｏｇ（Ｃ2Ｈ4／Ｃ2Ｈ6）＋５３０ ……… （１）
【００３５】
（等価過熱面積の推定）
等価過熱面積（Ｓ（ｃｍ2））は、下記の式（２）により計算することで推定する。
【００３６】
Ｓ＝（Ｑoil×Ｃ×１０−３）／（３０×２４×Ｋ） ……… （２）
ここで、
Ｑoil：変圧器油量（Lit）
Ｃ：可燃性ガス総量（ＴＣＧ）の増加率（ｐｐｍ／月）
Ｃ＝（△ＴＣＧ／△Ｄ）×３０ ………… （３）
△ＴＣＧ：ＴＣＧガス量の差分（ｐｐｍ）
△Ｄ：油分析データの間隔（日）
Ｋ：単位面積単位時間当たりのガス生成速度（ｍｌ／ｃｍ2・ｈ）
【００３７】
ガス生成速度Ｋは、以下の式を使用して計算する。
Ｌｏｇ（Ｋ）＝１４−１２０００／（Ｔ＋２７３）, Ｔ＞５６２
Ｌｏｇ（Ｋ）＝５．５−４９００／（Ｔ＋２７３）, ５６２≧Ｔ＞２８５
Ｌｏｇ（Ｋ）＝１．２−２５００／（Ｔ＋２７３）, Ｔ≦２８５
【００３８】
（等価過熱温度と等価過熱面積による判別）
異常箇所が鉄心系か巻線系かの判別は、油中ガス分析データより上記の計算式で計算した等価過熱温度（縦軸）と等価過熱面積（横軸）の関係をグラフにプロットし、モデル実験や過去の事例から算出した範囲と比較して行う。あるいは、等価過熱面積（過熱面積係数）を横軸に、過熱温度の指数であるＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比（体積比）を縦軸にとったグラフにプロットしてガス発生の特徴を検討する。
【００３９】
鉄心系と巻線系では、等価過熱面積と等価過熱温度の関係に有意差が認められ、鉄心系の異常の場合には、薄いけい素鋼板の局部で過熱するため、面積が小さく鉄板への熱伝導も悪いため過熱温度が高く過熱面積が小さくなる傾向にあり、一方、巻線系の異常の場合には、熱伝導がよい銅線を絶縁紙で包んでいる構造のため、過熱面積が広く過熱温度が低い傾向にある。これより、異常箇所が鉄心系か巻線系かをある程度の精度をもって判別することが可能となる。
【００４０】
（ガス発生のトレンドおよび等価過熱面積による診断）
等価過熱面積と等価過熱温度による診断により、鉄心系と巻線系の判別精度を向上することができるが、鉄心系と巻線系で領域が重なっている部分があり、また鉄心系でも二重接地の場合には広い範囲に分布することが考えられる。そこでガス発生のトレンド（経時変化）と等価過熱面積の閾値の組み合わせによる診断方法を用いることにより、さらに鉄心系と巻線系の判別精度を向上することができる。ガス成分としては、特に、Ｈ2，ＣＨ4，Ｃ2Ｈ6，Ｃ2Ｈ4，Ｃ2Ｈ2，ＣＯ，これらの可燃性ガス総量（ＴＣＧ）が用いられ、ガス成分の量、増加率を分析する。
【００４１】
モデル実験結果では、巻線系においては可燃性ガス総量の増加率が徐々に拡大する傾向が認められ、一方、鉄心系ではある時点で油中分解ガスが急増したり、停止したりする現象が認められる。また、過去にガス分析で異常があり、内部点検や解体調査により異常箇所が明らかになった変圧器についても、巻線系では、可燃性ガス総量の増加率が徐々に増加していき、鉄心系では、ガス発生が急増して停止するなど、モデル実験と同様な傾向が認められている。
【００４２】
これらの事実から、ガス発生のトレンドを、
ａ．増加率がほぼ一定
ｂ．ガス急増後に停止
ｃ．ある時点から急増
ｄ．増加率が徐々に上昇
のパターンに分類することにより、鉄心系と巻線系の判別に使用できる。
【００４３】
このうち、ｄの増加率が徐々に増加する場合が巻線系である可能性が高いが、より精度を高めるため上記した等価過熱温度と等価過熱面積による診断方法により算出した等価過熱面積係数の閾値以上となる場合に、巻線系の可能性が高いと判定する。等価過熱面積係数の閾値はデータの蓄積により決定するが、実フィールド器のデータと変圧器内部異常様相データ双方の蓄積と、異常進展速度も考慮した閾値を設定することとなる（例えば、等価過熱面積係数の閾値として０．２を設定することができる）。
【００４４】
ガス発生のトレンドがｄ（増加率が徐々に増加）の場合に等価過熱面積係数が閾値未満（以下）であるときは、巻線系の初期又は鉄心系の可能性が考えられると判断する。この場合、鉄心系と判断を誤らないように、変化の方向（過熱面積係数の移動方向、即ち、過熱面積係数が０．２を超過するか否か）を追跡調査することが望ましい。
【００４５】
また、ガス発生のトレンドがｂ（ガス急増後に停止）およびｃ（ある時点から急増）の場合に鉄心系である可能性が高いが、等価過熱面積係数が閾値未満（以下）であれば鉄板に関係する鉄心系の可能性が高いと判断する。ガス発生のトレンドがｂ（ガス急増後に停止）の場合に等価過熱面積係数が閾値以上であれば二重接地の可能性が考えられると判断する。
【００４６】
（ジアセチル診断フローによる判定）
等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比による診断の結果、鉄心系二重接地の領域に多く分布する場合において、ガス発生のトレンドがａ（増加率がほぼ一定）の場合、ジアセチル検出の有無を分析し、検出無しのときは、鉄心系二重接地と推定することができる。
【００４７】
ガス発生のトレンドがａ（増加率がほぼ一定）の場合にジアセチル検出の有無を分析し、検出有りのときは、巻線系・絶縁物過熱の可能性が考えられ、ガス発生トレンドおよび他手法との総合判断により判定する。この場合に等価過熱面積係数が閾値未満（以下）であるときは、鉄板に関係する鉄心系の可能性が考えられる。
【００４８】
また、等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比による診断の結果、鉄心系二重接地の領域に多く分布する場合において、ガス発生のトレンドがｃ（ある時点から急増）の場合に等価過熱面積係数の閾値以上であるとき、ジアセチル検出の有無を分析し、検出無しのときは、鉄心系二重接地と推定することができる。ジアセチル検出の有無を分析し、検出有りのときは、巻線系・絶縁物過熱の可能性が考えられ、ガス発生トレンドおよび他手法との総合判断により判定する。
【００４９】
以上をまとめると表１のようになる。即ち、表１は過熱面積係数とガス発生トレンドを組み合わせた診断表（判定基準）の例およびジアセチル診断フローを示す。なお、表１中のジアセチル診断フローにおいて、「等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比による診断の結果、鉄心系二重接地の領域に多く分布」は、「等価過熱温度（縦軸）と等価過熱面積（横軸）による診断の結果、鉄心系二重接地の領域に多く分布」でも代替可能である。
【００５０】
【表１】
【００５１】
[本発明の実施の形態の効果]
