TW200844431A - Deterioration diagnosis device and method for silicone fluid used for electrical apparatus - Google Patents

Description

200844431 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於作爲絕緣·冷卻媒體而使用矽膠液的電 性機器用矽膠液之劣化診斷裝置及電性機器用矽膠液之劣 化診斷方法。 【先前技術】 [周知例] 先前，在使用絕緣·冷卻媒體的電性機器之變壓器的 絶緣·冷卻媒體係使用鑛油等的絕緣油。 代替此鑛油作爲變壓器的絕緣·冷卻媒體而藉由使用 難燃性的矽膠液，可使變壓器的防火性提高，而且藉由變 高運轉溫度而可謀求電性機器的緊緻化。 然而，在作爲絶緣·冷卻媒體而使用矽膠液的情況， 係若比先前更變高電性機器的運轉溫度，則產生因矽膠液 的熱劣化所致之低分子量、低沸點的分解物。 若於矽膠液，此分解物大量地產生，則因爲矽膠液的 引火溫度（以下，稱爲引火點）下降，所以有矽膠液變得容 易引火的問題。此分解物的生成量係電性機器的運轉溫度 越高則變得越多。 在日本特開平1 0-3 3 2682號公報，係開示：藉由將被 使用於油浸電性機器的電性絕緣油進行昇溫加熱而測定化 學發光數，評估電性絕緣油的劣化程度之技術。 在日本特開平3 - 1 872 06號公報，係開示：在油浸變壓 200844431 器、油浸電抗器等的油浸電性機器之槽上部配置複數個氣 體檢測器的同時，作爲如已產生的可燃性氣體爲有效率地 被導入至各氣體檢測器般的槽構造，確實地檢測電性機器 的絕緣破壞或局部加熱等的異常之技術。 在日本特開昭5 9- 1 7 668 3號公報，係開示··測定電性 絕緣用矽膠液的熱重量特性，由該特性曲線求出耐熱指標 TGI(°C ) ’在此成爲某個値（325 °C )以下時，判定矽膠液已 劣化之技術。 在曰本特開昭54- 1 1 4290號公報，係開示：在注入絕 緣油的電性機器’藉由從將絕緣油中的氣體成分在常溫起 泡（bubbling)而抽出至氣相，進行分析的技術。 專利文獻1:日本特開平10-332682號公報 專利文獻2:日本特開平3_：187206號公報 專利文獻3 :日本特開昭5 9 - 1 7 6 6 8 3號公報 專利文獻4:日本特開昭54- 1 1 4290號公報 【發明內容】 若矽膠液爲熱劣化則環聚物產生，其主成分爲3聚物 、4聚物、5聚物。 了解：劣化越進行，則環聚物的產生量變得越多。3 聚物、4聚物、5聚物係沸點低、容易蒸發。在未劣化之初 期狀態，係幾乎不包含環量體。 因劣化’亦產生低分子量的直鏈化合物。但是在未劣 化的初期狀態，亦含有低分子量的直鏈化合物。因而，即 -5- 200844431 使在初期狀態，某程度的低分子量的直鏈化合物亦蒸發。 前述專利文獻3，係將矽膠液以一定量抽出，將此以 一定溫度梯度加熱，使低分子量的化合物蒸發，由重量減 少了 1 0 %以及2 0 %時的加熱溫度而求出劣化的指數，但因 爲於矽膠液係即使在初期狀態亦含有低分子量的直鏈化合 物，所以有藉由重量的減少量（也就是蒸發量）係對劣化的 判定欠缺正確度的問題。 另外，重量減少20%的溫度亦從3 5 0度C變爲3 70度C ，在如此高的溫度，係可預知：因爲正常的矽膠液熱分解 而變化爲低分子化合物，所以對熱劣化的判定帶來不良影 響。 本發明者等，在實驗上確認：在矽膠液中產生的低分 子量的環聚物係作爲熱劣化的指標而可使用之情事’而達 到產生本發明。 也就是，以將矽膠液中的環聚物進行定量分析’而可 正確地把握熱劣化的狀態。 藉由矽膠液的熱劣化而產生的低分子量、低沸點的分 解物之主成分，係具有與矽膠液相同的基本化學構造之環 狀的化合物。因此，在矽膠液中將爲矽膠液的分解物之環 狀化合物選擇性地分析、定量爲困難。 本發明的目的，係在提供··可將作爲矽膠液浸電性機 器之絕緣·冷卻媒體而使用的矽膠液之熱劣化’正確而且 簡便地診斷之電性機器用矽膠液的劣化診斷裝置及電性機 器用矽膠液的劣化診斷方法。 -6 - 200844431 [用以解決課題的手段] 本發明之電性機器用的矽膠液的劣化診斷裝置，係具 備：電性機器、和將此電性裝置收容於內部的槽、和貯藏 於前述槽內而絕緣·冷卻前述電性裝置之矽膠液、和將前 述槽內的矽膠液的一部分採取至該槽的外部之採取配管、 和加熱以前述採取配管而採取的矽膠液而使含有於矽膠液 中的環狀化合物蒸發氣化之氣體成分採取容器、和將在前 述氣體成分採取容器已蒸發氣化之環狀化合物進行定量分 析之氣體分析裝置、和根據在前述氣體分析裝置進行分析 的環狀化合物的分析値而判斷矽膠液的劣化狀況之判定裝 置、和顯示在前述氣體分析裝置已進行分析的環狀化合物 的分析値、以及/又或是在前述判定裝置已判斷的矽膠液 的劣化狀況之顯示裝置，而作爲其特徵。 