JP5329008B1 - 油入電気機器の診断方法およびメンテナンス方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、油入電気機器内の絶縁紙上での硫化銅生成に起因する異常発生の危険度を診断する、油入電気機器の診断方法であって、
（１）前記油入電気機器内の絶縁油の硫化腐食性評価を行うステップ１を実施し、
（２）ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−１、
硫化銅生成抑制剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−２、および、
前記絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認するステップ２Ｂのうち、少なくともいずれかを実施し、
（３）必要に応じて、ジベンジル・ジスルフィドから硫化銅が生成する際の副生成物の有無について前記絶縁油を分析するステップ３を実施し、
（４）前記ステップ１、ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ３のうち実施された全てのステップの結果に基づいて、前記異常発生の危険度を診断するステップ４を実施する、油入電気機器の診断方法である。
（１）前記油入電気機器内の絶縁油の硫化腐食性評価を行うステップ１を実施し、
（２）ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−１、
硫化銅生成抑制剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−２、および、
前記絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認するステップ２Ｂのうち、少なくともいずれかを実施し、
（３）必要に応じて、ジベンジル・ジスルフィドから硫化銅が生成する際の副生成物の有無について前記絶縁油を分析するステップ３を実施し、
（４）前記ステップ１、ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ３のうち実施された全てのステップの結果に基づいて、前記異常発生の危険度を診断するステップ４を実施する、油入電気機器の診断方法である。
Description
本発明は、油入電気機器内のコイル銅に設けられた絶縁紙の表面での硫化銅生成による、油入電気機器の異常発生の危険度を診断する方法、および、油入電気機器のメンテナンス方法に関する。
変圧器などの油入電気機器において、通電媒体であるコイル銅には絶縁紙が巻きつけられており、隣り合うターン間でコイル銅が短絡しないような構造となっている。
しかし、変圧器に用いられる鉱油（絶縁油）には硫黄成分が含まれており、油中のコイル銅と反応して導電性の硫化銅が生成される。この硫化銅がコイルの絶縁紙表面に生成した場合、硫化銅は導電性の物質であるため、硫化銅が析出された箇所を起点に導電路が形成される。この結果、隣り合うコイルターン間が短絡して絶縁破壊などの問題が生じることが知られている。
また、硫化銅を生成させる原因物質は、油中の硫黄化合物の一種であるジベンジル・ジスルフィド（ＤＢＤＳ）であることが知られている。また、ジベンジル・ジスルフィドがコイル銅と反応して錯体が生成される過程、錯体が油中を拡散してコイル絶縁紙に吸着する過程、吸着した錯体が分解して硫化銅となる過程により、コイル絶縁紙上に硫化銅が生成されることが知られている（例えば、特許文献１：特開２０１１−１６５８５１号公報）。
図３に、酸素がない雰囲気下での油入電気機器内部における硫化銅の生成メカニズムを示す。図３に示されるように、硫化銅の生成反応は２段階に分けられる。第１段階では、銅とＤＢＤＳとの化学反応によって銅−ＤＢＤＳ錯体（中間物質）が生成される。この錯体は、絶縁油中に拡散するとともに、その一部が絶縁紙に吸着する。第２段階では、上記錯体が熱エネルギーによって分解されることにより、絶縁紙に硫化銅が析出する。
さらに、上記の生成メカニズムに基づけば、ジベンジル・ジスルフィドとコイル銅との反応を抑制することで、硫化銅生成を抑制することができる。例えば、絶縁油中に硫化銅生成抑制剤として、１，２，３−ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）やＩｒｇａｍｅｔ３９を添加すると、抑制剤がコイル銅と反応してコイル銅表面に膜を形成する。この形成された膜により、ジベンジル・ジスルフィドとコイル銅との反応が遮断・抑制されるので、硫化銅生成を抑制することができることが知られている（例えば、非特許文献１（T. Amimoto, E. Nagao, J. Tanimura, S. Toyama and N. Yamada, “Duration and Mechanism for Suppressive Effect of Triazole-based Passivators on Copper-sulfide Deposition on Insulating Paper”, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 16, No. 1, pp. 257-264, 2009.））。
