JP5516818B2 - 油入電気機器における硫化銅生成量の推定方法、異常発生の診断方法、絶縁油中のジベンジルジスルフィド初期濃度の推定方法、および、異常発生の可能性の診断方法 - Google Patents
油入電気機器における硫化銅生成量の推定方法、異常発生の診断方法、絶縁油中のジベンジルジスルフィド初期濃度の推定方法、および、異常発生の可能性の診断方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5516818B2 JP5516818B2 JP2013228919A JP2013228919A JP5516818B2 JP 5516818 B2 JP5516818 B2 JP 5516818B2 JP 2013228919 A JP2013228919 A JP 2013228919A JP 2013228919 A JP2013228919 A JP 2013228919A JP 5516818 B2 JP5516818 B2 JP 5516818B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oil
- concentration
- amount
- copper sulfide
- filled electrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N copper(II) sulfide Chemical compound [S-2].[Cu+2] OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 77
- GVPWHKZIJBODOX-UHFFFAOYSA-N dibenzyl disulfide Chemical compound C=1C=CC=CC=1CSSCC1=CC=CC=C1 GVPWHKZIJBODOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 42
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 title claims description 21
- HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N benzaldehyde Chemical compound O=CC1=CC=CC=C1 HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 19
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 17
- QWUWMCYKGHVNAV-UHFFFAOYSA-N 1,2-dihydrostilbene Chemical group C=1C=CC=CC=1CCC1=CC=CC=C1 QWUWMCYKGHVNAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N para-ethylbenzaldehyde Natural products CCC1=CC=C(C=O)C=C1 QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- HTMQZWFSTJVJEQ-UHFFFAOYSA-N benzylsulfinylmethylbenzene Chemical group C=1C=CC=CC=1CS(=O)CC1=CC=CC=C1 HTMQZWFSTJVJEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 claims description 9
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 claims description 8
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 claims description 8
- LUFPJJNWMYZRQE-UHFFFAOYSA-N benzylsulfanylmethylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1CSCC1=CC=CC=C1 LUFPJJNWMYZRQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N phenyl(114C)methanol Chemical compound O[14CH2]C1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 104
- 239000000047 product Substances 0.000 description 33
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 20
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 15
- 230000019086 sulfide ion homeostasis Effects 0.000 description 15
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 11
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- -1 benzylsulfenyl radical Chemical class 0.000 description 4
