報告書番号

GD25001

タイトル（和文）

エステル系絶縁油入変圧器の保守管理手法の検討－その１：天然エステル入変圧器の油中ガス分析による部分放電異常診断法－

タイトル（英文）

A Study of Maintenance Management of Ester Immersed Transformers-Part 1: Fault Diagnosis of Natural Ester Immersed Transformers under Partial Discharge by Dissolved Gas Analysis-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
環境性や火災安全性の観点から，電力用油入変圧器として鉱油を使用した変圧器（鉱油入変圧器）に代わり，エステル系絶縁油注1）を使用した変圧器（エステル入変圧器）の導入が進んでいる。鉱油とエステル系絶縁油では変圧器の内部異常で生じる分解ガスの種類や濃度が異なる可能性があり，鉱油入変圧器における従来の油中ガス分析の診断基準注2）がエステル入変圧器に適用できないことが懸念される。このため，電気協同研究会が示す油中ガス分析による内部異常診断法（電協研法注2））についてエステル入変圧器への適用可否を検証する必要がある。

目　　的
変圧器の内部異常のうち部分放電異常を対象とし，これを模擬した実験により天然エステル注3）を対象とした分解ガスデータを取得する。天然エステル入変圧器の部分放電異常診断法の確立に向け，取得した分解ガスデータを用いて天然エステル入変圧器への電協研法の適用可否を検証する。

主な成果
1. 部分放電異常時の天然エステル分解ガスデータの取得
針-平板電極を取り付けた試料容器（図1）を用いて天然エステル（菜種油，大豆油注3））中および鉱油中で部分放電を発生させ，分解ガスの発生量および発生比率を測定した。天然エステルでも鉱油と同様に部分放電により水素やアセチレンが主に発生することを確認し，また一酸化炭素が多く発生することを明らかにした（図2）。
2. 天然エステル入変圧器の部分放電異常の診断における電協研法の適用検証
取得した分解ガスデータを用いて天然エステル入変圧器の部分放電異常の診断における電協研法の適用可否を検証した（表1）。天然エステルでは部分放電により一酸化炭素が多く発生するため，これを指標とした診断法が適用できない可能性が示唆された。また，天然エステルと鉱油の分解ガスデータはガスパターン注4）（図3）や異常診断図注5）（図4）で部分放電に分類され，これらの診断法が天然エステル入変圧器の部分放電異常の診断に有用であり，従来の診断基準がそのまま適用できることを明らかにした注6）。

注1）変圧器用絶縁油である天然エステル，合成エステル，植物由来エステルをエステル系絶縁油とよぶ。
注2）電気協同研究第54巻第5号「油入変圧器の保守管理手法」，第65巻第1号「電力用変圧器改修ガイドライン」では変圧器の内部異常を模擬した実験や実変圧器の油中ガス分析データ等に基づき，鉱油入変圧器の異常程度や異常様相の診断する手法を定めており，ガスレベル判定基準，ガスパターンによる診断法，異常診断図による診断法，特定ガスによる診断法等が整理されている。
注3）国内のエステル入変圧器としては天然エステルを適用したものが多く導入されており，本報告では国内で主に流通している菜種油と大豆油を対象とした。
注4）ガスパターンによる診断法では縦軸に最大のガス発生量を1としたときの分解ガス成分の比をプロットし，パターン図の形状から異常様相を診断する。水素やアセチレンが最も多く発生している場合に部分放電異常が疑われる。
注5）異常診断図による診断法では過熱異常の特徴ガスであるエタン，エチレンと放電異常の特徴ガスであるアセチレンの発生比率を組み合わせた診断図を用いて異常様相を診断する。
注6）他機関により過熱やアーク放電による天然エステルの分解ガスデータが報告されており，ガスパターンや異常診断図（図4）で各異常に分類されることを確認し，同診断法の有用性を確認した。

概要 （英文）

Ester has different chemical composition compared to mineral oil, so that the gas species and concentrations generated under faults in ester-immersed transformers may differ from those generated in mineral oil-immersed transformers, affecting the interpretation of dissolved gas analysis (DGA) results. In this study, experiments simulating a partial discharge (PD) fault in transformers are conducted to obtain the DGA characteristics of natural esters. The experimental results show that H2, and C2H2, are commonly generated from natural esters and mineral oil under PD. In addition, based on the obtained DGA results, we verify whether the conventional diagnostic criteria for mineral oil-immersed transformers can be applied to the diagnosis of PD faults in natural ester-immersed transformers. As a result, the conventional diagnostic criteria based on the gas species and concentrations are useful for the diagnosis of PD faults in natural ester-immersed transformers.

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