一方、変圧器等の油入電気機器に使用される絶縁油は、一般的に量が多く使用年数が長いため、交換が容易ではない。このため、硫黄成分を含む絶縁油を用いた個々の油入電気機器において、硫化銅の析出によって生じる絶縁破壊等の異常発生を予測し、適時に必要な対策を施すことが求められる。
従来、このような油入電気機器における異常発生のリスクは、絶縁油中のジベンジル・ジスルフィドの分析と、絶縁油の硫化腐食性試験（ＩＥＣ６２５３５など）に基づいて評価されていた。
しかし、油入電気機器内で硫化銅が生成される部位は、コイル絶縁紙上のみではなく、コイル銅、ＰＢ（プレスボード）等にも生成され、それぞれ絶縁破壊等の異常発生のリスクが異なる。このため、単にジベンジル・ジスルフィド等の原因物質を測定することにより、硫化銅生成の可能性を予測しても、油入電気機器に生じる異常発生のリスクを一概には評価できないと考えられる。
また、最近の研究成果から、絶縁油中に溶解された酸素や酸化劣化防止剤（２，６−ジ−ｔ−ブチルパラクレゾールなど）が硫化銅生成の加速要因であることが分かっている（例えば、非特許文献２（S. Toyama, K. Mizuno, F. Kato, E. Nagao, T. Amimoto, and N. Hosokawa, “Influence of Inhibitor and Oil Components on Copper Sulfide Deposition on Kraft Paper in Oil-immersed Insulation”, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 18, No. 6, pp. 1877-1885, 2011.）、非特許文献３（H. Kawarai, Y. Fujita, J. Tanimura, S. Toyama, N. Yamada, E. Nagao, N. Hosokawa and T. Amimoto, “Role of Dissolved Copper and Oxygen on Copper Sulfide Generation in Insulating Oil”, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 16, No. 5, pp. 1430-1435, 2009.））。
さらに、上述のＩｒｇａｍｅｔ３９、１，２，３−ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）等の硫化銅生成抑制剤を絶縁油中に添加した場合、この抑制剤が硫化銅生成の抑制要因となることも考慮する必要があると考えられる。
これらの理由から、従来の絶縁油中のジベンジル・ジスルフィドの分析と硫化腐食性試験だけでは、油入電気機器における異常発生の危険度を正確に評価できない可能性があった。
T. Amimoto, E. Nagao, J. Tanimura, S. Toyama and N. Yamada, "Duration and Mechanism for Suppressive Effect of Triazole-based Passivators on Copper-sulfide Deposition on Insulating Paper", IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 16, No. 1, pp. 257-264, 2009.
S. Toyama, K. Mizuno, F. Kato, E. Nagao, T. Amimoto, and N. Hosokawa, "Influence of Inhibitor and Oil Components on Copper Sulfide Deposition on Kraft Paper in Oil-immersed Insulation", IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 18, No. 6, pp. 1877-1885, 2011.
H. Kawarai, Y. Fujita, J. Tanimura, S. Toyama, N. Yamada, E. Nagao, N. Hosokawa and T. Amimoto, "Role of Dissolved Copper and Oxygen on Copper Sulfide Generation in Insulating Oil", IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 16, No. 5, pp. 1430-1435, 2009.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、油入電気機器内の絶縁紙上での硫化銅生成に起因する異常発生の危険度を高精度で診断できる油入電気機器の診断方法、および、その診断結果に基づくより適切な油入電気機器のメンテナンス方法を提供することを目的とする。