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- SLRMQYXOBQWXCR-UHFFFAOYSA-N 2154-56-5 Chemical compound [CH2]C1=CC=CC=C1 SLRMQYXOBQWXCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000393496 Electra Species 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- BWFPGXWASODCHM-UHFFFAOYSA-N copper monosulfide Chemical compound [Cu]=S BWFPGXWASODCHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 238000005486 sulfidation Methods 0.000 description 2
- 230000010777 Disulfide Reduction Effects 0.000 description 1
- CIUQDSCDWFSTQR-UHFFFAOYSA-N [C]1=CC=CC=C1 Chemical compound [C]1=CC=CC=C1 CIUQDSCDWFSTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004996 alkyl benzenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004711 α-olefin Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
Description
この発明は、変圧器等の油入電気機器における硫化銅生成量の推定方法、異常発生の診断方法、絶縁油中のジベンジルジスルフィド初期濃度の推定方法、および、異常発生の可能性の診断方法に関する。
油入変圧器などの油入電気機器においては、通電媒体であるコイル銅に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が一般に採用されている。油入電気機器内において、これらのコイル銅および絶縁紙は、冷却媒体等の役割を担う絶縁油中に設置されている。
一方、油入電気機器に使用される絶縁油には、硫黄成分を含むものがある。この場合、絶縁油中の硫黄成分が銅部品と反応することで絶縁紙表面に導電性の硫化銅が析出し、隣り合うターン間に導電路が形成されて絶縁破壊を引き起こす硫化腐食が発生する場合があることが知られている（例えば、非特許文献１：CIGRE TF A2.31, “Copper sulphide in transformer insulation,” ELECTRA, No. 224, pp. 20-23, 2006）。
このような見地から、硫化銅が発生しにくい絶縁油の選定や硫化銅の抑制技術の開発が注目されている。しかし、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などの異常発生の可能性を予測できる方法が求められている。異常発生の可能性を予測することにより、個々の油入電気機器の状態に応じた適切な措置をとることができるためである。
硫化銅を析出させる絶縁油中の原因物質としては、ジベンジルジスルフィドが知られている（例えば、非特許文献２：F. Scatiggio, V. Tumiatti, R. Maina, M. Tumiatti M. Pompilli and R. Bartnikas, “Corrosive Sulfur in Insulating Oils: Its Detection and Correlated Power Apparatus Failures”, IEEE Trans. Power Del., Vol. 23, pp. 508-509, 2008）。
ジベンジルジスルフィドから硫化銅が生成するメカニズムを図５を用いて説明する。図５に示されるように、硫化銅は、以下の３段階の反応によって生成することがこれまでの研究で分かっている（非特許文献３：S.Toyama, J.Tanimura, N.Yamada, E.Nagao, T.Amimoto, "Highly Sensitive Detection Method of Dibenzyl Disulfide and Elucidation of Mechanism of Copper Sulfide Generation in Insulating Oil", IEEE TDEI, Vol 16, No. 2, pp509-515, 2009の５１３頁）。
（第１段階） ジベンジルジスルフィドが銅板に配位（吸着）する反応。
（第２段階） ジベンジルジスルフィドが銅と反応し、ジベンジルジスルフィド−Ｃｕ錯体を生成する反応。
（第３段階） ジベンジルジスルフィド−Ｃｕ錯体が、熱分解などにより、硫化銅と、ベンジルラジカルおよびベンジルスルフェニルラジカルとに分解される反応。
（第１段階） ジベンジルジスルフィドが銅板に配位（吸着）する反応。
（第２段階） ジベンジルジスルフィドが銅と反応し、ジベンジルジスルフィド−Ｃｕ錯体を生成する反応。
（第３段階） ジベンジルジスルフィド−Ｃｕ錯体が、熱分解などにより、硫化銅と、ベンジルラジカルおよびベンジルスルフェニルラジカルとに分解される反応。
したがって、硫化銅の生成によって、絶縁油中のジベンジルジスルフィドが消費され、ベンジルラジカルおよびベンジルスルフェニルラジカルが生成される。このベンジルラジカルおよびベンジルスルフェニルラジカルは、同種のラジカル同士または２種のラジカルの間で起こる反応により、ビベンジル、ジベンジルスルフィドおよびジベンジルジスルフィドを副生成物として生成する。したがって、これらの副生成物の生成量（濃度）を測定することにより、硫化銅の生成量に関する情報を得ることができると考えられる。