（１）従来の診断方法では判定が難しかった油入変圧器の鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定が可能となり、診断精度の向上を図ることができる。
（２）鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定が可能となることで、油中ガス分析により異常を検出した後の油分析の追跡インターバルを、異常箇所の状況に応じた適切な間隔（電気的事故に結びつく可能性の高い巻線系の追跡インターバルを短く、変圧器の停止に結びつかない鉄心系の追跡インターバルを長くする）にすることができ、保守費用の低減と保守管理レベルの適正化を図ることができる。
【実施例１】
【００５２】
本発明の実施の形態に係る油入変圧器の診断方法の効果を実動の油入変圧器（実器）において検証した。
練馬地区に設置の油入変圧器（富士電機製、ＡＤ１５３６０Ｔ１、２７５ｋＶ、３００ＭＶＡ、１９７９年製造）について、「電協研法」および特許文献１記載の診断方法に基づく分析を行なった結果を図２乃至図６に示す。
【００５３】
図２は、「電協研法」に基づくガスパターンを示し、図３は、「電協研法」に基づく様相診断図を示す。
図２，３より、Ｃ２Ｈ４主導の過熱が想定され、かつ過熱中（３００℃〜７００℃）であることが判る。
【００５４】
図４は、特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（ガス濃度）を示し、図５は、特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（油中ガス増加率）を示す。
図４，５より、ある時点から可燃性ガスが急増しており、鉄板に関係する鉄心系あるいは巻線系の可能性が高い、あるいは巻線系または鉄心系二重接地の何れかの可能性が判る。
【００５５】
図６は、特許文献１記載の診断方法に基づく等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比（体積比）による診断図を示す。
図６より、巻線系または鉄心系二重接地の何れかの可能性が判る。
【００５６】
以上より、図６の等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比による診断の結果、鉄心系二重接地の領域に多く分布し、ガス発生トレンドでは、ｃ．ある時点（２００２年頃）から急増しており、過熱面積係数の殆どが０．２〜１．８の分布であったことから、本発明の実施の形態に係る油入変圧器の診断方法である上述の「ジアセチル診断フロー」に従い、ジアセチル検出の有無をＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法（前述した工程（１）〜（６））で分析したところ、ジアセチルが検出されなかったため、鉄心系二重接地と判定した。
【００５７】
診断を行なった実器を実際に解体してみたところ、異常過熱の要因（部位）は絶縁紙を介した鉄心系二重接地であり、上記判定結果と一致した。
【００５８】
なお、ジアセチル検出の分析（ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法）の試験条件、使用機器は以下の通りである。バラツキを考慮して２回〜３回分析を行った。
【００５９】
＜試験条件＞
試験絶縁油の油量：１５ミリリットル
【００６０】
＜使用機器＞
・コールドトラップ：PTI／CT（型式CP4010、CHROMPACK製）、PTI/CTコントロールユニット（型式CP4010/4020 Controller、CHROMPACK製）
・ＧＣＭＳ：Gas Chromatograph（型式GC-17A、島津製作所製）、Gas Chromatograph Mass Spectrometer（型式GCMS-QP5050A、島津製作所製）
・流量計：Digital Flow Mater（型式FM220E、GL Sciences製）
・キャリアガスコントロールユニット：Carrier Gas Pressure Controller（型式FC-226-01、GL Sciences製）
・液体窒素コントロールユニット：Liquid Pressure Controller（型式FC-226-02、GL Sciences製）
・ヒータ：（型式Heater、CHROMPACK製）
【実施例２】
【００６１】
本発明の実施の形態に係る油入変圧器の診断方法の効果を実動の油入変圧器（実器）において検証した。
戸塚地区に設置の油入変圧器（明電舎製、ＦＢＯＲＳＤＬ−Ｍ、１５４ｋＶ、１５０ＭＶＡ、１９７８年製造）について、「電協研法」および特許文献１記載の診断方法に基づく分析を行なった結果を図７乃至図１１に示す。
【００６２】
図７は、「電協研法」に基づくガスパターンを示し、図８は、「電協研法」に基づく様相診断図を示す。
図７，８より、ＣＨ４主導の過熱が想定され、かつ過熱中（３００℃〜７００℃）であることが判る。
【００６３】
図９は、特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（ガス濃度）を示し、図１０は、特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（油中ガス増加率）を示す。
図９，１０より、増加率がほぼ一定であり、鉄板に関係する鉄心系あるいは巻線系の可能性が高い、または鉄心系二重接地の何れかの可能性が判る。
【００６４】
図１１は、特許文献１記載の診断方法に基づく等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比（体積比）による診断図を示す。
図１１より、巻線系または鉄心系二重接地の何れかの可能性が判る。
【００６５】
以上より、図１１の等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比による診断の結果、鉄心系二重接地の領域に多く分布し、ガス発生トレンドでは、ａ．増加率がほぼ一定であり、過熱面積係数が０．０１〜１．８の分布であったことから、本発明の実施の形態に係る油入変圧器の診断方法である上述の「ジアセチル診断フロー」に従い、ジアセチル検出の有無をＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法で分析したところ、ジアセチルが検出されたため、鉄心系二重接地ではなく、巻線系・絶縁物過熱の可能性ありと判定した。
【００６６】
診断を行なった実器を実際に解体してみたところ、異常過熱の要因（部位）は巻線系の抑振シールドであり、上記判定結果と一致した。
【００６７】