本発明は、油入電気機器内の絶縁紙上での硫化銅生成に起因する異常発生の危険度を診断する、油入電気機器の診断方法であって、
（１）前記油入電気機器内の絶縁油の硫化腐食性評価を行うステップ１を実施し、
（２Ａ−１）前記ステップ１において前記絶縁油が非腐食性であると評価された場合は、 ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−１を実施し、
（２Ａ−２）さらに、前記ステップ２Ａ−１において前記絶縁油中に前記ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の両者が実質的に検出された場合は、硫化銅生成抑制剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−２を実施し、
（２Ｂ）前記ステップ１において前記絶縁油が腐食性であると評価された場合は、前記絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認するステップ２Ｂを実施し、
（３）前記ステップ１において前記絶縁油が腐食性であると評価された場合、および、前記ステップ２Ａ−１において、前記絶縁油中に前記ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の少なくともいずれかが実質的に検出されなかった場合は、
さらに、ジベンジル・ジスルフィドから硫化銅が生成する際の副生成物の有無について前記絶縁油を分析するステップ３を実施し、
（４）前記ステップ１、ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ３のうち実施された全てのステップの結果に基づいて、前記異常発生の危険度を診断するステップ４を実施する、油入電気機器の診断方法。
（１）前記油入電気機器内の絶縁油の硫化腐食性評価を行うステップ１を実施し、
（２Ａ−１）前記ステップ１において前記絶縁油が非腐食性であると評価された場合は、 ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−１を実施し、
（２Ａ−２）さらに、前記ステップ２Ａ−１において前記絶縁油中に前記ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の両者が実質的に検出された場合は、硫化銅生成抑制剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−２を実施し、
（２Ｂ）前記ステップ１において前記絶縁油が腐食性であると評価された場合は、前記絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認するステップ２Ｂを実施し、
（３）前記ステップ１において前記絶縁油が腐食性であると評価された場合、および、前記ステップ２Ａ−１において、前記絶縁油中に前記ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の少なくともいずれかが実質的に検出されなかった場合は、
さらに、ジベンジル・ジスルフィドから硫化銅が生成する際の副生成物の有無について前記絶縁油を分析するステップ３を実施し、
（４）前記ステップ１、ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ３のうち実施された全てのステップの結果に基づいて、前記異常発生の危険度を診断するステップ４を実施する、油入電気機器の診断方法。
前記酸化劣化防止剤は２，６−ジ−ｔ−ブチルパラクレゾールであることが好ましい。
前記硫化銅生成抑制剤はベンゾトリアゾール化合物であることが好ましい。
前記硫化銅生成抑制剤はベンゾトリアゾール化合物であることが好ましい。
前記ステップ２Ｂにおいて、前記油入電気機器が開放型または密閉型のいずれであるかを確認することにより、前記絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認することが好ましい。
前記副生成物は、ベンズアルデヒド、ベンジルアルコール、ビベンジル、ジベンジルスルフィドおよびジベンジルスルホキシドからなる群から選択される少なくとも１種の化合物であることが好ましい。
また、本発明は、上記の油入電気機器の診断方法によって診断された前記危険度に基づいて、前記危険度に応じた所定の対策を施す、油入電気機器のメンテナンス方法にも関する。
前記対策は、硫化銅生成抑制剤の添加、油入電気機器の油劣化防止方式の推奨、または、ジベンジル・ジスルフィドを含まない新油への交換、または、絶縁油の更新の少なくともいずれかを含むことが好ましい。
本発明の油入電気機器の診断方法においては、従来の絶縁油中のジベンジル・ジスルフィド分析と絶縁油の硫化腐食性評価に加えて、他の硫化銅生成の加速・抑制要因を判断項目に盛り込むことで、油入電気機器内のコイル銅に設けられた絶縁紙の表面での硫化銅生成に起因する油入電気機器の異常発生の危険度を、高精度で診断することができる。また、その診断結果に基づいてより適切な油入電気機器のメンテナンスを実施することができる。
（油入電気機器の診断方法）
