油式変圧器試験ではどのパラメータが試験されますか?

2026-05-09 0 メッセージを残してください

油式変圧器は電力システムにおける重要な資産です。安全、効率的、確実に動作することを確認するには、工場および試運転時、さらには耐用年数全体にわたって、一連の厳格なテストを実行する必要があります。これらのテストでは、電気的強度、機械的完全性、熱的性能、絶縁油の状態を検証します。

以下では、主要なパラメータをテストカテゴリごとに説明します。

パート 1: 日常テスト (すべての変圧器で実行)

これらのテストは、基本的な製造品質を確認するために、工場から出荷される前に各ユニットに対して実施されます。

1. 巻線抵抗の測定

このパラメータは DC 抵抗を測定します。各相巻線 (一次巻線と二次巻線の両方) の抵抗を測定することで、エンジニアは接続の緩み、より線の断線、タップ切換器の位置の誤り、または重大な位相の不均衡を検出できます。許容可能な値は、フェーズ全体でバランスが取れており (通常は 2% 以内)、設計計算と一致している必要があります。

2. 電圧比と位相ずれ

このパラメータは巻数比を検証します。一次巻線に電圧を印加し、二次側の誘起電圧を測定します。巻線間の位相角もチェックされます。これにより、トランスが正しい出力電圧と位相関係を生成することが保証されます (Dyn11 など)。通常、誤差は ±0.5% 以内であることが必要です。

3. 無負荷損失と励磁電流

無負荷損失（コアロス）は、コア内のヒステリシスと渦電流によって発生します。励磁電流はコアを磁化するために必要な電流です。これらのパラメータを測定すると、積層の短絡や組み立て不良などのコア欠陥を検出するのに役立ちます。過度の無負荷損失は、変圧器が継続的に大量のエネルギーを浪費することを意味します。

4. 負荷損失とインピーダンス電圧

負荷損失（銅損）は、巻線に流れる電流によって発生する熱です。インピーダンス電圧は、変圧器の電圧調整と故障電流の大きさを決定します。これらを測定するには、二次側を短絡し、定格電流が流れるまで一次側の電圧を上げます。

5. 絶縁抵抗（メガーテスト）

このパラメータは、巻線間および巻線からアースまで (コアとタンク) の間の DC 抵抗を測定します。高い絶縁抵抗 (通常、新しい変圧器の場合は >1,000 MΩ) は、絶縁システムが乾燥し、清潔で、無傷であることを示します。抵抗が低い場合は、通常、湿気の侵入または汚染を示唆します。

6. 絶縁耐力（耐電圧試験）

このパラメータは、絶縁体が破壊することなくどの程度の過電圧に耐えられるかを検証します。一般的な形式は 2 つあります。

別電源 AC 耐力: 主絶縁 (巻線とアース間および巻線間) をテストします。

誘導AC耐力: 巻線間および層間の絶縁をテストします。

試験中にフラッシュオーバーや故障が発生しなくても合格します。

パート 2: 型式試験 (設計検証)

これらのテストは、設計がすべての標準要件を満たしていることを証明するために、各設計のプロトタイプに対して実行されます。

1. 温度上昇限界

このパラメータは、定格負荷時の巻線の定常状態温度 (抵抗変化法によって計算) とトップオイルを測定します。温度は変圧器の寿命に影響を与える最も重要な要素であり、定格より 6℃上昇するごとに絶縁寿命が半減します。規格では通常、巻線温度上昇が 65K (クラス A 絶縁の場合) を超えないようにする必要があります。

2. 雷インパルス耐電圧

このパラメータは、1.2/50 μs の電圧波形を使用して、接続された回線への落雷をシミュレートします。絶縁体が大気中の過電圧に耐えられるかどうかをテストするために、高いインパルス電圧が印加されます。これは落雷による突然の変圧器の故障を防ぐための重要な試験です。

3. 短絡耐量

このパラメータは、外部短絡時に発生する巨大な電磁力に巻線が変形したりずれたりすることなく抵抗できるかどうかを検証します。試験後は巻線抵抗とリアクタンスの変化を確認し、周波数応答解析により機械的損傷がないことを確認します。

パート 3: 特別なテスト (顧客またはアプリケーション固有)

これらのテストは、大型または重要な変圧器など、さらなる信頼性が必要な場合に実行されます。

1. 部分放電レベル (PD)

このパラメータは、絶縁空隙内または界面での微小な放電を測定し、ピコクーロン (pC) で表します。部分放電は絶縁劣化の早期警告サインです。新しい変圧器の場合、通常、PD レベルは定格電圧の 1.5 倍で 10 pC 未満である必要があります。 PD レベルが低いということは、絶縁体に気泡や汚染物質がないことを意味します。

2. 誘電正接（tanδ）と静電容量

Tan δ (損失角) は、断熱材内でどれだけのエネルギーが失われるかを反映します。静電容量は絶縁システムの幾何学的構造を反映します。どちらのパラメータも湿気や経年劣化に非常に敏感です。 Tan δ 値の上昇は、断熱材が湿っているか炭化している可能性があることを示します。

3. 周波数応答解析 (FRA)

このパラメータは、周波数範囲 (通常は 20 Hz ～ 2 MHz) にわたる変圧器のインピーダンスの「指紋」を記録します。 FRA は、輸送時の衝撃や短絡力によって引き起こされる巻線の機械的な動きに非常に敏感です。工場トレースと現場トレースを比較して、トレースの相関性が高い (98% 以上) ままであれば、巻線構造が変化していないことが証明されます。

4. 零相インピーダンス

このパラメータは、零相電流 (地絡電流) に対する変圧器の抵抗を測定します。これは、確実に接地された中性点システムにおける単相地絡電流の大きさを決定し、保護リレー設定に不可欠な入力です。

パート 4: 絶縁油試験パラメータ (油式変圧器にとって重要)

オイルは絶縁体と冷却剤の両方として機能するため、その物理的、化学的、電気的特性は重要です。

1. 降伏電圧 (BDV)

これは、オイルの最も直接的な電気強度の指標です。油サンプルを 2 つの電極間に設定されたギャップ (通常 2.5 mm) で置き、絶縁破壊が起こるまで電圧を上げます。通常、新しいオイルには少なくとも 60 kV の BDV が必要です。 BDV が低い場合は、オイルに水分または導電性粒子が含まれていることを示します。

2. 水分含有量

絶縁油にとって水分は大敵です。破壊電圧が大幅に低下し、セルロース絶縁体の劣化が促進されます。新しいオイルでは、水分含有量が非常に低く、通常は 10 ppm 未満である必要があります。

3. 酸価（中和価）

このパラメータは、オイル中の酸性化合物の濃度を測定します。オイルが古くなると、酸価が上昇します。酸価が高いと金属部品が腐食し、絶縁劣化が促進される可能性があります。

4. 溶存ガス分析 (DGA)

これは最も強力な診断ツールの 1 つです。主要な溶存ガスである水素 (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) の濃度と比率を測定することで、エンジニアは隠れた内部欠陥を特定できます。例えば：

アセチレン検出 → アーキング放電。

エチレン主体 → 高温ホットスポット。

水素の急激な上昇→部分放電。

5. 界面張力 (IFT)

このパラメータは、オイル中の極性汚染物質または老化副産物の存在を反映します。新しいオイルは比較的高い界面張力を持っています。オイルが古くなったり、汚れたりすると、IFT 値は減少します。

6. 引火点と流動点