なお、ジアセチル検出の分析（ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法）の試験条件、使用機器は実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態に係る油入変圧器の診断方法においてＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法を行うための装置の概略図である。
【図２】実施例１に係る「電協研法」に基づくガスパターンを示す。
【図３】実施例１に係る「電協研法」に基づく様相診断図を示す。
【図４】実施例１に係る特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（ガス濃度）を示す。
【図５】実施例１に係る特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（油中ガス増加率）を示す。
【図６】実施例１に係る特許文献１記載の診断方法に基づく等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比（体積比）による診断図を示す。
【図７】実施例２に係る「電協研法」に基づくガスパターンを示す。
【図８】実施例２に係る「電協研法」に基づく様相診断図を示す。
【図９】実施例２に係る特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（ガス濃度）を示す。
【図１０】実施例２に係る特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（油中ガス増加率）を示す。
【図１１】実施例２に係る特許文献１記載の診断方法に基づく等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比（体積比）による診断図を示す。
【図１２】変圧器の内部構造の概略図である。
【符号の説明】
【００６９】
１：試料油容器
２：注油口
３：排油口
４：排油バルブ
５：試料油
６：キャリアガス給気管（バブリング管）
７：ヒータ
８：キャリアガス注入管
９：流量調節弁
１０：二方コック
１１：キャリアガス送気管
１２：ガス抽出管
１３：抽出ガス通気管
１４：三方コック
１５：コールドトラップ容器
１５ａ：冷媒供給口、
１５ｂ：冷媒排出口
１６：コールドトラップ
１７：ヒータ
１８：三方コック
１９：ガス給気管
２０：ガスボンベ
２１：流量調節弁
２２：三方コック
２３：ガスクロマトグラフ分析器
２３ａ：カラム
２３ｂ：検出器
２３ｃ：ガス排出口
２４：冷媒容器
２５：冷媒
２６：加圧管
２７：冷媒供給管
２８：流量調節弁
５０：変圧器
５１：タンク
５２：タンク磁気シールド
５３：鉄心
５４：巻線（コイル）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油入変圧器の診断方法に関し、特に、鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定を可能とする油入変圧器の診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油入変圧器の内部に過熱や放電の異常現象が発生していると、内部に使用されている絶縁油、絶縁紙等の絶縁材料が徐々に分解して絶縁耐力が低下し、ついには絶縁破壊事故に至ることが懸念される。
【０００３】
そこで、油入変圧器の保守管理技術の一環として、油中ガス分析による変圧器内部異常の有無の判定基準や内部異常様相の診断などが「非特許文献１」にまとめられている。非特許文献１に記載された方法（以下において、「電協研法」ということがある）は、変圧器運転中の状態で容易に行えることから実用化され、稼働中の油入変圧器に適用されて事故防止に役立っている。
【０００４】
〔非特許文献１記載の「電協研法」〕
油中ガス分析による保守管理の方法は、変圧器の内部に異常があって過熱や放電が発生していると、絶縁油、絶縁紙、その他の絶縁材料が熱分解して分解ガスを発生し、生成した分解成分が絶縁油中に溶解するので、その絶縁油を採油して絶縁油中に含まれるガス成分を分析することによって異常を診断するというものである。
【０００５】
ガス成分としては、窒素（Ｎ2）、酸素（Ｏ2）、水素（Ｈ2）、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）が用いられ、各ガス成分の量を分析することで診断される。
【０００６】
これらのガスのうち、Ｈ2，ＣＨ4，Ｃ2Ｈ6，Ｃ2Ｈ4，Ｃ2Ｈ2，ＣＯの和を可燃性ガス総量（Ｔｏｔａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅ Ｇａｓ：ＴＣＧ）といい、発生ガス量の管理指標として用いられている。
【０００７】
非特許文献１では、油中ガス分析結果から特定ガスの絶対量・増加量により、変圧器の状態を正常、要注意１、要注意２、異常のレベルにランク分けして所定の診断フローにより管理している。
【０００８】
油中ガス分析結果から異常の箇所、異常の程度、および緊急性を判断するために、以下の様相診断の方法が規定されている。
（１）ガスパターンによる診断（様相診断１）
（２）組成比（異常診断図）による診断（様相診断２）
（３）特定ガスによる診断（様相診断３）
【０００９】
（１）のガスパターンによる診断方法は、横軸に対象ガスを、縦軸には各ガスの最大値を１とし（最大値を示すガスを主導ガスと呼んでいる）、それに対する比率をプロットしてパターン図を描いて、その形状により異常の内容を診断するものである。変圧器内部の異常が放電と過熱ではガスパターンが異なることが知られており、ガスパターンにより異常部位の様相を診断するものである。
【００１０】
（２）の組成比による診断方法は、特定ガスとしてのＣ2Ｈ2，Ｃ2Ｈ4とＣ2Ｈ6のガス量の比率（体積比）から異常現象の内容を判断するもので、異常診断表や異常診断図としてまとめられている。異常診断図は、Ｃ2Ｈ4／Ｃ2Ｈ6の比率（体積比）を横軸、Ｃ2Ｈ2／Ｃ2Ｈ4およびＣ2Ｈ2／Ｃ2Ｈ6の比率（体積比）を縦軸とし、プロットして診断を行うもので、放電と過熱の判別や、放電のうちアーク放電と部分放電を区別することができる。
【００１１】
（３）の特定ガスによる診断は、異常内容を診断する上で極めて特定なガスに着目して診断する方法で、その代表的なガスとしてＣＯ，ＣＯ2，Ｃ2Ｈ2などを適用する。例えば、絶縁紙が過熱する場合には炭酸ガスの発生割合が多くなるのでＣＯ2／ＣＯ≦３の場合には絶縁紙が過熱していると診断する。
【００１２】
〔「電協研法」の改良手法〕