本発明は、油入電気機器内の絶縁紙上での硫化銅生成に起因する異常発生の危険度を診断する、油入電気機器の診断方法である。本発明の油入電気機器の診断方法は、従来の絶縁油中のジベンジル・ジスルフィド分析と硫化腐食性試験の結果だけではなく、診断対象に応じて所定の硫化銅生成の加速・抑制要因を判断項目に盛り込むことを特徴としている。
本発明は、油入電気機器内の絶縁紙上での硫化銅生成に起因する異常発生の危険度を診断する、油入電気機器の診断方法である。本発明の油入電気機器の診断方法は、従来の絶縁油中のジベンジル・ジスルフィド分析と硫化腐食性試験の結果だけではなく、診断対象に応じて所定の硫化銅生成の加速・抑制要因を判断項目に盛り込むことを特徴としている。
具体的には、本発明の診断方法では、
（１）前記油入電気機器内の絶縁油の硫化腐食性評価を行うステップ１を実施し、
（２Ａ−１）前記ステップ１において前記絶縁油が非腐食性であると評価された場合は、ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−１を実施し、
（２Ａ−２）前記ステップ２Ａ−１において前記絶縁油中に前記ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の両者が実質的に検出された場合は、さらに、硫化銅生成抑制剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−２を実施し、
（２Ｂ）前記ステップ１において前記絶縁油が腐食性であると評価された場合は、前記絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認するステップ２Ｂを実施し、
（３）前記ステップ１において前記絶縁油が腐食性であると評価された場合、および、前記ステップ２Ａ−１において、前記絶縁油中に前記ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の少なくともいずれかが実質的に検出されなかった場合は、さらに、ジベンジル・ジスルフィドから硫化銅が生成する際の副生成物の有無について前記絶縁油を分析するステップ３を実施し、
（４）前記ステップ１、ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ３のうち実施された全てのステップの結果に基づいて、前記異常発生の危険度を診断するステップ４を実施する。
（１）前記油入電気機器内の絶縁油の硫化腐食性評価を行うステップ１を実施し、
（２Ａ−１）前記ステップ１において前記絶縁油が非腐食性であると評価された場合は、ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−１を実施し、
（２Ａ−２）前記ステップ２Ａ−１において前記絶縁油中に前記ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の両者が実質的に検出された場合は、さらに、硫化銅生成抑制剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−２を実施し、
（２Ｂ）前記ステップ１において前記絶縁油が腐食性であると評価された場合は、前記絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認するステップ２Ｂを実施し、
（３）前記ステップ１において前記絶縁油が腐食性であると評価された場合、および、前記ステップ２Ａ−１において、前記絶縁油中に前記ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の少なくともいずれかが実質的に検出されなかった場合は、さらに、ジベンジル・ジスルフィドから硫化銅が生成する際の副生成物の有無について前記絶縁油を分析するステップ３を実施し、
（４）前記ステップ１、ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ３のうち実施された全てのステップの結果に基づいて、前記異常発生の危険度を診断するステップ４を実施する。
ここで、「硫化腐食性評価」とは、所定の硫化腐食性試験により、絶縁油についての銅に対する硫化腐食性を評価し、当該評価時点以降の絶縁紙上への硫化銅生成リスクを評価することである。硫化腐食性評価に用いられる硫化腐食性試験方法としては、例えば、ＩＥＣに基づく硫化腐食性試験（ＩＥＣ６２５３５）、ＡＳＴＭに基づく硫化腐食性試験（ＡＳＴＭ Ｄ １２７５Ｂ）に準じた試験方法が挙げられる。
通常のＩＥＣ６２５３５硫化腐食性試験等では、試験後にコイル銅と絶縁紙のいずれか一方にでも硫化銅が検出されれば、絶縁油は腐食性であると評価される。しかし、コイルターン間が短絡することによる絶縁破壊は硫化銅が絶縁紙上に生成されることで引き起こされる現象であるため、本発明においては、試験後に「絶縁紙上」に硫化銅が検出された場合にのみ当該絶縁油は腐食性であると評価する。すなわち、コイル銅上に硫化銅が検出された場合でも、絶縁紙上に硫化銅が検出されなかった場合には絶縁油は非腐食性であると評価される。この点において、本発明の硫化腐食性評価に用いられる硫化腐食性試験方法は、ＩＥＣ６２５３５とは異なっている。