しかしながら、開放型変圧器など油入電気機器において、絶縁油が空気雰囲気下（酸素含有雰囲気下）にある場合は、ほとんど生成しない場合があることが判明した。このような場合には、上記副生成物（ビベンジル、ジベンジルスルフィドおよびジベンジルジスルフィド）の生成量が、硫化銅の生成量に対して相関性を示さず、副生成物の生成量を測定しても、硫化銅の生成量に関する情報を得ることができないという問題があった。
CIGRE TF A2.31, "Copper sulphide in transformer insulation," ELECTRA, No. 224, pp. 20-23, 2006
F. Scatiggio, V. Tumiatti, R. Maina, M. Tumiatti M. Pompilli and R. Bartnikas, "Corrosive Sulfur in Insulating Oils: Its Detection and Correlated Power Apparatus Failures", IEEE Trans. Power Del., Vol. 23, pp. 508-509, 2008
S.Toyama, J.Tanimura, N.Yamada, E.Nagao, T.Amimoto, "Highly Sensitive Detection Method of Dibenzyl Disulfide and Elucidation of Mechanism of Copper Sulfide Generation in Insulating Oil", IEEE TDEI, Vol.16, No.2, pp509-515, 2009
本発明は、油入電気機器中の絶縁油が酸素含有雰囲気下にある場合でも、絶縁油中の成分を分析することにより硫化銅の生成量を高い精度で推定することができ、油入電気機器における異常（硫化腐食）発生の可能性を高い精度で予測できる方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の課題に鑑みて鋭意研究した結果、酸素含有雰囲気下では、ベンジルスルフェニルラジカルは、ジベンジルスルホキシドに変化することが分かった。そして、本発明者らは、これらの最終生成物を含めた分析を行うことにより、銅を含むコイルと該コイルを絶縁する絶縁紙とを有する油入電気機器中の絶縁油が酸素含有雰囲気下にある場合でも、硫化銅の生成量を高い精度で推定することができることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、銅を含むコイルと該コイルを絶縁する絶縁紙とを有する油入電気機器における硫化銅の生成量を推定する方法であって、
（１） 前記油入電気機器から採取した絶縁油中に含まれる特定の生成物の濃度を測定する工程、および、
（２） 前記特定の生成物の濃度に基づいて、前記硫化銅の生成量を推定する工程を含み、
前記特定の生成物は、ジベンジルスルホキシドである方法に関するものである。
（１） 前記油入電気機器から採取した絶縁油中に含まれる特定の生成物の濃度を測定する工程、および、
（２） 前記特定の生成物の濃度に基づいて、前記硫化銅の生成量を推定する工程を含み、
前記特定の生成物は、ジベンジルスルホキシドである方法に関するものである。
本発明においては、ジベンジルスルホキシドの化合物を含む特定の生成物の絶縁油中における濃度を測定することにより、銅を含むコイルと該コイルを絶縁する絶縁紙とを有する油入電気機器中の絶縁油が酸素含有雰囲気下にある場合でも、硫化銅の生成量を高い精度で推定することができ、銅を含むコイルと該コイルを絶縁する絶縁紙とを有する油入電気機器における異常（硫化腐食）の発生を高い精度で診断できる。
また、本発明において、上記ベンジルアルコール、ベンズアルデヒドおよび安息香酸からなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物に加えて、さらにビベンジルおよび／またはジベンジルスルフィドを含む特定の生成物の濃度を測定することで、銅を含むコイルと該コイルを絶縁する絶縁紙とを有する油入電気機器の種類によらず、絶縁油が酸素含有雰囲気下にある場合および酸素を含まない雰囲気下にある場合のいずれにおいても、硫化銅の生成量を高い精度で推定することができ、銅を含むコイルと該コイルを絶縁する絶縁紙とを有する油入電気機器における異常（硫化腐食）の発生を高い精度で診断できる。
絶縁油が未使用であったときにおける硫化銅原因物質（ジベンジルジスルフィド）の初期濃度を推定することにより、その推定濃度に基づいて油入電気機器における異常（硫化腐食）の発生の可能性を診断することができる。
（実施の形態１）
＜硫化銅生成量の推定＞
本実施形態においては、
（１） 油入電気機器から採取した絶縁油中に含まれる１種以上の特定の生成物として、ベンジルアルコール、ベンズアルデヒド、安息香酸およびジベンジルスルホキシドからなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物のみの濃度が測定され、
（２） この特定の生成物の濃度に基づいて、油入電気機器における硫化銅の生成量が推定される。
＜硫化銅生成量の推定＞
本実施形態においては、
（１） 油入電気機器から採取した絶縁油中に含まれる１種以上の特定の生成物として、ベンジルアルコール、ベンズアルデヒド、安息香酸およびジベンジルスルホキシドからなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物のみの濃度が測定され、
（２） この特定の生成物の濃度に基づいて、油入電気機器における硫化銅の生成量が推定される。
（１） 特定の生成物の濃度測定
絶縁油中に含まれる特定の生成物の濃度は、種々公知の方法を用いて測定することができ、例えば、ガスクロマトグラフ／質量分析器（ＧＣ／ＭＳ）を用いて測定することができる。
絶縁油中に含まれる特定の生成物の濃度は、種々公知の方法を用いて測定することができ、例えば、ガスクロマトグラフ／質量分析器（ＧＣ／ＭＳ）を用いて測定することができる。
（２） 硫化銅生成量の推定