しかしながら、上記の「電協研法」では、過熱モードと放電モードの判別は可能であるが、過熱モードにおいて、過熱箇所が巻線部位であるのか、鉄心部位であるのかを的確に判別することが困難であったため、かかる判別を可能とするべく、ガス発生トレンドによる判別などを「電協研法」に追加した診断方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１２は、変圧器５０の内部構造の概略図であり、５３が鉄心部位、５４が巻線（コイル）部位を示す。
【００１３】
特許文献１に記載された診断方法は、採油・分析した油中ガス分析データを用いて、分析ガス成分のうちエチレンとエタンの比率から等価過熱温度を推定し、過熱温度から単位面積単位時間あたりのガス生成量を推定し、採油毎の油中ガス分析データから算出した油中可燃性ガス総量の単位時間当たりの増加率と単位時間単位面積あたりのガス生成量から等価過熱面積を計算して、等価過熱面積と等価過熱温度の関係をグラフ化し、鉄心系および巻線系の取り得る範囲と比較した診断図により異常箇所を診断する、というものである。
【００１４】
〔高精度油中ガス分析手法〕
また、油入変圧器の内部に使用された絶縁材料の部分放電、局部過熱による分解成分は、蒸気圧が低くて沸点が高くガス化しにくいので、上記の「電協研法」等の方法ではその分析が困難であったため、蒸気圧が低く高沸点の分解成分を分析する方法として、高精度油中ガス分析手法が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【００１５】
特許文献２，３に記載された診断方法は、ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法にて、すなわち、油入変圧器から採取した絶縁油（試料）中にヘリウムガスなどのキャリアガスをバブリングして抽出した分解成分をコールドトラップさせる方法（ＰＴＩ法（Purge and Trap Injector)）とＧＣＭＳ（ガスクロマトグラフ分析器）で分析する方法にて、分析を行い、検出成分の種類や量などから内部異常を診断する、というものである。
【非特許文献１】「電気協同研究」、第５４巻、第５号（その１）、平成１１年２月、社団法人 電気協同研究会発行
【特許文献１】特開２００４−２００３４８号公報
【特許文献２】特開平９−７２８９２号公報
【特許文献３】特開２００２−３５０４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、特許文献１に記載の等価過熱面積とＣ2Ｈ4／Ｃ2Ｈ6比による診断やガス発生トレンドによる診断では、油入変圧器の鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定において、実験データと実器での過去の不具合データが一致しない場合があり、明確な判別が困難であった。
【００１７】
また、特許文献２，３に記載の診断方法は、モデル実験を主としたデータに基づくものであるため、鉄心二重接地に起因する過熱異常を明確に判別するに至っていない。
【００１８】
ここで、鉄心二重接地（double core earth）（以下において「鉄心系二重接地」ということもある。）とは、変圧器内部の鉄心とタンク等の構造物とが何らかの原因により２点（ないしはそれ以上）にて接地されることを言い、単に、二重接地（double earth）と呼ばれることもある。変圧器内部の鉄心やタンク等の構造物は浮遊電極とならないよう、一点にて接地することを基本とするが、鉄心二重接地されることにより、循環電流が流れ、過熱や放電等の絶縁上の異常状態を生ずる。
【００１９】
鉄心二重接地に起因する過熱異常を明確に判別できると、緊急性を要する巻線系の異常の可能性を排除することができるため、油入変圧器の適切な修理時期見極めによる経済的効果（コストメリット）が期待できる
【００２０】
従って、本発明の目的は、鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定を可能とする油入変圧器の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】
【００２１】
本発明は、上記目的を達成するため、油入変圧器から採取した絶縁油についてジアセチルの検出有無を分析することにより、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別することを特徴とする油入変圧器の診断方法を提供する。
【００２２】
上記の本発明は、以下の特徴を１つ以上有する発明を含む。
（１）前記ジアセチルがｐｐｂオーダーで検出されなかった場合に、鉄心二重接地に起因する過熱異常有りと判別する。
（２）前記ジアセチルの検出有無の分析は、ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法にて行なう。
（３）前記油入変圧器から採取した絶縁油中の可燃性ガス総量のガス発生トレンド（経時変化）を（ａ）増加率がほぼ一定、（ｂ）ガス急増後に停止、（ｃ）ある時点から急増、（ｄ）増加率が徐々に上昇、の４パターンに分類した場合において、（ａ）増加率がほぼ一定又は（ｃ）ある時点から急増に分類されたときに、前記ジアセチルの検出有無を分析して、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別する。
（４）前記油入変圧器から採取した絶縁油中のエチレンとエタンの体積比（Ｃ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比）を用いた計算式から等価過熱温度を推定し、前記等価過熱温度を用いた計算式から単位面積単位時間あたりのガス生成速度を推定し、前記絶縁油中の可燃性ガス総量の増加率と前記ガス生成速度を用いた計算式から等価過熱面積（過熱面積係数）を推定して、前記等価過熱面積と前記等価過熱温度の関係をグラフ化し、或いは前記等価過熱面積（過熱面積係数）と前記Ｃ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比の関係をグラフ化し、異常箇所が変圧器の鉄心系であるか巻線系であるかを診断した後に、前記ジアセチルの検出有無を分析して、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、油入変圧器の鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
[本発明の実施の形態]
〔油入変圧器の診断方法〕
本実施の形態に係る油入変圧器の診断方法は、油入変圧器から採取した絶縁油についてジアセチルの検出有無を分析することにより、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別する。ジアセチルが検出されなかった場合に（特に、ｐｐｂオーダーで検出されなかった場合に）、鉄心二重接地に起因する過熱異常有りと判別する。