另外，本發明的電性機器用的矽膠液之劣化診斷方法 ，係被收容於槽的內部，藉由貯藏於該槽內的矽膠液而被 絕緣而冷卻之電性機器用的矽膠液之劣化診斷方法，以： 將前述槽內的矽膠液之一部分通過採取配管而採取至該槽 的外部，將此已採取之矽膠液供給於氣體成分採取容器， 加熱該氣體成分採取容器而使被含有於矽膠液中的環狀化 合物蒸發氣化，將此已蒸發氣化的環狀化合物供給於氣體 分析裝置而以該氣體分析裝置進行定量分析，根據以該氣 體分析裝置已分析的環狀化合物之分析値而以判定裝置判 斷矽膠液的劣化狀況，將以此氣體分析裝置已分析的環狀 200844431 化合物之分析値以及/又或是以判定裝置已判斷之矽膠液 的劣化狀況，顯示於顯示裝置，作爲其特徵。 [發明的效果] 如藉由本發明，則因爲將由作爲矽膠液浸電性機器的 絕緣·冷卻媒體而使用的矽膠液之熱劣化而產生的低分子 量、低沸點的環狀化合物，在現場（on-site)可效率佳而且 簡便地測定，所以可實現：可正確而且簡便地診斷作爲矽 膠液浸電性機器的絕緣·冷卻媒體而使用的矽膠液的熱劣 化之，電性機器用矽膠液之劣化診斷裝置以及電性機器用 矽膠液之劣化診斷方法。 【實施方式】 接著關於本發明的實施例的矽膠液浸電性機器之矽膠 液的劣化診斷裝置及矽膠液的劣化診斷方法，使用圖面而 說明。 [實施例1] 作爲本發明的實施例的矽膠液浸電性機器之一例，說 明矽膠液浸變壓器之構成。 第1圖係表示爲本發明的一實施例的矽膠液浸變壓器 之劣化診斷裝置的構成之物，在此矽膠液浸變壓器，係各 具備槽1、與配置於槽1的內部的鐵心2、與被安裝於鐵心2 的內側捲線3與外側捲線4、與絕緣筒5。 -8 - 200844431 於槽1的內部，係收容：用以絕緣·冷卻這些鐵心2與 內側捲線3及外側捲線4之絕緣·冷卻媒體的矽膠液6、和 存在於此矽膠液6的上方之氮氣氣體7。 於槽1的外部，係設置用以冷卻被收容於槽1的內部的 絶緣·冷卻媒體之矽膠液6的冷卻器8，此槽1與氮氣氣體7 係通過個別配設於該上部與下部的冷卻配管9a、9b而連 接。 被收容於槽1的內部的絕緣·冷卻媒體之矽膠液6，爲 有機矽化合物的聚合物’爲具有下述的（1)式、或（2)式所 示之化學構造式的直鏈狀的化合物。亦有被稱爲矽油的情 況，但基本上兩者爲相同之物。這些係單獨使用、混合使 用亦佳，但使用表示於（1)式之二甲基矽膠液爲理想。 ch3 ch3 ch3

I I I CH3 — Si — O —（ Si — 0 )n— Si — CH3 ···("!)

I I I ch3 ch3 ch3 CHq CgHg CH3 CH3

II I I CH3 — Si — 0 -（Si 一 〇)p_ (Si — 0)q-Si — CH3 ··· (2)

II II ch3 c6h5 ch3 ch3 被收容於槽1的內部的絶緣·冷卻媒體之矽膠液6係通 過上部的冷卻配管9a而從槽1的內部朝向冷卻器8的內部 以箭頭所示的方式流動’在冷卻器8被冷卻之後’通過下 -9- 200844431 部的冷卻配管9b而從冷卻器8再度送入槽1的內部，將具 備於槽1的內部之鐵心2、內側捲線3、外側捲線4冷卻，以 奪走從鐵心2、內側捲線3、外側捲線4產生的焦耳熱的方 式發揮機能。 鐵心2係於藉由個別被安裝於上部和下部的固定零件 10a、10b而夾緊保持。 於內側捲線3和外側捲線4的上部係個別設置絕緣物1 i 、1 2，於內側捲線3和外側捲線4的下部亦個別設置絕緣物 1 3、14。另外，於鐵心2的中心側係形成冷卻鐵心2的冷卻 用之液導入部1 5。 本實施例的矽膠液浸變壓器，係爲了將藉由絕緣·冷 卻媒體的矽膠液6之熱劣化而產生的低分子量、低沸點的 環狀化合物，藉由加熱矽膠液6而使矽膠液6的液面上之氣 相部分蒸發、氣化而作爲氣體成分而進行分析，所以設置 由以下的構成所形成之分解物分析裝置。 