また、「絶縁油を分析する」とは、例えば、絶縁油中の化合物（ジベンジル・ジスルフィド、酸化劣化防止剤、硫化銅生成抑制剤、ジベンジル・ジスルフィドから硫化銅が生成する際の副生成物）を測定し、絶縁油中の各化合物の有無を検出することである。ただし、例えば、絶縁油中のＤＢＰＣの有無などについては、使用されている絶縁油の銘柄などからＤＢＰＣの有無を判断しても良く、このように実際の測定を行わない場合も上記「分析」に含まれる。
絶縁油中の各化合物は既存技術にて検出可能である。例えば、ガスクロマトグラフ／質量分析装置やＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）などの測定機器を用いれば、１ｐｐｍｗ程度まで定量することができる。
なお、変圧器等の油入電気機器において、運転中にコイルの絶縁紙部分を検査することは困難であるが、本発明の診断方法においては、油入電気機器から採取した絶縁油の成分分析等により、絶縁紙上での硫化銅生成の可能性を高精度で評価することができる利点がある。
上記本発明の診断方法は、主に以下の４段階のステップから構成される。
（１）前記油入電気機器内の絶縁油の硫化腐食性評価を行うステップ１。
（２）ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−１、
硫化銅生成抑制剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−２、および、
前記絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認するステップ２Ｂのうち、少なくともいずれか。
（３）必要に応じて、ジベンジル・ジスルフィドから硫化銅が生成する際の副生成物の有無について前記絶縁油を分析するステップ３。
（４）前記ステップ１、ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ３のうち実施された全てのステップの結果に基づいて、前記異常発生の危険度を診断するステップ４。
（１）前記油入電気機器内の絶縁油の硫化腐食性評価を行うステップ１。
（２）ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−１、
硫化銅生成抑制剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−２、および、
前記絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認するステップ２Ｂのうち、少なくともいずれか。
（３）必要に応じて、ジベンジル・ジスルフィドから硫化銅が生成する際の副生成物の有無について前記絶縁油を分析するステップ３。
（４）前記ステップ１、ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ３のうち実施された全てのステップの結果に基づいて、前記異常発生の危険度を診断するステップ４。
すなわち、（１）ステップ１では、将来的な硫化銅生成の可能性を概括的に評価する。
（２）ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ２Ｂでは、将来的な硫化銅生成の可能性をさらに詳細に評価する。
（３）ステップ３では、現時点での硫化銅生成の可能性を評価する。
（４）ステップ４では、本発明の診断方法においては、実施された全てのステップの結果に基づいて、油入電気機器内のコイル銅に設けられた絶縁紙の表面での硫化銅生成による、油入電気機器の異常発生の危険度を診断する。
（２）ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ２Ｂでは、将来的な硫化銅生成の可能性をさらに詳細に評価する。
（３）ステップ３では、現時点での硫化銅生成の可能性を評価する。
（４）ステップ４では、本発明の診断方法においては、実施された全てのステップの結果に基づいて、油入電気機器内のコイル銅に設けられた絶縁紙の表面での硫化銅生成による、油入電気機器の異常発生の危険度を診断する。
次に、本発明の油入電気機器の診断方法の一例について、図１を参照して説明する。
（ステップ１）
まず、当該絶縁油の硫化腐食性をＩＥＣ６２５３５に準じた硫化腐食性試験により評価し、当該評価時点以降の絶縁紙上への硫化銅生成リスクを判断する。なお、ＩＥＣ６２５３５は、絶縁油中にコイル銅および絶縁紙の試験片を浸漬させ、空気雰囲気中で所定温度に加熱して、所定時間保存した後、試験片上の硫化銅生成を観察する試験である。ただし、上述のとおり、本発明においては、試験後に絶縁紙上に硫化銅が検出された場合にのみ当該絶縁油は腐食性であると評価し、コイル銅上に硫化銅が検出された場合でも、絶縁紙上に硫化銅が検出されなかった場合には絶縁油は非腐食性であると評価する。
（ステップ１）
まず、当該絶縁油の硫化腐食性をＩＥＣ６２５３５に準じた硫化腐食性試験により評価し、当該評価時点以降の絶縁紙上への硫化銅生成リスクを判断する。なお、ＩＥＣ６２５３５は、絶縁油中にコイル銅および絶縁紙の試験片を浸漬させ、空気雰囲気中で所定温度に加熱して、所定時間保存した後、試験片上の硫化銅生成を観察する試験である。ただし、上述のとおり、本発明においては、試験後に絶縁紙上に硫化銅が検出された場合にのみ当該絶縁油は腐食性であると評価し、コイル銅上に硫化銅が検出された場合でも、絶縁紙上に硫化銅が検出されなかった場合には絶縁油は非腐食性であると評価する。