【００２５】
ジアセチルの検出有無の分析は、例えば、上述したＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法にて行なう。以下に詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態に係る油入変圧器の診断方法においてＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法を行うための装置の概略図である。
【００２７】
まず、ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析装置の構成を説明する。
図１において、１は試料油（絶縁油）を収納する試料油容器、２は試料油容器１の注油口、３は試料油容器１の排油口、４は排油バルブ、５は試料油、６はヘリウムガスなどの不活性ガスをキャリアガスとしてバブリングするキャリアガス給気管（バブリング管）、７は試料油を加熱するためのヒータ、８はバブリングするキャリアガスを注入するキャリアガス注入管、９はキャリアガスの流量調節弁、１０は二方コック、１１はキャリアガス送気管、１２はバブリングにより抽出された抽出ガスを取り出すガス抽出管、１３は抽出ガスをキャリアガスとともに通気する抽出ガス通気管、１４は三方コック、１５はコールドトラップ容器、１５ａはコールドトラップ容器１５の液体窒素等の冷媒の供給口、１５ｂはその排出口、１６は分解成分を凝縮捕獲するコールドトラップ、１７はコールドトラップ１６を加熱するヒータ、１８は三方コック、１９はキャリアガスを供給するガス給気管、２０はヘリウムガス等のキャリアガスが充填されたガスボンベ、２１は流量調節弁、２２は三方コック、２３はガスクロマトグラフ分析器（以下、ＧＣＭＳという）であり、ＧＣＭＳ２３はカラム２３ａと検出器２３ｂとガス排出口２３ｃとで構成されている。２４は冷媒容器、２５は液体窒素等の冷媒、２６は冷媒２５を供給するために冷媒容器２４に圧力を加える加圧管、２７は冷媒供給管、２８は流量調節弁である。
【００２８】
次に、上記分析装置で行うＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法について説明する。
（１）二方コック１０および排油バルブ４を開き、キャリアガス送気管１１からキャリアガスを流量調節弁９により流量調節して試料油容器１側の流路に流して流路の空気をブローアウトする。
（２）三方コック１４および２２をＧＣＭＳ２３側に開いてコールドトラップ１６およびＧＣＭＳ２３の部分の空気をブローアウトする。
（３）冷媒容器２４の加圧管２６から圧力を加えて冷媒（液体窒素）２５をコールドトラップ容器１５に導き、−１３０℃程度に冷却する。
（４）注射器等により試料油５を数ミリリットル採取し、試料油容器１の注油口２より試料油容器１内に注入する。
（５）三方コック１４を試料油容器１側に切換え、試料油容器１をヒータ７により、蒸気圧が５３Ｐａになる温度で加熱し、二方コック１０を開いて流量調節弁９により流量調節し、キャリアガス給気管６にキャリアガスを供給して数分間バブリングして試料油５中に溶解している分解成分を抽出する。抽出された分解成分をキャリアガスとともにコールドトラップ容器１５内のコールドトラップ１６の内径部に導入し、分解成分をコールドトラップ１６に凝縮捕獲する。
（６）コールドトラップ１６をヒータ１７により２００℃以上に急速加熱し、凝縮捕獲した分解成分を気化させてキャリアガスを流しながらＧＣＭＳ２３に導入して分析する。
【００２９】
油入変圧器から採取した試料油を上記のＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法で分析すると、抽出された分解成分はコールドトラップ１６で凝縮して捕獲され、２００℃以上に急速加熱することにより、蒸発して瞬時にＧＣＭＳ２３に導入されるため、精度よくｐｐｂオーダーで検出・分析ができる。分析結果から、ジアセチルの検出有無を確認することで、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別できる。
【００３０】
本実施の形態に係る油入変圧器の診断方法は、特許文献１に記載の判断手法などでは判定が困難であった鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定を可能とするものであるため、例えば特許文献１に記載の判断手法と組み合わせて用いることで、より精度の高い診断フローの構築が可能となる。さらに、特許文献１に記載の判断手法に先立ち、非特許文献１記載の「電協研法」によるガスパターンや様相診断図を用いて診断を行ない、その結果、過熱と診断されたが、過熱部位の特定に至っていないものを主な診断対象とする。
【００３１】
以下に特許文献１に記載の判断手法と上記診断方法との組み合せによる診断フローを説明する。
【００３２】
（等価過熱温度と等価過熱面積による診断方法）
非特許文献１記載の「電協研法」では、異常箇所の過熱温度や過熱面積を過去の文献のデータにより推定できるとされているので、モデル実験や内部点検などにより異常箇所が判っている変圧器のガス分析データを基に、対象とする変圧器の油中ガス分析のデータから過熱温度と過熱面積を推定して、その関係から異常箇所が鉄心系か巻線系かを判別する。以下に判別のための方法を示す。
【００３３】
（等価過熱温度の推定）
等価過熱温度（Ｔ（℃））は、エチレン（不飽和炭化水素）とエタン（飽和炭化水素）ガスの比（体積比）を用い、文献（「絶縁油の局部過熱による分解ガスの挙動」、月岡ら、電気学会論文誌Ａ、９８巻、７号、３８１頁、昭和５３年）の実験データから式（１）により計算することで推定する。
【００３４】
Ｔ＝３２０×ｌｏｇ（Ｃ2Ｈ4／Ｃ2Ｈ6）＋５３０ ……… （１）
【００３５】
（等価過熱面積の推定）
等価過熱面積（Ｓ（ｃｍ2））は、下記の式（２）により計算することで推定する。
【００３６】
Ｓ＝（Ｑoil×Ｃ×１０−３）／（３０×２４×Ｋ） ……… （２）
ここで、
Ｑoil：変圧器油量（Lit）
Ｃ：可燃性ガス総量（ＴＣＧ）の増加率（ｐｐｍ／月）
Ｃ＝（△ＴＣＧ／△Ｄ）×３０ ………… （３）
△ＴＣＧ：ＴＣＧガス量の差分（ｐｐｍ）
△Ｄ：油分析データの間隔（日）
Ｋ：単位面積単位時間当たりのガス生成速度（ｍｌ／ｃｍ2・ｈ）
【００３７】
ガス生成速度Ｋは、以下の式を使用して計算する。
Ｌｏｇ（Ｋ）＝１４−１２０００／（Ｔ＋２７３）, Ｔ＞５６２
Ｌｏｇ（Ｋ）＝５．５−４９００／（Ｔ＋２７３）, ５６２≧Ｔ＞２８５
Ｌｏｇ（Ｋ）＝１．２−２５００／（Ｔ＋２７３）, Ｔ≦２８５
【００３８】
（等価過熱温度と等価過熱面積による判別）