也就是，具備：配設於槽1的下部而採取槽1的內部之 矽膠液6的配管1 6、和連接此配管1 6而設置，使已採取的 矽膠液6加熱蒸發而用以採取氣體成分之氣體成分採取容 器1 7、和連接於氣體成分採取容器1 7而設置，將使矽膠液 6力口熱蒸發而已採取之氣體成分從氣體成分採取容器η導 出之氣體配管1 8、和連接此氣體配管1 8而設置，分析從被 導出的矽膠液6採取的氣體成分之氣體分析裝置1 9、和根 據以此氣體分析裝置1 9分析之氣體成分與劣化的基準値的 比較，而判斷矽膠液的劣化狀況之判定裝置3 0、和顯示： -10- 200844431 以氣體分析裝置1 9分析之氣體成分、或是以判定裝置30判 定之矽膠液的劣化狀況之顯示裝置3 2，而構成電性機器用 石夕膠液之劣化診斷裝置。 另外，爲了使已採取的矽膠液6中的環狀化合物蒸發 、氣化，所以於氣體成分採取容器1 7的外側係設置加熱矽 膠液6的加熱器20。在此氣體成分採取容器1 7，係藉由加 熱器20而加熱內部的矽膠液6，使藉由熱劣化而產生的低 分子量、低沸點的環狀化合物蒸發、氣化之加熱溫度’係 設定爲約l〇〇°C〜220°C、理想爲約150°C〜200°C。 於第2圖表示矽膠液的加熱溫度與環聚物的離子強度 的關係之特性圖。第2圖係爲了作爲劣化的指標而分析環 聚物，而硏究：在已提高矽膠液的溫度的情況之3聚物、4 聚物、5聚物的各成分之蒸發·氣化舉動的結果。 觀察係藉由產生氣體分析法（EGA-MS : Evolved Gas Analysis - Mass Spectrometry)而進行。 爲了提高測定感度，試料係不使用矽膠液的熱劣化品 ，而使用於矽膠液添加了二甲基矽的3聚物（D 3 )、4聚物 (D4)、5聚物（D 5)之物。將試料放入槽之後在以He氛圍使 其安定，以昇溫速度l〇°C /min從50 °C開始昇溫加熱試料 ，至300 °C將連續產生的氣體導入質量分析裝置（mass spectrometer) ° 作爲對應於環聚物D3、D4、D5之特徵離子，選擇 M/Z値，也就是離子的質量（M)與電荷數（Z)的比爲207、 28 1、3 5 5之物，測定各離子強度、和該全離子流（Total -11 - 200844431

Ion Current)。 至5 0〜3 0 0 t：於He氛圍下加熱矽膠液，於 圖2中，顯示將M/Z値207以一點虛線表示，將M/Z値281 以實線表示，將M/Z値3 5 5以虛線表示之結果。 關於任一之環聚物，都在80〜90 °C左右開始蒸發·氣 化，在22(TC左右放出全部的環量體。因而，加熱溫度係 可作爲100°C〜220°C左右。 另外，藉由加熱至150 °C〜220 °C而可短縮觀察時間， 可效率佳地進行測定。而且，若是設爲比230〜250 °C更高 溫，則再次檢測環聚物。此係可預知：藉由作爲高溫，而 開始矽膠液的分解、和分解生成物的蒸發·氣化。 在表示於第1圖之矽膠液浸變壓器之氣體成分採取容 器1 7，係藉由以加熱器20而加熱已收容於氣體成分採取容 器17的內部之特定量的矽膠液6，使因矽膠液6的熱劣化而 產生的低分子量、低沸點的環狀化合物，蒸發、氣化爲氣 體成分採取容器1 7的內部之矽膠液面上的氣相部分而使氣 體成分形成。 作爲採取特定量的矽膠液的手段，係例如可舉出：將 閥（2 1 a)打開一定時間而採取大略一定量的矽膠液，預先 設置測定已採取的矽膠液的重量之手段。 藉由加熱而蒸發、氣化爲氣體成分採取容器17的內邰 的氣相部分之因矽膠液6的熱劣化而產生的低分子量化合 物的氣體成分，係通過氣體配管18而被送至氣體分析裝置 19，藉由此氣體分析裝置19而僅分析、定量因熱劣化而產 生的低分子量、低沸點之環狀化合物的量。也就是’並非 -12- 200844431 測定因加熱而蒸發之氣體成分全部的量，而僅計測從已蒸 發的氣體成分中之環聚物（3聚物、4聚物、5聚物）的總量 〇 作爲從氣體成分採取容器1 7，取出環狀化合物至氣體 分析裝置1 9的手段，係例如可舉出：流過氮、氦、氬等的 惰性氣體。 另外，以於氣體成分採取容器1 7的內部設置作到可以 加熱器加熱之吸附劑，使已蒸發、氣化爲氣相部分的環狀 化合物之氣體成分暫時吸附之後，加熱吸附劑而將已氣化 的環狀化合物的氣體成分，藉由惰性氣體而導入氣體分析 裝置1 9，亦可有效率地取出環狀化合物。 另外，事先將3聚物、4聚物、5聚物的量、和矽膠液 的引火點等的劣化狀態的特性附上關連，而可根據藉由氣 體分析裝置1 9而得到的結果之劣化診斷。 例如：在藉由氣體分析結果而得到的分析値、或被算 出的環狀化合物之環聚物的量成爲特定値以上的情況，矽 膠液係判定爲劣化。 在本實施例的電性機器用的矽膠液之劣化診斷裝置， 係設置：如第1圖所示的判定裝置3 0、與基準値設定器3 3 、與顯示裝置32、與資料庫31。 