変圧器のメンテナンス–電力変圧器のメンテナンス、診断、監視

電源変圧器のメンテナンス–変圧器の診断と監視

はじめに

可動部品や回転部品のない変圧器の静的機械であるため、非常に信頼性の高い機械であり、適切に保守されていれば、40年間持続できます。 以上。また、オーブンでストレスをかけたときにつまずいたり吹き飛んだりしません （極端な条件下を除く）、変圧器は頻繁に過負荷になり、その容量をはるかに超えて動作することが許可されます 。

ただし、電気設備の使用と経年劣化 、他の設備と同様に、電気機器の通常の劣化の原因です。 加速できます 敵対的な環境、過負荷、または厳しいデューティサイクルなどの要因による 。

劣化のその他の原因 負荷の変更/追加、回路の変更、保護装置の不適切な設定/選択、電圧条件の変更などが考えられます。 。

ただし、機器の故障は避けられません チェックおよび予防保守プログラムの場合 確立されます。

定期的な予防保守プログラムの確立 機器の故障のリスクと、その故障の結果として生じる問題、潜在的な障害の検出を最小限に抑えることができます およびトラブルシューティングの最初のステップ 。

電源トランスの目視検査

電源トランスに最も頻繁に注意が向けられるのは、目視検査です。 、これには主に変圧器の一般的な外部状態と冷却システムのチェックが含まれます。 。

電源トランスは定期的に検査して、問題を早期に検出し、大規模な修理が必要になる前に修正できるようにする必要があります 。

検査 日常的に行われます 、通常は週に1回 、ただし、周波数は会社ごとに、また変圧器間で異なる場合があります 。たとえば、問題が発生していると信じる理由がある場合は、変圧器をより頻繁にチェックすることができます。

表1は、一般的な外部状態と冷却システムを制御するために必要な目視検査の種類を示しています。 。

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表1-変圧器の目視検査

トランスフォーマーの診断と監視

変圧器の監視とは、データの解釈ではなく、変圧器の完全性に関する適切なデータの収集に重点を置いたオンライン測定技術を指します。

変圧器の監視手法は、使用するセンサー、測定される変圧器のパラメーター、および適用される測定手法によって異なります。監視装置は通常、変圧器に恒久的に取り付けられているため、信頼性が高く安価である必要があります。

ワインディングおよびオンロードタップチェンジャー （ OLTC ）失敗 支配する;したがって、ほとんどの監視手法の焦点は、巻線およびタップ切換器の状態を評価するために使用できるパラメータからデータを収集することです。

オイル中の溶存ガスと部分排出 （ PD ）は、巻線と絶縁状態に関連して監視される一般的なパラメータです。 。

温度とバイブレーション モニタリングは、一般的にOLTC状態を評価するために使用されます 。

図1は、油浸変圧器の故障の統計分布を示しています。

図1-油浸変圧器の故障の統計分布

巻線と絶縁の監視に使用される一般的なパラメータ ステータスはPD および油中の溶存ガス; OLTCの監視に関するもの 温度と振動 使用されます。

メインの監視ユニット 変圧器の診断に使用されるものは次のとおりです。

• 油温監視ユニット。
• オイルレベル監視センサー。
• 油中ガス監視ユニット。
• OLTC動作監視センサー。
• 過負荷監視ユニット。

監視センサーとユニットからのデータ デジタルおよびアナログ信号に変換されます リアルタイムベースのコミュニケーションを確立します マンマシンインターフェースとデータ記録 。

溶存ガスインオイル分析 は、変圧器の動作における問題を特定するための効果的な診断ツールです。

ただし、この分析は通常、オフポストで実行され、高度な（通常は高価な）機器を使用してガス含有量を決定します。 。

サンプリング間隔が長いために初期障害を見逃すリスクを減らすために、変圧器内で観測されたガスの種類と濃度の変化に関する警告を提供する監視技術が開発されています。従来の溶存油中ガス分析 警告が発行された後に実行されます。いくつかの変圧器ガス および対応するソース 表2にリストされています。

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表2–変圧器のガスと発生源

絶縁油に溶解したガスを抽出する 主変圧器の測定と6つのガス成分の量の測定 低レベル 、局所的な過熱または部分的な放電を検出することが可能です ユニット アナライザーデータによって異なります 事故が発生する前に防止する 。