異常箇所が鉄心系か巻線系かの判別は、油中ガス分析データより上記の計算式で計算した等価過熱温度（縦軸）と等価過熱面積（横軸）の関係をグラフにプロットし、モデル実験や過去の事例から算出した範囲と比較して行う。あるいは、等価過熱面積（過熱面積係数）を横軸に、過熱温度の指数であるＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比（体積比）を縦軸にとったグラフにプロットしてガス発生の特徴を検討する。
【００３９】
鉄心系と巻線系では、等価過熱面積と等価過熱温度の関係に有意差が認められ、鉄心系の異常の場合には、薄いけい素鋼板の局部で過熱するため、面積が小さく鉄板への熱伝導も悪いため過熱温度が高く過熱面積が小さくなる傾向にあり、一方、巻線系の異常の場合には、熱伝導がよい銅線を絶縁紙で包んでいる構造のため、過熱面積が広く過熱温度が低い傾向にある。これより、異常箇所が鉄心系か巻線系かをある程度の精度をもって判別することが可能となる。
【００４０】
（ガス発生のトレンドおよび等価過熱面積による診断）
等価過熱面積と等価過熱温度による診断により、鉄心系と巻線系の判別精度を向上することができるが、鉄心系と巻線系で領域が重なっている部分があり、また鉄心系でも二重接地の場合には広い範囲に分布することが考えられる。そこでガス発生のトレンド（経時変化）と等価過熱面積の閾値の組み合わせによる診断方法を用いることにより、さらに鉄心系と巻線系の判別精度を向上することができる。ガス成分としては、特に、Ｈ2，ＣＨ4，Ｃ2Ｈ6，Ｃ2Ｈ4，Ｃ2Ｈ2，ＣＯ，これらの可燃性ガス総量（ＴＣＧ）が用いられ、ガス成分の量、増加率を分析する。
【００４１】
モデル実験結果では、巻線系においては可燃性ガス総量の増加率が徐々に拡大する傾向が認められ、一方、鉄心系ではある時点で油中分解ガスが急増したり、停止したりする現象が認められる。また、過去にガス分析で異常があり、内部点検や解体調査により異常箇所が明らかになった変圧器についても、巻線系では、可燃性ガス総量の増加率が徐々に増加していき、鉄心系では、ガス発生が急増して停止するなど、モデル実験と同様な傾向が認められている。
【００４２】
これらの事実から、ガス発生のトレンドを、
ａ．増加率がほぼ一定
ｂ．ガス急増後に停止
ｃ．ある時点から急増
ｄ．増加率が徐々に上昇
のパターンに分類することにより、鉄心系と巻線系の判別に使用できる。
【００４３】
このうち、ｄの増加率が徐々に増加する場合が巻線系である可能性が高いが、より精度を高めるため上記した等価過熱温度と等価過熱面積による診断方法により算出した等価過熱面積係数の閾値以上となる場合に、巻線系の可能性が高いと判定する。等価過熱面積係数の閾値はデータの蓄積により決定するが、実フィールド器のデータと変圧器内部異常様相データ双方の蓄積と、異常進展速度も考慮した閾値を設定することとなる（例えば、等価過熱面積係数の閾値として０．２を設定することができる）。
【００４４】
ガス発生のトレンドがｄ（増加率が徐々に増加）の場合に等価過熱面積係数が閾値未満（以下）であるときは、巻線系の初期又は鉄心系の可能性が考えられると判断する。この場合、鉄心系と判断を誤らないように、変化の方向（過熱面積係数の移動方向、即ち、過熱面積係数が０．２を超過するか否か）を追跡調査することが望ましい。
【００４５】
また、ガス発生のトレンドがｂ（ガス急増後に停止）およびｃ（ある時点から急増）の場合に鉄心系である可能性が高いが、等価過熱面積係数が閾値未満（以下）であれば鉄板に関係する鉄心系の可能性が高いと判断する。ガス発生のトレンドがｂ（ガス急増後に停止）の場合に等価過熱面積係数が閾値以上であれば二重接地の可能性が考えられると判断する。
【００４６】
（ジアセチル診断フローによる判定）
等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比による診断の結果、鉄心系二重接地の領域に多く分布する場合において、ガス発生のトレンドがａ（増加率がほぼ一定）の場合、ジアセチル検出の有無を分析し、検出無しのときは、鉄心系二重接地と推定することができる。
【００４７】
ガス発生のトレンドがａ（増加率がほぼ一定）の場合にジアセチル検出の有無を分析し、検出有りのときは、巻線系・絶縁物過熱の可能性が考えられ、ガス発生トレンドおよび他手法との総合判断により判定する。この場合に等価過熱面積係数が閾値未満（以下）であるときは、鉄板に関係する鉄心系の可能性が考えられる。
【００４８】
また、等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比による診断の結果、鉄心系二重接地の領域に多く分布する場合において、ガス発生のトレンドがｃ（ある時点から急増）の場合に等価過熱面積係数の閾値以上であるとき、ジアセチル検出の有無を分析し、検出無しのときは、鉄心系二重接地と推定することができる。ジアセチル検出の有無を分析し、検出有りのときは、巻線系・絶縁物過熱の可能性が考えられ、ガス発生トレンドおよび他手法との総合判断により判定する。
【００４９】
以上をまとめると表１のようになる。即ち、表１は過熱面積係数とガス発生トレンドを組み合わせた診断表（判定基準）の例およびジアセチル診断フローを示す。なお、表１中のジアセチル診断フローにおいて、「等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比による診断の結果、鉄心系二重接地の領域に多く分布」は、「等価過熱温度（縦軸）と等価過熱面積（横軸）による診断の結果、鉄心系二重接地の領域に多く分布」でも代替可能である。
【００５０】
【表１】
【００５１】
[本発明の実施の形態の効果]
（１）従来の診断方法では判定が難しかった油入変圧器の鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定が可能となり、診断精度の向上を図ることができる。
（２）鉄心二重接地に起因する過熱異常の判定が可能となることで、油中ガス分析により異常を検出した後の油分析の追跡インターバルを、異常箇所の状況に応じた適切な間隔（電気的事故に結びつく可能性の高い巻線系の追跡インターバルを短く、変圧器の停止に結びつかない鉄心系の追跡インターバルを長くする）にすることができ、保守費用の低減と保守管理レベルの適正化を図ることができる。
【実施例１】
【００５２】
本発明の実施の形態に係る油入変圧器の診断方法の効果を実動の油入変圧器（実器）において検証した。
練馬地区に設置の油入変圧器（富士電機製、ＡＤ１５３６０Ｔ１、２７５ｋＶ、３００ＭＶＡ、１９７９年製造）について、「電協研法」および特許文献１記載の診断方法に基づく分析を行なった結果を図２乃至図６に示す。
【００５３】