ＩＥＣ６２５３５硫化腐食性試験では、絶縁油は空気雰囲気に曝されているため、絶縁油中に酸素が溶解されていると考えられる。従って、試験後に絶縁紙上に硫化銅生成が検出された場合、絶縁油中にジベンジル・ジスルフィドと２，６−ジ−ｔ−ブチルパラクレゾール（ＤＢＰＣ）が共存している可能性が高いと考えられる。
＜ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２、ステップ２Ｂ＞
将来的な硫化銅生成の可能性は、絶縁油中にＤＢＤＳ、ＤＢＰＣおよび酸素の全てが存在している場合に、最も大きくなる。ＤＢＰＣと酸素は絶縁紙上の硫化銅生成の加速要因であることが知られているためである（例えば、非特許文献２、非特許文献３）。
将来的な硫化銅生成の可能性は、絶縁油中にＤＢＤＳ、ＤＢＰＣおよび酸素の全てが存在している場合に、最も大きくなる。ＤＢＰＣと酸素は絶縁紙上の硫化銅生成の加速要因であることが知られているためである（例えば、非特許文献２、非特許文献３）。
したがって、絶縁油中にＤＢＤＳおよびＤＢＰＣが含まれており、絶縁油中の酸素濃度が高い場合（例えば、変圧器が開放型である場合）には、硫化銅生成による絶縁破壊の危険性が極めて高いと考えられる。一方、絶縁油にＤＢＤＳが含まれていても、絶縁油中の酸素濃度が低い場合（例えば、変圧器が密閉型である場合）、あるいは、絶縁油中にＤＢＰＣが含まれていない場合には、絶縁紙上に硫化銅は生成されにくく、硫化銅生成による異常発生の危険度は極めて低いと考えられる。
また、絶縁油中にＤＢＤＳが含まれていない場合は、診断時以降において硫化銅生成の可能性はほとんど無いと考えられる。
これらの考察を基に、図１に示すフロー図に従って、ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ２Ｂでの評価が行われる。
（ステップ２Ａ−１）
図１に示されるように、上記ステップ１において絶縁油が非腐食性であると評価された場合は、ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−１を実施する。酸化劣化防止剤は２，６−ジ−ｔ−ブチルパラクレゾールであることが好ましい。
図１に示されるように、上記ステップ１において絶縁油が非腐食性であると評価された場合は、ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−１を実施する。酸化劣化防止剤は２，６−ジ−ｔ−ブチルパラクレゾールであることが好ましい。
ＤＢＤＳおよびＤＢＤＳのいずれかが絶縁油中に含まれていない場合は、後述のステップ３の実施後に、異常発生の危険度がリスク１またはリスク２であると診断される。なお、図１および２において、「リスク１」は最も危険度が低いことを意味し、「リスク５」が最も危険度が高いことを意味している。
（ステップ２Ａ−２）
上記ステップ２Ａ−１において絶縁油中に前記ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の両者が実質的に検出された場合は、さらに、硫化銅生成抑制剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−２を実施する。
上記ステップ２Ａ−１において絶縁油中に前記ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の両者が実質的に検出された場合は、さらに、硫化銅生成抑制剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−２を実施する。
ステップ２Ａ−２で絶縁油中に硫化銅生成抑制剤が含まれていた場合は、異常発生の危険度はリスク２と診断される。一方、ステップ２Ａ−２で絶縁油中に硫化銅生成抑制剤が含まれていなかった場合には、リスク１と診断される。
ステップ２Ａ−２で分析対象となる硫化銅生成抑制剤は、好ましくはベンゾトリアゾール化合物である。ベンゾトリアゾール化合物としては、例えば、１，２，３−ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）、Ｉｒｇａｍｅｔ（登録商標）３９〔Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）−（４または５）−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−メチルアミン：ＢＡＳＦジャパン株式会社製〕が挙げられる。
（ステップ２Ｂ）
一方、ステップ１において絶縁油が腐食性であると評価された場合は、次に、絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認するステップ２Ｂを実施する。絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認する方法としては、例えば、油入電気機器の型式が開放型または密閉型のいずれであるかを確認する方法が挙げられる。これに限定されず、絶縁油の雰囲気中における酸素を実際に測定する方法などを用いてもよい。