上記特定の生成物の濃度に基づいて、油入電気機器における硫化銅の生成量を推定する方法としては、あらかじめ、上記特定の生成物の濃度と硫化銅生成量との相関関係を示す検量線を作成する方法が挙げられる。かかる検量線は、例えば、上記特定の生成物および硫化銅の初期濃度が既知の絶縁油を油入電気機器のモデルに充填し、所定の各条件下で、上記特定の生成物の増加濃度と硫化銅の増加濃度を測定することにより作成できる。
上記特定の生成物の濃度に基づいて、油入電気機器における硫化銅の生成量を推定する方法としては、あらかじめ、上記特定の生成物の濃度と硫化銅生成量との相関関係を示す検量線を作成する方法が挙げられる。かかる検量線は、例えば、上記特定の生成物および硫化銅の初期濃度が既知の絶縁油を油入電気機器のモデルに充填し、所定の各条件下で、上記特定の生成物の増加濃度と硫化銅の増加濃度を測定することにより作成できる。
＜異常発生の診断＞
さらに、本実施形態において推定された硫化銅の生成量を特定の基準値（閾値）と比較することで、油入電気機器における異常発生を診断することができる。
さらに、本実施形態において推定された硫化銅の生成量を特定の基準値（閾値）と比較することで、油入電気機器における異常発生を診断することができる。
ここで、硫化銅の生成量の閾値は、油入電気機器の種類や構造ごとに異なるものであり、例えば、絶縁物の厚みが十分にあるときには硫化銅生成量の閾値は大きくなり、絶縁物の厚みが薄いときは閾値は小さくなる。
上記特定の生成物の濃度が、このような特定の基準値（閾値）以上であった場合には、当該油入電気機器は硫化銅の析出による不具合（異常）が発生していると診断される。異常が発生していると診断測された変圧器については、優先的に必要な措置をとるように注意を促すことができる。
（実施の形態２）
＜硫化銅生成量の推定＞
本実施形態においては、
（１） 油入電気機器から採取した絶縁油中に含まれる１種以上の特定の生成物として、ベンジルアルコール、ベンズアルデヒド、安息香酸およびジベンジルスルホキシドからなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物に加えて、さらにビベンジルおよび／またはジベンジルスルフィドの濃度が測定され、
（２） この特定の生成物の濃度に基づいて、油入電気機器における硫化銅の生成量が推定される。
＜硫化銅生成量の推定＞
本実施形態においては、
（１） 油入電気機器から採取した絶縁油中に含まれる１種以上の特定の生成物として、ベンジルアルコール、ベンズアルデヒド、安息香酸およびジベンジルスルホキシドからなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物に加えて、さらにビベンジルおよび／またはジベンジルスルフィドの濃度が測定され、
（２） この特定の生成物の濃度に基づいて、油入電気機器における硫化銅の生成量が推定される。
（１） 特定の生成物の濃度測定
絶縁油中に含まれる特定の生成物の濃度は、種々公知の方法を用いて測定することができ、例えば、ガスクロマトグラフ／質量分析器（ＧＣ／ＭＳ）を用いて測定することができる。
絶縁油中に含まれる特定の生成物の濃度は、種々公知の方法を用いて測定することができ、例えば、ガスクロマトグラフ／質量分析器（ＧＣ／ＭＳ）を用いて測定することができる。
（２） 硫化銅生成量の推定
本実施形態では、上記の絶縁油中に含まれる特定の生成物を測定し、各成分の濃度をベンゼン環のモル濃度に変換し、それらを合計した総モル濃度（Ｎ）に基づいて、硫化銅の生成量を推定する。具体的に、総モル濃度（Ｎ）は各成分の濃度から下記式（１）：
Ｎ（μｍｏｌ／ｇ）＝ｎ１＋ｎ２＋ｎ３＋２×ｎ４＋２×ｎ５＋２×ｎ６ ・・・（１）
を用いて算出される。
本実施形態では、上記の絶縁油中に含まれる特定の生成物を測定し、各成分の濃度をベンゼン環のモル濃度に変換し、それらを合計した総モル濃度（Ｎ）に基づいて、硫化銅の生成量を推定する。具体的に、総モル濃度（Ｎ）は各成分の濃度から下記式（１）：
Ｎ（μｍｏｌ／ｇ）＝ｎ１＋ｎ２＋ｎ３＋２×ｎ４＋２×ｎ５＋２×ｎ６ ・・・（１）
を用いて算出される。
上記式（１）において、ｎ１はベンジルアルコール、ｎ２はベンズアルデヒド、ｎ３は安息香酸、ｎ４はジベンジルスルホキシド、ｎ５はビベンジル、ｎ６はジベンジルスルフィドの各々の油中濃度（μｍｏｌ／ｇ）を表す。
上記総モル濃度（Ｎ）に基づいて、油入電気機器における硫化銅の生成量を推定する方法としては、あらかじめ、上記総モル濃度（Ｎ）と硫化銅生成量との相関関係を示す検量線を作成する方法が挙げられる。かかる検量線は、例えば、上記特定の生成物および硫化銅の初期濃度が既知の絶縁油を油入電気機器のモデルに充填し、所定の各条件下で、上記特定の生成物の増加濃度と硫化銅の増加濃度を測定することにより作成できる。
実際の変圧器においては、変圧器の仕様および変圧器の運転状況により、変圧器内の絶縁油中の酸素濃度は１００〜３００００ｐｐｍ（ｖ／ｖ）まで幅があることが知られている。本実施形態は、絶縁油の雰囲気中（もしくは絶縁油中）の酸素濃度に影響を受けずに、硫化銅の生成量を推定することができるため、このように絶縁油中の酸素濃度が様々な油入電気機器を測定するのに適している。
＜異常発生の診断＞
さらに、本実施形態において推定された硫化銅の生成量を、実施形態１と同様にして、特定の基準値（閾値）と比較することで、油入電気機器における異常発生を診断することができる。
さらに、本実施形態において推定された硫化銅の生成量を、実施形態１と同様にして、特定の基準値（閾値）と比較することで、油入電気機器における異常発生を診断することができる。
実施形態１と同様に、異常が発生していると診断された変圧器については、優先的に必要な措置をとるように注意を促すことができる。
（実施の形態３）
＜ジベンジルジスルフィド初期濃度の推定＞
本実施形態においては、
（１） 油入電気機器から採取した絶縁油中に含まれる１種以上の特定の生成物として、実施形態２と同様の特定の生成物の濃度が測定され、さらにジベンジルジスルフィド（以下、ＤＢＤＳと略す。）の濃度が測定され、