予防保守措置のスケジュールと変圧器の検査

メンテナンスの頻度は、機器の信頼性要件とメーカーのマニュアルおよび推奨事項を考慮して確立する必要があります。

メンテナンス活動は、設置のセグメントごとに異なる期間に計画される場合がありますが、主要な業界では通常、メンテナンス目的で年に1〜2回グローバルにシャットダウンされます。

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NETA ^[1] 標準MTS-2007付録B 時間ベースのメンテナンススケジュールを提示します およびマトリックス 表3に示されています。マトリックスのアプリケーション ガイドのみとして認識されます 。

マトリックスを正しく適用するには、特定の条件、重要度、信頼性を判断する必要があります 。 マトリックスの適用 、過去のテストデータとトレンドの集大成 、高品質の電気予防保守プログラムを提供する必要があります 。

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表3–メンテナンス頻度マトリックス

変圧器の場合、最小周波数維持テスト 同じ基準で定義され、表4に示されています。

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表4–変圧器の保守テストの頻度（月）

メンテナンスアクティビティ （目視および機械的検査、電気的テスト、テスト値 ）各機器について、 NETA Standard ATS-2009で定義されています。 変圧器の場合は、表5に示すように要約できます。

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表5–変圧器の保守作業のテストと検査の頻度

予防保守のアクション トランスフォーマーの数は次のように合成できます：

• 定期検査
• サンプリングコレクション
• テスト
• 修理

• 軽微な修理
• 中程度の修理
• 大規模な修理とオーバーホール ^[2]

• 文書化とデータ記録

表6は、各タイプのメンテナンスアクションの通常のアクティビティを示しています。

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表6–各タイプのメンテナンスアクティビティの通常のアクション

特別なテスト機器を除いて、変圧器のメンテナンス作業で使用される最も一般的なポータブルテスト機器は次のとおりです。

• マルチメータ
• クランプメーター
• 電圧テスター
• 計器用変成器の試験装置
• リレーおよびメーターテスト機器
• 絶縁テスター（ MEGGER ^[3] ）
• 接地試験装置
• 赤外線カメラ ^[4] （赤外線サーモグラフィを参照）

また読む：kVA（単相および三相）で変圧器の定格を見つける方法？

オイル分析とサンプル

メンテナンス期間中または大規模な修理作業後 、オイルのサンプルを収集する必要があります IECで定義されたテストに進みます ^[5] 標準 60296 FAT 。

これらのテストは次のとおりです：

• 界面張力（ IFT ）
• 酸
• 粘度
• 密度
• 引火点
• ファイアポイント
• 流動点
• 湿気
• 絶縁耐力
• 力率（誘電損失– 日焼け∂ ）
• 色

サンプルを収集する際には、特定の予防措置を講じる必要があります。 、汚染されるサンプルを回避するため 。

• 1 –補助サンプリングバルブを使用します およびしない ドレンバルブの側面にある小さなサンプリングポートを使用 （図2）。

図2 –補助サンプリングバルブ

• 2 –排水バルブをフラッシュします 図3–フラッシングドレンバルブ

• 3 –チューブとシリンジを洗い​​流し、引き戻さない シリンジバレル –わずかな抵抗を適用する 流体圧力がシリンジを満たすようにします （図4）。

図4 –チューブとシリンジのフラッシング

• 4 –充填された注射器には、気泡がない必要があります。 、ただし、一部は後で形成される可能性があります –これらをリリースしないでください。

また読む：説明的な答えのあるトランスフォーマーMCQ

溶存ガスインオイル分析（DGA）

DGA 利用可能な最も価値のある診断ツールの1つは、冷却/絶縁媒体に溶解したガスの分析から、油で満たされた変圧器の状態を評価するために使用される手順です。 。

これは、費用効果が高く、オイルサンプリングに基づく比較的単純な非破壊検査からの重要な情報を提供する、十分に確立された手法です。

分析は通常、実験室で行われますが、オンラインデバイスも利用できます。

結果は、健康について多くのことを明らかにしています。 オイルとその絶縁媒体としての特性（現在の状態、発生している変化、過負荷の劣化の影響、経年劣化、軽微な障害の発生、および重大な障害の最も可能性の高い原因を含む）。