一方、ステップ１において絶縁油が腐食性であると評価された場合は、次に、絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認するステップ２Ｂを実施する。絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認する方法としては、例えば、油入電気機器の型式が開放型または密閉型のいずれであるかを確認する方法が挙げられる。これに限定されず、絶縁油の雰囲気中における酸素を実際に測定する方法などを用いてもよい。
一般に絶縁油中の酸素濃度が高い開放型の油入電気機器であれば、ＤＢＤＳおよびＤＢＰＣと酸素との相乗効果により、硫化銅生成の可能性は高い。一方で、一般に絶縁油中の酸素濃度が低い密閉型の油入電気機器であれば、開放型の油入電気機器に比べて硫化銅生成の可能性は低いと考えられる。
このような考察を基に、図１に示すフロー図に従って、次のステップ３の実施後に、異常発生の危険度がリスク２〜５であると判断される。
（ステップ３）
ステップ３として、現時点（診断時点）での硫化銅生成の有無を評価する。ステップ３では、硫化銅生成が進むとＤＢＤＳが使用されて減少し（図３参照）、ＤＢＤＳ量だけに基づいて硫化銅生成の可能性を評価すると、誤った評価をしてしまう可能性がある。このため、ＤＢＤＳだけでなく、ＤＢＤＳから硫化銅が生成する際の副生成物（ＤＢＤＳの痕跡）も指標として、硫化銅生成の可能性を評価することが好ましい。現時点の硫化銅生成の有無の評価は、硫化銅生成の副生成物の有無に関する絶縁油の分析結果から評価することができる。副生成物が検出されれば、現時点で硫化銅が生成されていると考えられる。一方、副生成物が検出されなければ、現時点での硫化銅生成の可能性は小さいと考えられる。
ステップ３として、現時点（診断時点）での硫化銅生成の有無を評価する。ステップ３では、硫化銅生成が進むとＤＢＤＳが使用されて減少し（図３参照）、ＤＢＤＳ量だけに基づいて硫化銅生成の可能性を評価すると、誤った評価をしてしまう可能性がある。このため、ＤＢＤＳだけでなく、ＤＢＤＳから硫化銅が生成する際の副生成物（ＤＢＤＳの痕跡）も指標として、硫化銅生成の可能性を評価することが好ましい。現時点の硫化銅生成の有無の評価は、硫化銅生成の副生成物の有無に関する絶縁油の分析結果から評価することができる。副生成物が検出されれば、現時点で硫化銅が生成されていると考えられる。一方、副生成物が検出されなければ、現時点での硫化銅生成の可能性は小さいと考えられる。
硫化銅生成の副生成物は、ベンズアルデヒド、ベンジルアルコール、ビベンジル、ジベンジルスルフィドおよびジベンジルスルホキシドからなる群から選択される少なくとも１種の化合物であることが好ましい。
（ステップ４）
次に、上記ステップ１、ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ３のうち実施された全てのステップの結果に基づいて、図１に示すフロー図に従って、油入電気機器の異常発生の危険度を診断する。このように、将来的な硫化銅生成の有無と現時点の硫化銅生成の有無とに関する上記各ステップの結果に基づき、油入電気機器の異常発生の危険度が総合的に診断される。
次に、上記ステップ１、ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ３のうち実施された全てのステップの結果に基づいて、図１に示すフロー図に従って、油入電気機器の異常発生の危険度を診断する。このように、将来的な硫化銅生成の有無と現時点の硫化銅生成の有無とに関する上記各ステップの結果に基づき、油入電気機器の異常発生の危険度が総合的に診断される。
（油入電気機器のメンテナンス方法）
本発明の油入電気機器のメンテナンス方法では、上記の油入電気機器の診断方法によって診断された異常発生の危険度に基づいて、危険度に応じた所定の対策（メンテナンス）を実施する。
本発明の油入電気機器のメンテナンス方法では、上記の油入電気機器の診断方法によって診断された異常発生の危険度に基づいて、危険度に応じた所定の対策（メンテナンス）を実施する。
上記の「対策」は、硫化銅生成抑制剤の添加、油入電気機器の油劣化防止方式の推奨、または、ジベンジル・ジスルフィド（原因物質）を含まない新油への交換、または、絶縁油の更新の少なくともいずれかを含むことが好ましい。
以下、上述の図１に示すフロー図に従って行われた診断結果に応じた油入電気機器のメンテナンス方法の一例について、図２を参照して説明する。
まず、リスク１と診断された場合は、継続運転可能であるため、特に対策は実施されない。
リスク２と診断された場合は、硫化銅生成抑制剤を添加する。絶縁油に硫化銅生成抑制剤を添加することで、コイル絶縁紙上への硫化銅生成を抑制できることが知られている（例えば、非特許文献１）。すなわち、硫化銅生成抑制剤の添加によりコイル銅表面に膜が形成され、この膜によりジベンジル・ジスルフィドとコイル銅の反応が抑制されるため、硫化銅生成が抑制される。硫化銅生成抑制剤としては、Ｉｒｇａｍｅｔ３９およびＢＴＡが挙げられる）。