図２は、「電協研法」に基づくガスパターンを示し、図３は、「電協研法」に基づく様相診断図を示す。
図２，３より、Ｃ２Ｈ４主導の過熱が想定され、かつ過熱中（３００℃〜７００℃）であることが判る。
【００５４】
図４は、特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（ガス濃度）を示し、図５は、特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（油中ガス増加率）を示す。
図４，５より、ある時点から可燃性ガスが急増しており、鉄板に関係する鉄心系あるいは巻線系の可能性が高い、あるいは巻線系または鉄心系二重接地の何れかの可能性が判る。
【００５５】
図６は、特許文献１記載の診断方法に基づく等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比（体積比）による診断図を示す。
図６より、巻線系または鉄心系二重接地の何れかの可能性が判る。
【００５６】
以上より、図６の等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比による診断の結果、鉄心系二重接地の領域に多く分布し、ガス発生トレンドでは、ｃ．ある時点（２００２年頃）から急増しており、過熱面積係数の殆どが０．２〜１．８の分布であったことから、本発明の実施の形態に係る油入変圧器の診断方法である上述の「ジアセチル診断フロー」に従い、ジアセチル検出の有無をＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法（前述した工程（１）〜（６））で分析したところ、ジアセチルが検出されなかったため、鉄心系二重接地と判定した。
【００５７】
診断を行なった実器を実際に解体してみたところ、異常過熱の要因（部位）は絶縁紙を介した鉄心系二重接地であり、上記判定結果と一致した。
【００５８】
なお、ジアセチル検出の分析（ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法）の試験条件、使用機器は以下の通りである。バラツキを考慮して２回〜３回分析を行った。
【００５９】
＜試験条件＞
試験絶縁油の油量：１５ミリリットル
【００６０】
＜使用機器＞
・コールドトラップ：PTI／CT（型式CP4010、CHROMPACK製）、PTI/CTコントロールユニット（型式CP4010/4020 Controller、CHROMPACK製）
・ＧＣＭＳ：Gas Chromatograph（型式GC-17A、島津製作所製）、Gas Chromatograph Mass Spectrometer（型式GCMS-QP5050A、島津製作所製）
・流量計：Digital Flow Mater（型式FM220E、GL Sciences製）
・キャリアガスコントロールユニット：Carrier Gas Pressure Controller（型式FC-226-01、GL Sciences製）
・液体窒素コントロールユニット：Liquid Pressure Controller（型式FC-226-02、GL Sciences製）
・ヒータ：（型式Heater、CHROMPACK製）
【実施例２】
【００６１】
本発明の実施の形態に係る油入変圧器の診断方法の効果を実動の油入変圧器（実器）において検証した。
戸塚地区に設置の油入変圧器（明電舎製、ＦＢＯＲＳＤＬ−Ｍ、１５４ｋＶ、１５０ＭＶＡ、１９７８年製造）について、「電協研法」および特許文献１記載の診断方法に基づく分析を行なった結果を図７乃至図１１に示す。
【００６２】
図７は、「電協研法」に基づくガスパターンを示し、図８は、「電協研法」に基づく様相診断図を示す。
図７，８より、ＣＨ４主導の過熱が想定され、かつ過熱中（３００℃〜７００℃）であることが判る。
【００６３】
図９は、特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（ガス濃度）を示し、図１０は、特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（油中ガス増加率）を示す。
図９，１０より、増加率がほぼ一定であり、鉄板に関係する鉄心系あるいは巻線系の可能性が高い、または鉄心系二重接地の何れかの可能性が判る。
【００６４】
図１１は、特許文献１記載の診断方法に基づく等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比（体積比）による診断図を示す。
図１１より、巻線系または鉄心系二重接地の何れかの可能性が判る。
【００６５】
以上より、図１１の等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比による診断の結果、鉄心系二重接地の領域に多く分布し、ガス発生トレンドでは、ａ．増加率がほぼ一定であり、過熱面積係数が０．０１〜１．８の分布であったことから、本発明の実施の形態に係る油入変圧器の診断方法である上述の「ジアセチル診断フロー」に従い、ジアセチル検出の有無をＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法で分析したところ、ジアセチルが検出されたため、鉄心系二重接地ではなく、巻線系・絶縁物過熱の可能性ありと判定した。
【００６６】
診断を行なった実器を実際に解体してみたところ、異常過熱の要因（部位）は巻線系の抑振シールドであり、上記判定結果と一致した。
【００６７】
なお、ジアセチル検出の分析（ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法）の試験条件、使用機器は実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態に係る油入変圧器の診断方法においてＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法を行うための装置の概略図である。
【図２】実施例１に係る「電協研法」に基づくガスパターンを示す。
【図３】実施例１に係る「電協研法」に基づく様相診断図を示す。
【図４】実施例１に係る特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（ガス濃度）を示す。
【図５】実施例１に係る特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（油中ガス増加率）を示す。
【図６】実施例１に係る特許文献１記載の診断方法に基づく等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比（体積比）による診断図を示す。