然後，矽膠液的劣化診斷，係藉由氣體分析裝置1 9而 將已定量分析之從矽膠液使其蒸發氣化的環狀化合物的氣 體成分之測定値，輸入至判定裝置3 0，在此判定裝置3 0根 據以氣體分析裝置1 9已分析之環狀化合物的氣體成分的測 -13- 200844431 定値（分析値、或被算出的環狀化合物的環聚物的量），進 行與：從基準値設定器3 3輸入之成爲環狀化合物的劣化的 判斷基準之環聚物的基準値的比較，在環狀化合物的測定 値係超過了環聚物的基準値的情況’判斷爲矽膠液係已劣 化之物。 藉由此判定裝置30的矽膠液的劣化判斷狀況，係可從 此判定裝置30輸出而在顯示裝置32使其顯示。 另外，亦可將輸入於判定裝置30之以氣體分析裝置19 已分析的環狀化合物的氣體成分的測定値（分析値、或被 算出的環狀化合物的環聚物的量），經由該判定裝置3 0而 使其顯示於顯示裝置32，在此情況，係可將以氣體分析裝 置1 9分析的環狀化合物的氣體成分的測定値之分析値或從 氣體分析結果算出的環聚物的量，以判定裝置30監視。 另外，矽膠液的劣化，係因爲因應於電性機器的運轉 年數而進行，所以爲了正確地把握此劣化的進行狀況，使 以氣體分析裝置1 9分析的環狀化合物的氣體成分的測定値 ，經由該判定裝置3 0而於資料庫3 1與運轉期間的經過資料 一起輸入而使其先記錄。若如此進行，則如從資料庫3 1將 記憶的過去的資料叫出至前述判定裝置30而使其顯示於顯 示裝置3 2，則成爲可正確地把握因電性機器的運轉年數經 過之矽膠液的劣化狀況的變遷。 在此，關於判斷矽膠液的劣化狀況之矽膠液的性質狀 態，使用第6圖而說明。第6圖係表示被使用於矽膠液浸變 壓器之矽膠液的熱劣化促進試驗的結果之特性圖，個別表 -14- 200844431 示：橫軸爲藉由矽膠液的加熱老化試驗（250 °C x 100小時） 的老化時間、左側的縱軸係矽膠液的引火點、右側的縱軸 係被包含於矽膠液的環聚物的量。 如由第6圖明暸地，表示於矽膠液的引火點的特性曲 線，係在矽膠液爲新品的情況係3 00 °C以上，但在矽膠液 的劣化進展的老化時間經過的同時，引火點下降。 另外，表示被包含於矽膠液的環聚物（3聚物D3、4聚 物D4、5聚物D5)的量之特性曲線，係在矽膠液爲新品的 情況爲少量，但在矽膠液的劣化進展的老化時間經過的同 時急增。 然後，矽膠液的引火點，係若下降得比200 °C低，則 因爲有於電性機器引火的可能性，所以，若是將在此引火 點2 00 °C的環量體的量，例如將3 000，設定爲劣化判斷的 基準値而定量分析砂膠液並測定環聚物的量’則成爲可正 確，而且簡便地判斷矽膠液的劣化狀況。 然後在判定爲矽膠液爲劣化的狀況時，係停止電性機 器的運轉、或在日常的檢查項目確認有無電性機器的異常 、採取矽膠液而更詳細地分析狀態。 將藉由上述判定裝置30而診斷矽膠液的劣化狀況之矽 膠液的狀態，以顯示裝置3 2顯示之監視器畫面的模式圖’ 表示於第3圖。在第3圖係顯示：對於電性機器的運轉時間 而將以氣體分析裝置1 9測定之使矽膠液蒸發的氣體成分的 環聚物的量，以△表示而畫線之物、和爲了判定矽膠液的 劣化而事先適宜設定之環聚物量的基準値的値3〇〇〇(虛線） -15- 200844431 第3圖係模擬在熱劣化促進試驗以高負荷運轉的變壓 器A、與以比較低負荷而運轉的變壓器B之物’橫軸爲將 老化時間換算爲實際運轉年數而顯示。 在求取此特性時，所謂高負荷係將加熱溫度設定爲 270度C、所謂低負荷係將加熱溫度設定爲220度C ’而測 定在個別的時間軸之環聚物的量。 將至相當於現在運轉年數1 0年的點爲止之測定値，以 圓形符號和三角符號畫在圖上。一點虛線’係平滑地連結 變壓器A的測定値之假想線，同樣地，實線爲變壓器B 者。 這些假想線的延長與設定値交叉之點係成爲個別的變 壓器的矽膠液的使用界限。關於變壓器B，係可推定爲如 以L所示般地，有約7年的剩餘壽命。 在實際的變壓器，因爲如繼續進行環聚物的測定而先 保存該資料，則可求出如第3圖般的特性，所以成爲可從 連結複數的實測資料的各實測値之假想線來預測矽膠液的 交換時期。 然後，按照顯示於顯示裝置3 2的監視器畫面之砂膠液 的劣化程度，在定期檢查時等，停止電性機器時，以交換 矽膠液的一部分或全部而成爲可將電性機器之變壓器的故 障防患於未然。 另外，在診斷矽膠液的劣化時，藉由一般周知矽膠液 的劣化的手段，例如：將以判定裝置3 〇判定之矽膠液的劣 -16- 200844431 化判斷顯示於顯示裝置3 2的監視器畫面，而可容易地進行 管理。 例如：在矽膠液的環聚物量係超過了事先設定的特定 値的情況’判斷爲矽膠液已劣化而使其顯示於顯示裝置3 2 的監視圖畫面。 電性機器的矽膠液的劣化確認頻率爲一週一次、一月 一次等。