硫化銅生成抑制剤の添加後、さらに、硫化銅腐食性評価で絶縁油が非腐食性であることを確認し、硫化銅生成抑制剤の濃度を監視する。監視の時期は、例えば６箇月毎または１年毎とする。監視の結果、硫化銅生成抑制剤の濃度が所定の管理値（例えば、１ｐｐｍ）未満になった時点で、硫化銅生成抑制剤を再添加する。
リスク３と診断された場合は、リスク２と診断された場合と同様に、硫化銅生成抑制剤を添加して、硫化銅腐食性評価で絶縁油が非腐食性であることを確認し、硫化銅生成抑制剤の濃度を監視することにより、硫化銅生成抑制剤の濃度が所定の管理値未満になった時点で、硫化銅生成抑制剤を再添加する。ただし、リスク３と診断された場合は、診断時点で硫化銅が生成されていることから隣り合うターン間の絶縁距離が縮まっている恐れがあり、雷サージによる絶縁破壊の懸念がある。
リスク４と診断された場合は、油入電気機器の密閉型へ変更するか、絶縁油の新油への交換、あるいは、新設器への更新のいずれかを実施する。また、油入電気機器の密閉型への変更を行う場合は、さらに、上述のリスク２と診断された場合と同様の対策を実施する。絶縁油の新油への交換を行う場合は、さらに、新油の硫化腐食性評価を実施し、非腐食性である場合は、上述のリスク１と診断された場合と同様の対策を実施し、腐食性である場合は、上述のリスク２と診断された場合と同様の対策を実施する。
油入電気機器の型式が開放型である場合、型式を密閉型に変えることで、硫化銅生成を抑制することができる。この場合、一般に密閉型は絶縁油への酸素透過量が少ないため、絶縁油中にＤＢＤＳとＤＢＰＣが含まれていても、開放型と比べて硫化銅生成が抑制される。型式を密閉型に変える具体的な方法としては、変圧器の構成部品の1つであるコンセベータの型式を密閉型に交換する方法などが挙げられる。
リスク５と診断された場合は、新設器への更新を実施する。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
Claims (7)
- 油入電気機器内の絶縁紙上での硫化銅生成に起因する異常発生の危険度を診断する、油入電気機器の診断方法であって、
（１）前記油入電気機器内の絶縁油の硫化腐食性評価を行うステップ１を実施し、
（２Ａ−１）前記ステップ１において前記絶縁油が非腐食性であると評価された場合は、ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−１を実施し、
（２Ａ−２）前記ステップ２Ａ−１において前記絶縁油中に前記ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の両者が実質的に検出された場合は、さらに、硫化銅生成抑制剤の有無について前記絶縁油を分析するステップ２Ａ−２を実施し、
（２Ｂ）前記ステップ１において前記絶縁油が腐食性であると評価された場合は、前記絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認するステップ２Ｂを実施し、
（３）前記ステップ１において前記絶縁油が腐食性であると評価された場合、および、前記ステップ２Ａ−１において、前記絶縁油中に前記ジベンジル・ジスルフィドおよび酸化劣化防止剤の少なくともいずれかが実質的に検出されなかった場合は、さらに、ジベンジル・ジスルフィドから硫化銅が生成する際の副生成物の有無について前記絶縁油を分析するステップ３を実施し、
（４）前記ステップ１、ステップ２Ａ−１、ステップ２Ａ−２およびステップ３のうち実施された全てのステップの結果に基づいて、前記異常発生の危険度を診断するステップ４を実施する、油入電気機器の診断方法。 - 前記酸化劣化防止剤は２，６−ジ−ｔ−ブチルパラクレゾールである、請求項１に記載の油入電気機器の診断方法。
- 前記硫化銅生成抑制剤はベンゾトリアゾール化合物である、請求項１または２に記載の油入電気機器の診断方法。
- 前記ステップ２Ｂにおいて、前記油入電気機器が開放型または密閉型のいずれであるかを確認することにより、前記絶縁油の雰囲気中における酸素の有無を確認する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の油入電気機器の診断方法。
- 前記副生成物は、ベンズアルデヒド、ベンジルアルコール、ビベンジル、ジベンジルスルフィドおよびジベンジルスルホキシドからなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の診断方法。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の油入電気機器の診断方法によって診断された前記危険度に基づいて、前記危険度に応じた所定の対策を施す、油入電気機器のメンテナンス方法。
- 前記対策は、硫化銅生成抑制剤の添加、油入電気機器の油劣化防止方式の推奨、または、ジベンジル・ジスルフィドを含まない新油への交換、または、絶縁油の更新の少なくともいずれかを含む、請求項６に記載の油入電気機器のメンテナンス方法。
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