（２） この特定の生成物の各濃度およびＤＢＤＳの濃度に基づいて、油入電気機器における絶縁油中のＤＢＤＳの初期濃度が推定される。
＜ジベンジルジスルフィド初期濃度の推定＞
本実施形態においては、
（１） 油入電気機器から採取した絶縁油中に含まれる１種以上の特定の生成物として、実施形態２と同様の特定の生成物の濃度が測定され、さらにジベンジルジスルフィド（以下、ＤＢＤＳと略す。）の濃度が測定され、
（２） この特定の生成物の各濃度およびＤＢＤＳの濃度に基づいて、油入電気機器における絶縁油中のＤＢＤＳの初期濃度が推定される。
ＤＢＤＳの初期濃度は、異常発生の可能性を診断する指標として重要である。
（１） 特定の生成物およびＤＢＤＳの濃度測定
絶縁油中に含まれる特定の生成物の濃度は、種々公知の方法を用いて測定することができ、例えば、ガスクロマトグラフ／質量分析器（ＧＣ／ＭＳ）を用いて測定することができる。
（１） 特定の生成物およびＤＢＤＳの濃度測定
絶縁油中に含まれる特定の生成物の濃度は、種々公知の方法を用いて測定することができ、例えば、ガスクロマトグラフ／質量分析器（ＧＣ／ＭＳ）を用いて測定することができる。
また、採取した絶縁油中のＤＢＤＳの（残存）濃度を測定する方法としては、種々公知の方法を用いることができるが、例えば、ガスクロマトグラフで分析する方法が挙げられる（例えば、S. Toyama, J. Tanimura, N. Yamada, E. Nagao and T. Amimoto, “High sensitive detection method of dibenzyl disulfide and the elucidation of the mechanism of copper sulfide generation in insulating oil”, Doble Client Conf., Boston, MA, USA, Paper IM-8A, 2008 参照）。
（２） ＤＢＤＳ初期濃度の推定
本実施形態におけるＤＢＤＳ初期濃度の推定方法は、
上記特定の生成物の各濃度をベンゼン環のモル濃度に変換し、それらを合計した総モル濃度（Ｎ）を算出する工程、
上記総モル濃度（Ｎ）から、あらかじめ作成した検量線を用いてジベンジルジスルフィドの減少量を算出する工程、および、
上記ＤＢＤＳの濃度と上記ＤＢＤＳの減少量とから、ＤＢＤＳの初期濃度を算出する工程を含む。
本実施形態におけるＤＢＤＳ初期濃度の推定方法は、
上記特定の生成物の各濃度をベンゼン環のモル濃度に変換し、それらを合計した総モル濃度（Ｎ）を算出する工程、
上記総モル濃度（Ｎ）から、あらかじめ作成した検量線を用いてジベンジルジスルフィドの減少量を算出する工程、および、
上記ＤＢＤＳの濃度と上記ＤＢＤＳの減少量とから、ＤＢＤＳの初期濃度を算出する工程を含む。
したがって、本実施形態では、あらかじめ、上記特定の生成物の総モル濃度（Ｎ）とＤＢＤＳの減少量との相関関係を示す検量線が作成される。かかる検量線は、例えば、ＤＢＤＳの初期濃度が既知の絶縁油を油入電気機器のモデルに充填し、一定の条件下で前記特定の生成物の総モル濃度（Ｎ）とＤＢＤＳの減少量を求めることによって作成できる。
実施形態２と同様にして、上記特定の生成物の濃度から、上記式（１）を用いてベンゼン環のモル濃度の総モル濃度（Ｎ）を算出し、算出された総モル濃度（Ｎ）から上記検量線を用いてＤＢＤＳの減少量が算出される。
そして、ＤＢＤＳの初期濃度は、下記式（２）：
「ＤＢＤＳの初期濃度」＝「ＤＢＤＳの濃度」＋「ＤＢＤＳの減少量」 ・・・（２）
から算出される。
「ＤＢＤＳの初期濃度」＝「ＤＢＤＳの濃度」＋「ＤＢＤＳの減少量」 ・・・（２）
から算出される。
硫化銅原因物質であるＤＢＤＳは、硫化銅の生成によりその量が減少する。よって、稼動開始から年月を経た油入電気機器から採取した絶縁油にＤＢＤＳが含まれていなかったからといって、その変圧器が硫化銅による不良に対して安全であるとはいえない。また、その変圧器における硫化銅生成量はＤＢＤＳの濃度に依存するといえる。よって、硫化銅に対するリスクを見積もる際には、その油入電気機器の稼動開始時におけるＤＢＤＳの初期濃度を推定することは重要である。
＜異常発生の可能性の診断＞
以上のようにして推定されたＤＢＤＳの初期濃度を、特定の基準値（閾値）と比較することで、油入電気機器における異常発生の可能性を診断することができる。
以上のようにして推定されたＤＢＤＳの初期濃度を、特定の基準値（閾値）と比較することで、油入電気機器における異常発生の可能性を診断することができる。
ここで、ＤＢＤＳの初期濃度の閾値は、例えば、広く絶縁油の腐食性硫黄の試験として用いられている試験で閾値を決める方法が挙げられる。この種の試験としては、例えば、国内ではJIS C 2101の17（腐食性硫黄試験）が、海外ではASTM D 1275Bなどがよく用いられている。ここで、ASTMとは、「American Society for Testing and Materials」の略である。
例えば、JIS C 2101の17を用いて、下記の手順で閾値を決定できる。まず、JIS C 2101の17で腐食性を示さない絶縁油を準備する。このような絶縁油としては、例えば、アルキルベンゼンやαオレフィンなど硫黄を含まない合成油が好適に用いられる。この絶縁油に所定量（例えば、５０、１００、１５０、２００ｐｐｍ）のＤＢＤＳを溶解し試料油とする。このようにして作成した試料油を用いてJIS C 2101の17.2〜17.5に記載の方法で試験を実施し、同17.6に記載の方法で腐食性を判定する。この結果、例えば、ＤＢＤＳの濃度が５０および１００ｐｐｍの試料油が非腐食性を示し、１５０および２００ｐｐｍの試料油が腐食性を示した場合、非腐食性を示した上限である１００ｐｐｍを閾値とすることができる。