重大な障害により、ブッフホルツリレーに収集される可能性のある遊離ガスが発生する可能性があることに注意してください。 。

メンテナンスと診断を目的としたトランスフォーマーテスト

表7は、定期的なメンテナンスと診断をリンクした、全体的な変圧器の状態評価方法を示しています。

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表7–保守および診断の目的で実行される変圧器テスト

ブッシング テスト

タップの可能性があるブッシングの場合、容量の両方 ブッシングの上部と下部のタップの間（通常は C1 と呼ばれます） ）およびタップとグランド間の静電容量（通常は C2 と呼ばれます） ）が測定されます。

ブッシング損失を決定するために、力率テストも実行されます。 C2 容量 はるかに大きい C1より 静電容量 。

タップの可能性のないブッシングは、通常、ブッシングの上部導体からアースまでテストされます。

このテスト結果は、工場テストや以前のテストと比較され、劣化が判断されます。

約 90％ ブッシングの失敗の割合は、湿気の侵入に起因する可能性があります 力率の増加によって証明されます 。

スイープ周波数応答分析テスト

周波数応答分析 （ SFRA ） ^[6] トランス巻線のインピーダンスの測定で構成されます 広範囲の周波数 これらの測定結果を参照セットと比較します 。

違いは変圧器の損傷を示している可能性があります。これは、他の手法を使用するか、内部検査によってさらに調査できます。 SFRAの掃引周波数法 信号を生成し、測定を行い、結果を操作するには、ネットワークアナライザを使用する必要があります。

超音波および超音波障害の検出

このテストは、水素の場合に適用する必要があります 著しく増加しています DGAで。

高水素 世代は部分放電を示します 変圧器の内部で発生します。 メタン、エタン、エチレンなどの他のガス も増加している可能性があります 。 アセチレン アーク放電が発生している場合にも存在する可能性があり、増加している可能性もあります。

振動分析

バイブレーションアナ 溶解自​​体では、変圧器に関連する多くの障害を予測することはできませんが、変圧器の状態を判断するのに役立つもう1つの便利なツールです。

振動は、変圧器のコアセグメントの緩み、巻線の緩み、シールドの問題、部品の緩み、または油冷ポンプまたはファンのベアリングの不良によって発生する可能性があります 。振動源の評価には細心の注意を払う必要があります。多くの場合、パネルカバー、ドア、またはコントロールパネルにあるボルト/ネジの緩み、または外側の緩みは、タンク内の問題と誤診されています。

コア絶縁抵抗

このテストを行うには、意図的なコアグラウンドを切断する必要があります 。

これは難しい場合があり、これを達成するために一部のオイルを排出する必要がある場合があります。

一部の変圧器では、コアアースは絶縁ブッシングを介して外部に持ち出され、簡単にアクセスできます。 。

絶縁抵抗の期待値 は：

• 新しいトランスフォーマー：>1000MΩ
• サービスエージングトランス：>100MΩ

10から100までの値 MΩ 断熱材の損傷の可能性を明らかにする コアと地面の間 および値より低い 10MΩ 破壊的な循環電流を発生させる可能性があります さらに調査する必要があります。

赤外線サーモグラフィ

赤外線サーモグラフィ （ IR ）は非接触および非破壊 電気システムの問題を検出する方法。

すべての電気および機械設備は、電磁放射の形で熱を放出します。熱放射に敏感な赤外線カメラは、表面間の温度差を検出して測定できます。

異常または予期しない熱パターンは、故障や故障につながる、または火災を引き起こす可能性のある機器の問題の問題を示している可能性があります。

通常、赤外線分析は2年または3年ごとに行われます。 、可能であれば、機器に電力が供給され、全負荷がかかっている間、ただし、特別な機能および環境条件では、 IRを実行する必要がある場合があります。 毎年。

IR分析 また、メンテナンスまたはテストの後に、切断された接続が適切に再作成されたかどうかを確認するために実行する必要があります。また、 IR 工場のヒートラン中に行われる場合、結果は後で比較するためのベースラインとして使用できます。

変圧器の次のコンポーネントは通常、 IRの対象になります。 分析：

• タンク
• ラジエーターと冷却システム
• ブッシング
• OLTC

また読む：トランスフォーマーネームプレート（一般要件）。

タンク

変圧器タンクの異常に高い外部温度または異常な熱パターンは、低オイルレベル、循環漂遊電流、冷却の遮断、シールドの緩み、タップ切換器の問題など、変圧器内部の問題を示します。 。