【図７】実施例２に係る「電協研法」に基づくガスパターンを示す。
【図８】実施例２に係る「電協研法」に基づく様相診断図を示す。
【図９】実施例２に係る特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（ガス濃度）を示す。
【図１０】実施例２に係る特許文献１記載の診断方法に基づくガス発生トレンド（油中ガス増加率）を示す。
【図１１】実施例２に係る特許文献１記載の診断方法に基づく等価過熱面積とＣ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比（体積比）による診断図を示す。
【図１２】変圧器の内部構造の概略図である。
【符号の説明】
【００６９】
１：試料油容器
２：注油口
３：排油口
４：排油バルブ
５：試料油
６：キャリアガス給気管（バブリング管）
７：ヒータ
８：キャリアガス注入管
９：流量調節弁
１０：二方コック
１１：キャリアガス送気管
１２：ガス抽出管
１３：抽出ガス通気管
１４：三方コック
１５：コールドトラップ容器
１５ａ：冷媒供給口、
１５ｂ：冷媒排出口
１６：コールドトラップ
１７：ヒータ
１８：三方コック
１９：ガス給気管
２０：ガスボンベ
２１：流量調節弁
２２：三方コック
２３：ガスクロマトグラフ分析器
２３ａ：カラム
２３ｂ：検出器
２３ｃ：ガス排出口
２４：冷媒容器
２５：冷媒
２６：加圧管
２７：冷媒供給管
２８：流量調節弁
５０：変圧器
５１：タンク
５２：タンク磁気シールド
５３：鉄心
５４：巻線（コイル）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油入変圧器から採取した絶縁油についてジアセチルの検出有無を分析することにより、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別することを特徴とする油入変圧器の診断方法。
【請求項２】
前記ジアセチルがｐｐｂオーダーで検出されなかった場合に、鉄心二重接地に起因する過熱異常有りと判別することを特徴とする請求項１記載の油入変圧器の診断方法。
【請求項３】
前記ジアセチルの検出有無の分析は、ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法にて行なうことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の油入変圧器の診断方法。
【請求項４】
前記油入変圧器から採取した絶縁油中の可燃性ガス総量のガス発生トレンド（経時変化）を（ａ）増加率がほぼ一定、（ｂ）ガス急増後に停止、（ｃ）ある時点から急増、（ｄ）増加率が徐々に上昇、の４パターンに分類した場合において、（ａ）増加率がほぼ一定又は（ｃ）ある時点から急増に分類されたときに、前記ジアセチルの検出有無を分析して、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の油入変圧器の診断方法。
【請求項５】
前記油入変圧器から採取した絶縁油中のエチレンとエタンの体積比（Ｃ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比）を用いた計算式から等価過熱温度を推定し、前記等価過熱温度を用いた計算式から単位面積単位時間あたりのガス生成速度を推定し、前記絶縁油中の可燃性ガス総量の増加率と前記ガス生成速度を用いた計算式から等価過熱面積（過熱面積係数）を推定して、前記等価過熱面積と前記等価過熱温度の関係をグラフ化し、或いは前記等価過熱面積（過熱面積係数）と前記Ｃ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比の関係をグラフ化し、異常箇所が変圧器の鉄心系であるか巻線系であるかを診断した後に、前記ジアセチルの検出有無を分析して、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の油入変圧器の診断方法。
【請求項１】
油入変圧器から採取した絶縁油についてジアセチルの検出有無を分析することにより、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別することを特徴とする油入変圧器の診断方法。
【請求項２】
前記ジアセチルがｐｐｂオーダーで検出されなかった場合に、鉄心二重接地に起因する過熱異常有りと判別することを特徴とする請求項１記載の油入変圧器の診断方法。
【請求項３】
前記ジアセチルの検出有無の分析は、ＰＴＩ−ＧＣＭＳ分析法にて行なうことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の油入変圧器の診断方法。
【請求項４】
前記油入変圧器から採取した絶縁油中の可燃性ガス総量のガス発生トレンド（経時変化）を（ａ）増加率がほぼ一定、（ｂ）ガス急増後に停止、（ｃ）ある時点から急増、（ｄ）増加率が徐々に上昇、の４パターンに分類した場合において、（ａ）増加率がほぼ一定又は（ｃ）ある時点から急増に分類されたときに、前記ジアセチルの検出有無を分析して、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の油入変圧器の診断方法。
【請求項５】
前記油入変圧器から採取した絶縁油中のエチレンとエタンの体積比（Ｃ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比）を用いた計算式から等価過熱温度を推定し、前記等価過熱温度を用いた計算式から単位面積単位時間あたりのガス生成速度を推定し、前記絶縁油中の可燃性ガス総量の増加率と前記ガス生成速度を用いた計算式から等価過熱面積（過熱面積係数）を推定して、前記等価過熱面積と前記等価過熱温度の関係をグラフ化し、或いは前記等価過熱面積（過熱面積係数）と前記Ｃ２Ｈ４／Ｃ２Ｈ６比の関係をグラフ化し、異常箇所が変圧器の鉄心系であるか巻線系であるかを診断した後に、前記ジアセチルの検出有無を分析して、鉄心二重接地に起因する過熱異常の有無を判別することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の油入変圧器の診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−３１７８３６（Ｐ２００７−３１７８３６Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４５１３９（Ｐ２００６−１４５１３９）
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
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