因而可使前述判定裝置3 0定期運轉而在每個特定 時間進行劣化的判定。 另外，於前述判定裝置3 0，係以設置：將氣體成分採 取容器17及氣體分析裝置19的運轉操作、進行矽膠液的供 給之幫浦或閥2 1 a的操作、及加熱矽膠液的加熱器20的操 作，加以各別控制之控制裝置般地構成，藉由來自判定裝 置3 0的操作指令而使未圖示的幫浦以特定的周期作動而將 槽1內的矽膠液6採取至氣體成分採取容器17的同時，讓此 氣體成分採取容器17的加熱器20入熱而開始矽膠液6的加 熱，而且使氣體分析裝置19作動。 首先，藉由來自判定裝置3 0的操作指令而開放閥2 1 a ，從與槽1連接的採取配管1 6a採取槽1內的矽膠液6，在 關閉閥2 1 a之後作動加熱器20，加熱被採取至氣體成分採 取容器1 7的矽膠液6而使被含有於矽膠液中的環狀化合物 蒸發氣化，將此已蒸發氣化的環狀化合物在氣體分析裝置 19進行定量分析。 _ 然後，使在氣體分析裝置19分析的環狀化合物的分析 値或根據此環狀化合物的分析値而以判定裝置30判斷的矽 200844431 膠液的劣化狀況顯示於顯示裝置32。 以氣體分析裝置1 9分析環聚物量之後，藉由來自判定 裝置30的指令而將設置於氣體成分採取容器17的加熱器20 加以停止，淨化殘留於分析裝置等的成分。矽膠液6係因 爲分解物成爲少之物，所以不排出至系外，而回到槽1內 亦佳。另外，被測定的矽膠液6的量係因爲少量（例如：5 0 ml)，所以廢棄亦可。 另外，藉由一台的氣體分析裝置、判定裝置，而亦可 監視複數台的變壓器等的電性機器。 按照上述而矽膠液6的劣化的確認頻率，係因爲爲一 周一次或一月一次等，所以對於一台的分析裝置，作爲具 有數台的電性機器、和具有配管的切換裝置、電性機器用 的矽膠液的劣化診斷系統亦佳。 藉由複數台的電性機器，可採取個別的矽膠液6，把 握各電性機器的矽膠液的劣化狀態。 使用於一次的判定之矽膠液6的採取，係若矽膠液多 則可得到的氣體的定量爲容易、若少則矽膠液的加熱成爲 容易。 矽膠液6的採取係作爲1〜50ml爲理想，在1〜5ml左右 亦可充分的測定。殘留在劣化判定後之氣體成分採取容器 1 7的矽膠液6，係因爲不具有下降引火點之低分子量的化 合物，所以可回到槽1而再利用。 此時，設置將矽膠液6回流到槽1的回流配管、和於該 配管中使矽膠液6環流的幫浦爲理想。 -18- 200844431 幫浦係可藉由上述的判定裝置30而控制。而且，在判 定了劣化之後的矽膠液6，係廢棄，並按照必要而補充之 構成亦佳。 如藉由上述的構成之注入矽膠液變壓器，則因爲將： 藉由在變壓器的運轉中被收容於槽1的內部的絕緣·冷卻 媒體的矽膠液6之熱劣化而生成而溶解於矽膠液6中的環狀 化合物，藉由加熱矽膠液6而使之蒸發·氣化爲矽膠液6的 液面上的氣相部分而作爲氣體而進行分析般地進行，所以 藉由矽膠液6的熱劣化而產生的環狀化合物係因爲在現場 可效率佳、簡便地定量，所以可容易地謀求矽膠液浸變壓 器之預防保全。 被使用於矽膠液浸變壓器之絕緣·冷卻媒體的矽膠液 6，係因爲：在槽1與冷卻器8之間，經由連接於兩者的冷 卻配管9a、9b而循環，將在冷卻器8冷卻的矽膠液6，供 給於設置於槽1的內部的鐵心2、內側捲線3和外側捲線4的 捲線等而冷卻這些機器之物’所以矽膠液6的黏度低比較 理想，特別是在25°C的動黏度係數爲55mm2/s以下者爲理 想。 一般而言，砂膠液6的引火點係相依於該分子量’另 外，分子量越小、矽膠液6的黏度變得越低。因而’可預 知：黏度越低則矽膠液6的引火點係越變低’因該熱分解 之低分子量、低沸點的分解物的生成物係變得越多。 另外，在謀求：變壓器的防火性的提高、或是將運轉 溫度變高之機器的緊緻化等之下’矽膠液6係難燃性者爲 -19- 200844431 理想，特別是引火點超過2 5 0 °C者爲理想。 因而，作爲被使用於矽膠液浸變壓器之絕縁·冷卻媒 體的矽膠液6，而引火點爲超過250 °C，而且，在25 °C的動 黏度係數爲55mm2/s以下的矽膠液6爲有效。 而且，於本實施例的矽膠液6，係作到加入在鑛油浸 變壓器被使用的帶電防止劑等的添加劑亦佳。 如藉由本實施例，則因爲將由作爲矽膠液浸電性機器 的絕緣·冷卻媒體而使用的矽膠液之熱劣化而產生的低分 子量、低沸點的環狀化合物，在現場（on-site)可效率佳而 且簡便地測定，所以可實現：可正確而且簡便地診斷作爲 矽膠液浸電性機器的絕緣·冷卻媒體而使用的矽膠液的熱 劣化之，電性機器用矽膠液之劣化診斷裝置以及電性機器 用矽膠液之劣化診斷方法。 [實施例2] 接著使用第4圖而說明本發明的其他實施例的矽膠液 浸變壓器用之矽膠液的劣化診斷裝置的構成。在表示於第 4圖的本實施例之矽膠液浸變壓器之變壓器，係成爲：氣 體成分採取容器1 7爲經由與設置於冷卻器8的下部的冷卻 配管9 b連通之配管1 6 a而配設的構成。 因爲使採取此矽膠液6的配管1 6a，以不直接連通於槽 1而連通於冷卻配管9b的方式設置’所以可簡便地進行配 管1 6 a的配設。 表示於第4圖之本實施例的矽膠液浸變壓器用的矽膠 -20- 200844431 液之劣化診斷裝置的構成，係因爲與表示於第1圖之先前 的實施例1的矽膠液浸變壓器用的矽膠液之劣化診斷裝置 基本上的構成爲相同，所以省略於兩者共通的構成之說明 〇 另外，將在第4圖之因本實施例的矽膠液浸變壓器， 在運轉中因絕緣·冷卻媒體的矽膠液6之熱劣化而產生的 低分子量、低沸點的環狀化合物，在現場進行分析·定量 的作法，亦與表示於第1圖之先前的實施例1相同，所以省 略在此的說明。 藉由上述之本實施例的矽膠液浸變壓器用的矽膠液之 劣化診斷裝置，亦與記載於第1圖之先前的實施例同樣地 ，因爲將由作爲矽膠液浸電性機器的絕緣·冷卻媒體而使 用的矽膠液之熱劣化而產生的低分子量、低沸點的環狀化 合物，在現場（on-site)可效率佳而簡便地測定，所以可實 現：可正確而且簡便地診斷作爲矽膠液浸電性機器的絕緣 •冷卻媒體而使用的矽膠液的熱劣化之，電性機器用矽膠 液之劣化診斷裝置以及電性機器用矽膠液之劣化診斷方法 [實施例3] 於第5圖係表示爲本發明的更其他實施例的電性機器 用的矽膠液之劣化診斷裝置。在本例係使矽膠液6循環於 分析裝置內的例子。在本實施例，係將矽膠液6的採取口 作爲槽本體1、將矽膠液6的放出口作爲冷卻器8的配管9b -21 - 200844431 。用以矽膠液6的循環之幫浦28係設置於配管16a ° 開放設置於配管16a的閥21a、設置於配管16b的閥 2 1b，而在連通至氣體成分採取容器17的配管使矽膠液6循 環，並在此氣體成分採取容器1 7的內部的矽膠液，替換了 於測定時使用之已採取的特定量的矽膠液6之時間點，關 閉閥2 1 a、2 1 b，使氣體成分採取容器1 7內的特定量的矽膠 液6，在設置於氣體成分採取容器17的加熱器20加熱蒸發 而採取氣體成分。 接著，將在氣體成分採取容器1 7已採取的氣體成分， 以氣體分析裝置1 9分析而測定氣體成分中的環聚物量。然 後，根據在此氣體分析裝置1 9分析之氣體成分的測定値（ 分析値、或算出的環狀化合物的環聚物的量），進行與從 基準値設定器3 3輸入之成爲環狀化合物的劣化的判斷基準 之環聚物的基準値的比較，在環狀化合物的測定値係超過 了環聚物的基準値的情況，判斷爲矽膠液已劣化。 藉由此判定裝置3 0所致的矽膠液的劣化判斷狀況，係 此判疋裝置3 0輸出而在顯不裝置3 2顯示。 另外’如能作到將輸入於判定裝置3 0之以氣體分析裝 置19已分析的環狀化合物的氣體成分的測定値（分析値、 或被算出的環狀化合物的環聚物的量），經由該判定裝置 3 〇而於顯示裝置3 2使其顯示，則在此情況，係可將以氣體 为析置1 9分析的環狀化合物的氣體成分的測定値之分析 値或f皮热體分析結果算出的環聚物的量，以判定裝置3 〇臣七 視。 -22- 200844431 測定後的矽膠液6，係因爲僅環聚物減少’所以可開 放閥21a、21b而回到槽1。 另外，即使從冷卻配管9b採取矽膠液6也沒有關係’ 但爲了減輕分析時的加熱，所以從冷卻配管9a、或是從槽 1本體的上部採取者爲有效率。 另外，冷卻配管9 a、9 b係爲了矽膠液6的流速快’所 以藉由將矽膠液6的放出口作爲配管而產生循環，可省略 幫浦的一部分而爲理想。 而且，在本實施例，係附有告知矽膠液的劣化診斷裝 置的診斷結果之機能。因爲不僅顯示以氣體分析裝置1 9所 分析的環狀化合物的氣體成分之測定値（環狀化合物的環 聚物的量），而且在根據環狀化合物的氣體成分的測定値 並藉由在判定裝置3 0的比較運算而超過成爲劣化的判斷基 準之環聚物的基準値的情況，判斷爲矽膠液已劣化，而將 此矽膠液的劣化判斷結果顯示於顯示裝置3 2，所以可將爲 在氣體分析裝置1 9已分析的環狀化合物的氣體成分的測定 値之分析値、或矽膠液的劣化診斷裝置的診斷結果，以此 判定裝置30監視。 管理者，係可藉由本實施例而確認矽膠液6的劣化狀 態，進行機器的管理。例如具備：在環聚物的放出量係超 過了事先設定的特定値的情況，判斷爲矽膠液6已劣化而 發出警報的警報裝置等亦佳。 