異常に高温になると、変圧器の絶縁が損傷または破壊され、平均寿命が短くなる可能性があります。

IR 検査により、過熱状態または不正確な熱パターンを見つけることができます。 IR スキャンと分析には、経験豊富な訓練を受けたスタッフが必要です これらのテクニックで。

ラジエーターと冷却システム

ラジエーター IRカメラで検査する必要があります それらを互いに比較します。

クールなラジエーターまたはセグメント バルブが閉じていることを示します またはラジエーターまたはセグメント プラグイン 。

目視検査の場合 バルブが開いていることを示しています 、ラジエーターまたはセグメント 隔離、排水、除去し、詰まりを取り除く必要があります 。

冷却を減らして動作する変圧器の耐用年数は 大幅に短縮 （動作温度の上昇 8から10 ^o のみ C 削減します トランスフォーマーライフ 半分 。

ブッシングと絶縁体

a）オイルレベル

IR ブッシングをスキャンすると、低オイルレベルが表示される場合があります 、すぐに電源を切って交換する必要があります 。

一般的に、この理由はブッシングの底のシールであるためです。 故障し、変圧器にオイルが漏れています 。 トップシール おそらく失敗しました 、また許可 空気と湿気 トップに入る 。

オイルレベルが高すぎます ブッシング 通常、ブッシングの下部にあるシールを意味します 失敗しました および修復家からのオイルヘッド、または窒素圧 、変圧器オイルをブッシングに押し上げました 。

ブッシングが高いオイルレベルを示す可能性がある別の理由 トップシールの漏れです 、水が入るのを許可する 。 水はブッシングの底に移動し、オイルを上向きに移動させます 。

90％以上 ブッシングの失敗 水の入り口に起因します トップシールを通して 。

ブッシング 一般的に壊滅的に失敗する 、ホストトランスと近くの機器を何度も破壊する 労働者に危険をもたらす 。前のIR 同じブッシングのスキャンを現在のスキャンと比較する必要があります。

b）ブッシング接続

ブッシング 2つの内部接続があります 、頭に1つ もう1つは変圧器に接続されたはるかに深い内部 ils。

どちらも外部に表示されますが、ヘッド接続はブッシングの上部にあり、コイル接続はブッシングの下部にあります。

クラックの問題 特定の絶縁体で発見されました 絶縁体の電気的および機械的強度に影響を与える 。

表面の水分が存在する場合、非常に小さな放電電流が絶縁体の表面に流れ、温度が1〜2度上昇します。 絶縁体にひびが入ったとき 放電電流 表面上ではなく亀裂を流れ落ち、絶縁体はわずかに冷たく見えます 。

クラックのとき 十分に厳しいになります 温度上昇が明らかになる可能性があります 。

OLTC（オンロードタップチェンジャー ）

OLTCの温度 カバー同じ温度である必要があります トランスフォーマー自体として 。

熱源はOLTCケーシング内にあります かなり暑い 表示温度より 。

外部OLTC コンパートメントは変圧器の本体よりも暖かくならない必要があります 。 暖かいの場合 、内部タップ接続の加熱の可能性を示します 。

タップ検査の問題の1つは、検査時にすべてのタップが接続されていないため、結果が決定的でない場合があることです。 。

^[1] NETA ：国際電気試験協会（米国）。

^[2] 重大な内部障害の後に実行されます または各8〜10年 sの継続的な機能 つまり、変圧器が深刻な過負荷サイクルまたは外部短絡にさらされている場合 。これらの活動は、専門の担当者が実行する必要があります 。

^[3] メガー 商標です 、しかしこの機器はこの名前で知られています。

^[4] 第7章、つまり赤外線サーモグラフィを参照してください。

^[5] IEC：国際電気標準会議。

^[6] このテストがFATの間に実行された場合のみ –工場受け入れテスト。

作者について：Manuel Bolotinha

-電気工学のライセンス学位–エネルギーおよび電力システム（1974 –InstitutoSuperiorTécnico/リスボン大学）
–電気およびコンピューター工学の修士号（2017 –FaculdadedeCiênciaseTecnologia/リスボン大学）
–変電所および電力システムのシニアコンサルタント。プロのインストラクター

電気保護システム、デバイス、ユニットのすべて 非常用発電機セット–建設、設置、保守、配線