ＤＢＤＳの初期濃度が、このような特定の基準値（閾値）以上であった場合には、当該油入電気機器は硫化銅の析出による不具合（異常）が発生する可能性があると診断される。異常発生の可能性があると診断された変圧器については、優先的に必要な措置をとるように注意を促すことができ、計画的に対処することができる。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
まず、ASTM D 1275Bで腐食性の硫黄を含まないことを確認済みの変圧器油（絶縁油）を準備した。次に、この変圧器油にＤＢＤＳを３００ｐｐｍの濃度となるように添加した。この変圧器油４グラムと銅板を１０ｃｃの内容積を持つ瓶に封入し、ゴム栓を施した後に１６５℃で所定の時間（１、２、３、５、７，９ｈ）加熱した。ゴム栓には内径が数ミリメートルのステンレス管を貫通せしめ、油が自由に空気と接触できるようにした。
まず、ASTM D 1275Bで腐食性の硫黄を含まないことを確認済みの変圧器油（絶縁油）を準備した。次に、この変圧器油にＤＢＤＳを３００ｐｐｍの濃度となるように添加した。この変圧器油４グラムと銅板を１０ｃｃの内容積を持つ瓶に封入し、ゴム栓を施した後に１６５℃で所定の時間（１、２、３、５、７，９ｈ）加熱した。ゴム栓には内径が数ミリメートルのステンレス管を貫通せしめ、油が自由に空気と接触できるようにした。
各所定の時間加熱した後の変圧器油に含まれるベンズアルデヒドおよびビベンジルの濃度を、ガスクロマトグラフ／質量分析器（ＧＣ／ＭＳ）を用いて測定した。
各所定の時間における副生成物（ベンズアルデヒドまたはビベンジル）の濃度と硫化銅生成量との関係を図１に示す。なお、硫化銅生成量は銅板重量変化率を示している。
図１に示されるように、ベンズアルデヒド量と硫化銅生成量との間には良好な相関性があり、ベンズアルデヒド量を求めることによりその温度における硫化銅生成量を求めることができる。一方、ビベンジルは、空気雰囲気下（酸素含有雰囲気下）ではほとんど生成されず、硫化銅生成量との相関性を示さなかった。
比較のために、窒素雰囲気下において同様の試験を行った結果を図２に示す。なお、硫化銅生成量は油１ｇあたりの銅板重量変化を硫黄の分子量で除した値を示している。図２に示されるように、窒素雰囲気下（酸素を含まない雰囲気下）においては、ビベンジルの生成量と硫化銅生成量との間に良好な相関性が認められる。
図１に示す結果から、空気雰囲気下（酸素含有雰囲気下）においても、ベンズアルデヒドの濃度を指標とすれば、油入電気機器内における硫化銅の生成量が推定できることが分かる。このような関係はベンジルアルコール、ジベンジルスルホキシドおよび安息香酸でも得られ、これらの化合物量が決まれば硫化銅生成量を求めることができることが分かる。
なお、硫化銅生成量の推定のためには、油入電気機器が設置された雰囲気の温度条件や稼動時間を決める必要があるが、これらは各油入電気機器の運転記録や環境の気温変動の記録などから決定することができる。
（実施例２）
実施例１と同じ実験を行い、加熱後の変圧器油に含まれる安息香酸、ベンジルアルコール、ベンズアルデヒドおよびジベンジルスルホキシド、ならびに、ビベンジルおよびジベンジルスルフィドの濃度を、ガスクロマトグラフ／質量分析器（ＧＣ／ＭＳ）で測定した。これらの濃度を上記式（１）に代入することにより、総モル濃度（Ｎ）を求めた。
実施例１と同じ実験を行い、加熱後の変圧器油に含まれる安息香酸、ベンジルアルコール、ベンズアルデヒドおよびジベンジルスルホキシド、ならびに、ビベンジルおよびジベンジルスルフィドの濃度を、ガスクロマトグラフ／質量分析器（ＧＣ／ＭＳ）で測定した。これらの濃度を上記式（１）に代入することにより、総モル濃度（Ｎ）を求めた。
また、これと同様の実験を窒素雰囲気下で行った。
本実施例において、空気雰囲気下および窒素雰囲気下で各所定の時間加熱した場合の総モル濃度（Ｎ）と硫化銅生成量との関係を図３に示す。なお、硫化銅生成量は油１ｇあたりの銅板重量変化を硫黄の分子量で除した値を示している。図３に示したようにＮと硫化銅量との間には良好な相関性があり、Ｎを求めることによりその温度における硫化銅生成量を推定できることが分かる。
本実施例において、空気雰囲気下および窒素雰囲気下で各所定の時間加熱した場合の総モル濃度（Ｎ）と硫化銅生成量との関係を図３に示す。なお、硫化銅生成量は油１ｇあたりの銅板重量変化を硫黄の分子量で除した値を示している。図３に示したようにＮと硫化銅量との間には良好な相関性があり、Ｎを求めることによりその温度における硫化銅生成量を推定できることが分かる。
また、図３から明らかなように、空気雰囲気下と窒素雰囲気下でほぼ同じ直線関係を示している。よって、Ｎを指標として用いることにより、絶縁油中の酸素濃度によらず硫化銅生成量を推定できることが分かる。このことは、上記実施形態２のような方法によって、変圧器の種類（開放型変圧器または密閉型変圧器）によらず、硫化銅生成量を推定できることを示している。
（実施例３）
実施例２と同様の実験を行ない、Ｎを実施の形態２と同じ方法で求め、さらに、各所定の加熱時間における絶縁油中のＤＢＤＳの濃度を、ガスクロマトグラフ／質量分析器（ＧＣ／ＭＳ）を用いて測定した。そして、ＤＢＤＳの添加濃度（３００ｐｐｍ）からＤＢＤＳの減少量（μｍｏｌ／ｇ）を算出した。得られたＮとＤＢＤＳの減少量との関係を図４に示す。
実施例２と同様の実験を行ない、Ｎを実施の形態２と同じ方法で求め、さらに、各所定の加熱時間における絶縁油中のＤＢＤＳの濃度を、ガスクロマトグラフ／質量分析器（ＧＣ／ＭＳ）を用いて測定した。そして、ＤＢＤＳの添加濃度（３００ｐｐｍ）からＤＢＤＳの減少量（μｍｏｌ／ｇ）を算出した。得られたＮとＤＢＤＳの減少量との関係を図４に示す。
図４に示されるように、ＮとＤＢＤＳの減少量は良好な相関性を示す。このことから、稼動中の油入電気機器から採取した絶縁油を分析し、Ｎを求めることにより、ＤＢＤＳの減少量を推定することができ、さらに上記式（２）からＤＢＤＳの初期濃度を算出できることが分かる。