例如：作爲輸入至基準値設定器3 3的基準値，係藉由 已劣化的矽膠液而得到的測定値、或如先硏究電性傳導性 -23- 200844431 或著火溫度等的特性而設定亦佳。 而且，閥或警報裝置係可採用適宜周知之物，但在電 源停止時開放閥、警報成爲ON者爲理想。 如藉由本實施例，則因爲將由作爲矽膠液浸電性機器 的絕緣·冷卻媒體而使用的矽膠液之熱劣化而產生的低分 子量、低沸點的環狀化合物，在現場（on-site)可效率佳而 且簡便地測定，所以可實現：可正確而且簡便地診斷作爲 矽膠液浸電性機器的絕緣·冷卻媒體而使用的矽膠液的熱 劣化之，電性機器用矽膠液之劣化診斷裝置以及電性機器 用矽膠液之劣化診斷方法。 接著，說明關於在：具備了表示於第1圖、第4圖、第 5圖的矽膠液的劣化診斷裝置之矽膠液浸電性機器的劣化 診斷之運轉形式的一例。由矽膠液的劣化診斷裝置所致的 診斷，係可以一週一次或一月一次等的設定之頻率、或是 恆常反覆進行。 以下，說明使用了每週期進行之矽膠液的劣化診斷裝 置的診斷例。矽膠液的劣化診斷裝置的運轉，係主要是可 分爲測定準備、測定、清掃、恒常狀態的4階段。 -24- 200844431 表1 用以診斷劣化的運轉內容 閥 (V 卜 V2) 加熱器 (H) 時間 測定準備 配管中的矽膠液的替換 開 OFF lOmin 樣本採取、測定 將一定量的矽膠液中的環狀 化合物加熱而抽出、測定量 閉 ON lOmin 清掃 將測定後的矽膠液排出至系 外，或是回流至槽內 閉 OFF 15min 恒常時 (待機時） 停止 閉 OFF 特定期間 而且，於上述的表1的各階段必要的時間，係藉由配 管的構成、矽膠液的檢查頻率、或矽膠液的使用期間等而 可適宜調整。另外，在每次一定時間經過而進行測定的情 況，亦可藉由將複數台的電性機器與一台的分析裝置，以 配管連接，切換配管的流路而進行各電性機器的監視。 在矽膠液6的測定準備階段，係藉由來自判定裝置3 0 的操作指令而開放幫浦、閥，使與槽1連接的採取配管、 或採取矽膠液6的氣體成分採取容器17中的矽膠液6循環。 在矽膠液6的測定階段，係藉由來自判定裝置3 0的操 作指令而關閉幫浦、閥，作動加熱器20，而加熱於氣體成 分採取容器1 7已採取一定量之矽膠液6，而將已蒸發的環 狀化合物的氣體成分，以氣體分析裝置1 9進行分析，根據 已分析的環狀化合物的氣體成分的測定値而以判定裝置3 0 判斷矽膠液的劣化狀況。 在清掃階段，係藉由來自判定裝置30的操作指令而停 -25- 200844431 止加熱器2 0 ’淨化、除去殘留於分析裝置等的成分、或矽 膠液。在進行了矽膠液的劣化診斷之後的矽膠液係因爲環 聚物等被除去，分解物成爲少之物，所以不排出至系外， 而回到槽1內亦佳。另外，被測定的矽膠液6的量係因爲少 量（例如：1〜5 Oml左右），所以廢棄亦可。 根據於矽膠液的測定時已檢測的矽膠液的資訊，進行 :藉由來自判定裝置3 0的操作指令而對管理者告知矽膠液 6的劣化的手段、或停止矽膠液浸電性機器之運轉的手段 之控制，成爲可有效率地防止機器的異常而謀求預防保全 〇 如適用對於上述之本實施例的矽膠液浸電性機器的矽 膠液之劣化診斷裝置的運轉模式，則因爲將由作爲矽膠液 浸電性機器的絕緣·冷卻媒體而使用的矽膠液之熱劣化而 產生的低分子量、低沸點的環狀化合物，在現場（on-site) 可效率佳而簡便地測定，所以可實現：可正確而且簡便地 診斷作爲矽膠液浸電性機器的絕緣·冷卻媒體而使用的矽 膠液的熱劣化之，電性機器用矽膠液之劣化診斷裝置以及 電性機器用矽膠液之劣化診斷方法。 【圖式簡單說明】 第1圖係表示爲本發明的一實施例的矽膠液浸變壓器 之劣化診斷裝置的構成之模式圖。 第2圖爲表示矽膠液的加熱溫度與環聚物的離子強度 的關係之特性圖。 -26- 200844431 第3圖爲設置於第1圖的實施例之劣化診斷裝置的監示 器畫面的模式圖。 第4圖係表示爲本發明的其他實施例的矽膠液浸變壓 器之劣化診斷裝置的構成之模式圖。 第5圖係表示爲本發明的更其他實施例，使砂膠液循 環於分析裝置內的砂膠液浸變壓器之劣化診斷裝置的構成 之模式圖。 第6圖爲表示矽膠液的熱劣化之促進試驗結果的特性 圖。 【主要元件符號說明】 1 :槽 2 ··鐵心 3 :內側捲線 4 :外側捲線 5 :絕緣筒 6 :矽膠液 7 :氮氣氣體 8 :冷卻器 9a :冷卻配管 9b :冷卻配管 l〇a :固定零件 l〇b :固定零件 1 1 :絕緣物 -27- 200844431 1 2 :絕緣物 13 :絕緣物 1 4 :絕緣物 1 5 :冷卻用之液導入部 16 :配管 16a :採取配管 16b :配管 1 7 :氣體成分採取容器 1 8 :氣體配管 1 9 :氣體分析裝置 20 :加熱器 2 1 a :閥 2 1b :閥 28 :幫浦 3 0 :判定裝置 3 1 :資料庫 3 2 :顯示裝置 3 3 :基準値設定器 -28

Claims (1)

1. 200844431 十、申請專利範圍 1 . 一種電性機器用的矽膠液之劣化診斷裝置，其特徵 爲具備：電性機器、和將此電性裝置收容於內部的槽、和 貯藏於前述槽內而絕緣·冷卻前述電性裝置之矽膠液、和 將前述槽內的矽膠液的一部分採取至該槽的外部之採取配 管、和加熱以前述採取配管而採取的矽膠液而使含有於矽 膠液中的環狀化合物蒸發氣化之氣體成分採取容器、和將 在前述氣體成分採取容器已蒸發氣化之環狀化合物進行定 量分析之氣體分析裝置、和根據在前述氣體分析裝置進行 分析的環狀化合物的分析値而判斷矽膠液的劣化狀況之判 定裝置、和顯示在前述氣體分析裝置已進行分析的環狀化 合物的分析値、以及/又或是在前述判定裝置已判斷的矽 膠液的劣化狀況之顯示裝置。 2 .如申請專利範圍第1項所記載的電性機器用的矽膠 液之劣化診斷裝置，其中，前述氣體成分採取容器係具有 將已採取的矽膠液以100〜220°C加熱的機能。 3 ·如申請專利範圍第1項所記載的電性機器用的矽膠 液之劣化診斷裝置，其中，具備：根據以前述氣體分析裝 置已分析的環狀化合物之分析値與成爲劣化的判斷基準之 基準値的比較而判定矽膠液的劣化狀況之判定裝置。 4 .如申請專利範圍第1項所記載的電性機器用的矽膠 液之劣化診斷裝置，其中，前述電性機器爲變壓器、電抗 器（reactor)、電壓調整器、電容器、阻抗器之任一個。 5 ·如申請專利範圍第1項所記載的電性機器用的矽膠 -29- 200844431 液之劣化診斷裝置，其中，具備：將殘留於前述氣體成分 採取容器的矽膠液，從此氣體成分採取容器回流於前述槽 之回流配管、與設置於前述回流配管而將矽膠液送給至槽 的幫浦。 6·如申請專利範圍第5項所記載的電性機器用的矽膠 液之劣化診斷裝置，其中，設置了對前述幫浦的作動或停 止的操作、在前述幫浦的停止時，在前述氣體成分採取容 器加熱矽膠液而使環狀化合物蒸發氣化之操作、以及由前 述氣體分析裝置之定量分析環狀化合物之操作作控制的控 制裝置。 7.如申請專利範圍第1項所記載的電性機器用的矽膠 液之劣化診斷裝置，其中，具備冷卻前述槽內的矽膠液之 冷卻器，配設連絡前述槽與冷卻器之間而於兩者間使矽膠 液循環之冷卻配管，採取矽膠液的前述採取配管被連通於 此冷卻配管。 8 .如申請專利範圍第1項所記載的電性機器用的矽膠 液之劣化診斷裝置，·其中，前述矽膠液係引火點（flash point)爲250 °C以上，而且，在25°C的動黏度係數（coefficent of kinematic vi sco s ity)爲 5 5 mm2/s 以下 ° 9.一種電性機器用的矽膠液之劣化診斷方法，係被收 容於槽的內部，藉由貯藏於該槽內的矽膠液而被絕緣而冷 卻，其特徵爲：將前述槽內的矽膠液之一部分通過採取配 管而採取至該槽的外部，將此已採取之矽膠液供給於氣體 成分採取容器，加熱該氣體成分採取容器而使被含有於矽 -30- 200844431 膠液中的環狀化合物蒸發氣化，將此已蒸發氣化的環狀化 合物供給於氣體分析裝置而以該氣體分析裝置進行定量分 析’根據以該氣體分析裝置已分析的環狀化合物之分析値 而以判定裝置判斷矽膠液的劣化狀況，將以此氣體分析裝 置已分析的環狀化合物之分析値以及/又或是以判定裝置 已判斷之矽膠液的劣化狀況，顯示於顯示裝置。 10·如申請專利範圍第9項所記載的電性機器用的矽膠 液之劣化診斷方法，其中，藉由前述氣體成分採取容器而 矽膠液係以100〜220 °C被加熱。 1 1 ·如申請專利範圍第9項所記載的電性機器用的矽膠 液之劣化診斷方法，其中，由前述氣體分析裝置之矽膠液 的劣化狀況之診斷，係根據以氣體分析裝置已分析的環狀 化合物之分析値與成爲劣化的判斷基準之基準値的比較而 判定劣化狀況。 1 2 ·如申請專利範圍第9項所記載的電性機器用的矽膠 液之劣化診斷方法，其中，前述電性機器爲變壓器、電抗 器（reactor)、電壓調整器、電容器、阻抗器之任一個。 1 3 ·如申請專利範圍第9項所記載的電性機器用的矽 膠液之劣化診斷方法，其中，作爲前述矽膠液，係使用： 引火點（flash point)爲25 0°C以上，而且，在25°C的動黏 度係數（coefficent of kinematic viscosity)爲 55mm2/s 以下 之矽膠液。 -31 -