また、図４から明らかなように、空気中と窒素中でほぼ同じ直線関係を示している。よって、Ｎを指標として用いることにより、絶縁油中の酸素濃度によらずＤＢＤＳの初期濃度を推定できることが分かる。このことは、上記実施形態３のような方法によって、変圧器の種類（開放型変圧器または密閉型変圧器）によらず、ＤＢＤＳの初期濃度を推定できることを示している。
この発明を詳細に説明し示してきたが、これは例示のためのみであって、限定ととってはならず、発明の範囲は添付の請求の範囲によって解釈されることが明らかに理解されるであろう。
Claims (6)
- 銅を含むコイルと該コイルを絶縁する絶縁紙とを有する油入電気機器における硫化銅の生成量を推定する方法であって、
（１） 前記油入電気機器から採取した絶縁油中に含まれる特定の生成物の濃度を測定する工程、および、
（２） 前記特定の生成物の濃度に基づいて、前記硫化銅の生成量を推定する工程を含み、
前記特定の生成物は、ジベンジルスルホキシドである方法。 - 前記特定の生成物は、さらにベンジルアルコール、ベンズアルデヒド、安息香酸、ビベンジルおよびジベンジルスルフィドからなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記工程（２）は、
前記特定の生成物の各濃度をベンゼン環のモル濃度に変換し、それらを合計した総モル濃度を算出する工程、および、
前記総モル濃度に基づいて、前記硫化銅の生成量を推定する工程
を含む、請求項１または請求項２のいずれかに記載の方法。 - 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法を用いて推定された硫化銅の生成量に基づいて、前記油入電気機器の異常発生を診断する方法。
- 銅を含むコイルと該コイルを絶縁する絶縁紙とを有する油入電気機器における絶縁油中のジベンジルジスルフィドの初期濃度を推定する方法で
あって、
（１） 前記油入電気機器から採取した絶縁油中に含まれる特定の生成物の濃度を測定
する工程、および、
（２） 前記特定の生成物の濃度に基づいて、前記ジベンジルジスルフィドの初期濃度
を推定する工程を含み、
前記特定の生成物は、ジベンジルスルホキシド、または、ジベンジルスルホキシドとベンジルアルコール、ベンズアルデヒドおよび安息香酸からなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物、ならびに、ビベンジルおよび／またはジベンジルスルフィドを含み、
前記工程（２）は、
前記特定の生成物の各濃度をベンゼン環のモル濃度に変換し、それらを合計した総モル濃度を算出する工程、
前記総モル濃度から、あらかじめ作成した検量線を用いてジベンジルジスルフィドの減少量を算出する工程、および、
前記ジベンジルジスルフィドの濃度と前記ジベンジルジスルフィドの減少量とから、前記ジベンジルジスルフィドの初期濃度を算出する工程を含む方法。 - 請求項５に記載の方法を用いて推定された前記ジベンジルジスルフィドの初期濃度に基づいて、前記油入電気機器の異常発生の可能性を診断する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013228919A JP5516818B2 (ja) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | 油入電気機器における硫化銅生成量の推定方法、異常発生の診断方法、絶縁油中のジベンジルジスルフィド初期濃度の推定方法、および、異常発生の可能性の診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013228919A JP5516818B2 (ja) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | 油入電気機器における硫化銅生成量の推定方法、異常発生の診断方法、絶縁油中のジベンジルジスルフィド初期濃度の推定方法、および、異常発生の可能性の診断方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011547198A Division JP5516601B2 (ja) | 2009-12-28 | 2009-12-28 | 油入電気機器における硫化銅生成量の推定方法、異常発生の診断方法、絶縁油中のジベンジルジスルフィド初期濃度の推定方法、および、異常発生の可能性の診断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014045212A JP2014045212A (ja) | 2014-03-13 |
| JP5516818B2 true JP5516818B2 (ja) | 2014-06-11 |
Family
ID=50396220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013228919A Expired - Fee Related JP5516818B2 (ja) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | 油入電気機器における硫化銅生成量の推定方法、異常発生の診断方法、絶縁油中のジベンジルジスルフィド初期濃度の推定方法、および、異常発生の可能性の診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5516818B2 (ja) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56161622A (en) * | 1980-05-16 | 1981-12-12 | Toshiba Corp | Oil-immersed transformer |
| JPH0676635A (ja) * | 1992-08-31 | 1994-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | 油入電気機器 |
| JPH07335446A (ja) * | 1994-06-14 | 1995-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | 絶縁油及び油入電気機器の診断方法 |
| JP2001006946A (ja) * | 1999-06-21 | 2001-01-12 | Mitsubishi Electric Corp | 電気絶縁油の評価方法および電気絶縁油含有ヘテロ化合物の分析方法 |
| JP4494815B2 (ja) * | 2004-02-05 | 2010-06-30 | 三菱電機株式会社 | 油入電気機器の流動帯電診断方法および流動帯電抑制方法 |
| JP4994899B2 (ja) * | 2007-03-14 | 2012-08-08 | 三菱電機株式会社 | 油入電気機器の流動帯電診断方法 |
| WO2009054155A1 (ja) * | 2007-10-26 | 2009-04-30 | Mitsubishi Electric Corporation | 油入電気機器の診断方法 |
| JP2009150742A (ja) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 絶縁油中のスルホキシド型硫黄分の分析方法 |
-
2013
- 2013-11-05 JP JP2013228919A patent/JP5516818B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014045212A (ja) | 2014-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Degeratu et al. | Condition monitoring of transformer oil using thermal analysis and other techniques | |
| JPWO2009054155A1 (ja) | 油入電気機器の診断方法 | |
| JP5111619B2 (ja) | 油入電気機器における異常発生の可能性を予測する方法 | |
| JP4623334B1 (ja) | 油入電気機器における異常発生の可能性を予測する方法 | |
| JPWO2016030984A1 (ja) | 油入電気機器の診断方法 | |
| JP5516601B2 (ja) | 油入電気機器における硫化銅生成量の推定方法、異常発生の診断方法、絶縁油中のジベンジルジスルフィド初期濃度の推定方法、および、異常発生の可能性の診断方法 | |
| Wada et al. | Method to evaluate the degradation condition of transformer insulating oil-establishment of the evaluation method and application to field transformer oil | |
| JP2009168571A (ja) | 油入変圧器の劣化診断方法 | |
| JP5233021B2 (ja) | 油入電気機器における硫化銅生成量の推定方法、異常発生の診断方法、絶縁油中のジベンジルジスルフィド初期濃度の推定方法、および、異常発生の可能性の診断方法 | |
| Martin et al. | Preliminary results for dissolved gas levels in a vegetable oil-filled power transformer | |
| JP5337303B2 (ja) | 油入電気機器の診断方法および診断装置 | |
| JP5516818B2 (ja) | 油入電気機器における硫化銅生成量の推定方法、異常発生の診断方法、絶縁油中のジベンジルジスルフィド初期濃度の推定方法、および、異常発生の可能性の診断方法 | |
| JP5329008B1 (ja) | 油入電気機器の診断方法およびメンテナンス方法 | |
| JP5079936B1 (ja) | 油入電気機器の診断方法 | |
| JP4854822B1 (ja) | 電気絶縁油の検査方法、電気絶縁油の処理方法、および、油入電気機器のメンテナンス方法 | |
| JP5442646B2 (ja) | 油入電気機器の診断方法 | |
| Mtetwa | Accuracy of furan analysis in estimating the degree of polymerization in power transformers | |
| Collazos et al. | Characterization of faults in power transformers based on oil chromatographic analysis in the coastal zone | |
| JP5186061B1 (ja) | 油入電気機器における硫化銅生成の抑制方法 | |
| JP2023111322A (ja) | 油入りケーブルの異常発生の危険度の診断方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20131205 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131217 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140206 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140304 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140317 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5516818 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |