部分放電が大きな音を立てて発生することはほとんどありません。これは絶縁体内の微細な電気的破壊として始まり、ナノ秒間持続するスパークが毎分数千回繰り返され、絶縁体が電圧を保持できなくなるまで静かに紙、樹脂、または油を炭化させます。変圧器の部分放電テストは、ユニットの出荷前に工場で、または故障するずっと前に現場で、そのプロセスを早期に発見する実用的な方法です。

このガイドでは、部分放電とは実際何なのか、部分放電を測定する主な方法、工場でのテストと現場でのテストでそれぞれどのような結果が得られるのか、単一の数値に過剰反応せずに結果を読み取る方法について説明します。この本は、変圧器の契約を承認し、その結果に耐えなければならないエンジニア、プロジェクト マネージャー、調達チーム向けに書かれています。

部分放電とは実際には何ですか

部分放電は、2 つの電極間の完全な絶縁距離を橋渡ししない局所的な絶縁破壊です。教科書的なケースは、注型樹脂の中に閉じ込められたガスが詰まった空洞、または変圧器の油の中に浮遊した気泡です。気体の誘電率は周囲の固体や液体よりも低いため、その小さな空洞内に電場が集中します。局所的な応力がガスの破壊強度を超えると、ガスはイオン化して放電し、その後回復しますが、次の半サイクルで再び放電します。

各イベントは非常に少量の電荷を転送します。これは見かけの電荷として定量化され、ピコクーロン (pC) で表されます。外観からはユニットに何も問題はありません。それがまさにこのテストが重要である理由です。このテストは、故障電流やガス警報器が発生する何年も前に劣化メカニズムを検出します。

エンジニアが変圧器の絶縁に関する部分放電試験について話すとき、通常は 3 つの別々の質問をします。定義された閾値を超える放電が存在しますか?どの電圧で開始および停止しますか (これを開始と終了と呼びます)。そして、巻線、コア、ブッシングの内部のどこから電荷が来ているのでしょうか?

放電を検出および測定する主な方法

すべての質問に答える単一のツールはありません。ほとんどのテスト プログラムは 2 つ以上の技術を組み合わせています。これは、それぞれの技術がノイズ耐性や位置精度と引き換えに感度を犠牲にするためです。

工場受け入れテスト: ベースライン

新しい電源トランスの場合、基準測定は、シールドされたベイ内で校正済みの測定システムを使用して実行される、放電測定を伴う誘導電圧テストです。電圧は、絶縁を調整するためにプレストレスレベルまで上昇し、規定の期間保持され、その後、測定値が取得される測定レベルまで低下します。正確なプロファイルと適用される制限は、プロジェクトが指定する標準と購入者の技術仕様に従います。

大まかな方向性として、業界で宣言されている制限値は、一般的に 72.5 kV の電圧クラスで約 100 pC から始まり、電圧クラスが上昇するにつれて 200 pC 以上に増加します。制限値は、それが測定される電圧と一緒にのみ意味があるため、常にこの 2 つを一緒に読んでください。

ルーチンテストとタイプテスト

定期的なテストにより、この特定のユニットには指定されたレベルで有害な放電がないことが証明されています。放電測定を伴う長時間AC誘導電圧試験や放電記録を伴うインパルス試験などの型式試験は、設計に対して1回実行され、絶縁システム自体が健全であることを実証します。これらを総合すると、設計が適切かどうか、製造プロセスが一貫してそれを実現したかどうかがわかります。

実際、工場でのテストでは、鋳造ボイド、油含浸紙の乾燥スポット、鋭い電極エッジ、および不完全な含浸が見られます。ここでそれらを見つけるにはやり直しがかかります。現場でそれらを見つけると閉鎖が必要になります。

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設置後のオンサイトテスト

変圧器が設置されると状況は変わります。シールドされたテスト ベイはなく、バックグラウンド ノイズ レベルは予測不可能で、ユニットはライブ ネットワークに接続されることがよくあります。現場での放電試験は通常、輸送および再組み立て後の試運転、修理または油処理後の検証、定期的な状態調査、重要資産の継続的なオンライン監視の 4 つの理由のいずれかで行われます。

賢明なオンサイト手順は次のようになります。

1. 何かに電力を供給する前に背景騒音のベースラインを記録して、環境がどのような影響を及ぼしているかを把握します。
2. パルス発生器を使用して測定回路を校正し、端子に既知の電荷を注入し、スケールファクタを記録します。
3. 独立した電源を使用して合意された電圧レベルまで電力を供給するか、オンライン設定の場合は通常の動作電圧で測定します。
4. 開始電圧と消滅電圧を別々に記録し、電圧を段階的に上げたり下げたりします。
5. 繰り返しの放電とランダムな干渉を区別するのに十分な長さの位相分解データを取得します。
6. テスト後に校正を再チェックし、周囲条件、湿度、温度を記録します。

ここでは、絶対的な精度よりも再現性が重要です。同じ設定で実施された 2 つの調査を相互に比較することは、1 つの調査を単独で解釈するよりもはるかに有用です。

放電が始まる場所: 油入式と乾式ユニット

油入変圧器

油が充填されたユニットでは、放電は通常、気泡、遊離水分、金属粒子、電極またはリード線の鋭いエッジ、および高応力点の古くなった紙絶縁体から発生します。石油が循環するため、副生成物が拡散し、水素、メタン、そして最終的にはアセチレンが石油中に溶解しているように見えます。そのため、溶存ガス分析と放電測定が並行して実行されることが非常に多いのです。ユニットは今日放電テストに合格しても、使用中に湿気や粒子が侵入すると、後で問題が発生する可能性があります。

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乾式変圧器とキャスト樹脂変圧器

鋳造樹脂ユニットの場合、通常の原因は、鋳造中に閉じ込められたボイド、樹脂と導体間の剥離、および巻線表面全体のトラッキングにつながる表面汚染です。副生成物を運び去るための油がないため、放電は電気的または音響的に捕捉する必要があります。この分野でのキャストレジンの挙動はそれ自体がトピックであり、その実用的な側面については次の記事で説明しました。 鋳造樹脂変圧器の放電、ノイズ、絶縁クラスに関する注意事項 .

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過剰反応せずに結果を読み取る

単一の見かけの電荷量だけでは、ほとんど何もわかりません。情報を伝達するのはパラメータの組み合わせです。

• 大きさ。 一般に、電荷が高いほど欠陥が大きい、またはエネルギーが高いことを意味しますが、センサーの種類とキャリブレーションがその数を支配します。
• 開始電圧と消滅電圧。 動作電圧を大幅に下回って放電が始まった場合は、使用中に欠陥が発生しています。消滅が開始よりもはるかに低い場合、キャビティは大きくなります。
• 位相の位置。 AC サイクルの一部に集中した放電は、ボイドや表面トラックなどの特定のタイプの欠陥を示します。
• パターンの安定性。 安定した再現可能なパターンは実際の欠陥です。天候によって変化するパターンは通常、干渉です。
• 傾向。 2 年間にわたる 3 つの調査で上昇傾向が示されたことは、たとえ絶対値が低いとしても、真の警告です。

合否の決定には、規格および仕様の制限を使用します。メンテナンスの決定には、傾向を使用します。

ノイズの多い環境でクリーンなデータを実現するための実践的なヒント

1. サイトで許可されている場合は、夜間またはプラントの停止中にテストし、実行する前に騒音レベルを比較してください。
2. 適切なシールドされた測定インピーダンスと単一点接地基準を使用してください。複数の接地パスにより、放電のように見えるループが作成されます。
3. 校正パルス発生器を注入点の近くに保ち、測定後に校正を繰り返します。
4. 振幅だけではなく周波数帯域によってフィルタリングします。ほとんどのサイトノイズは欠陥信号とは異なる帯域にあります。
5. スイッチング ノイズの影響を避けるため、長距離にわたる信号伝送には光ファイバー リンクを使用します。
6. 電圧、温度、湿度、タップの位置、接続された機器など、すべてをログに記録します。コンテキストがなければ、後でデータを比較することはできません。
7. 重要な資産については、定期的な調査から継続的な監視に移行し、傾向が自動的に記録されるようにします。

当社の変圧器の放電試験のサポート方法

私たちは、中国江蘇省の海安開発区に拠点を置く変圧器メーカー、江蘇鼎新電気有限公司です。当社の製品範囲は、油入変圧器および乾式変圧器、アモルファス合金ユニット、パッドマウントおよびプレハブ変電所、移相整流器変圧器および開閉装置をカバーしており、電力変圧器ラインは 110 kV および 220 kV まで拡張され、年間生産能力は 50,000 MVA と定められています。当社は ISO 9001、ISO 14001、ISO 45001、および ISO 19011 管理システムに取り組んでおり、お客様は注文前に工場を訪問し、テストの手配を確認することを歓迎します。

仕様に放電限界が含まれている場合は、規格、測定電圧、および限界そのものをお知らせください。テストの取り決めを確認し、測定値を定期テストレポートに記載し、異常と思われる点があれば出荷後ではなく出荷前に説明します。

弊社のエンジニアリング チームには、次の方法で連絡できます。 お問い合わせページ 電圧クラス、定格、テスト要件に合わせて調整します。

よくある質問

電源変圧器の一般的な放電限界はどれくらいですか?

電圧クラスと適用規格によって異なります。通常、限界値は 72.5 kV で約 100 pC から、より高いクラスでは 200 pC または 300 pC までの範囲であり、常に測定電圧とともに記載されます。プロジェクトの仕様が最終決定となります。

変圧器の稼働中に放電試験を行うことはできますか?

はい。 UHF センサーまたは音響検出に基づくオンライン手法は、停止することなく継続的に実行できますが、校正された pC 値ではなく、比較結果や傾向の結果が得られます。オフライン測定は引き続き参照方法です。

乾式変圧器も同様に試験されていますか?

原理は同じですが、考えられる欠陥の原因が異なります。鋳造樹脂ユニットは鋳造ボイドや表面トラッキングが発生しやすく、これらの欠陥が構造伝播音とよく結びつくため、音響検出が追加されることがよくあります。

テストはどのくらいの頻度で繰り返す必要がありますか?

新しいユニットの試運転時。その後の間隔は、重要度、年齢、履歴によって異なります。重要な資産の合理的なパターンは、最初の調査、傾向を確立するために 1 年後に繰り返し、その後定期的な調査または継続的なモニタリングです。

部分放電試験は、魔法の合否判定を示すものではありません。これは劣化プロセスの測定であり、他の測定と同様に、セットアップが校正され、状態が記録され、結果が時間の経過とともに比較される場合にのみ有効になります。これら 3 つのことを正しく理解すれば、単一のテスト レポートよりも変圧器の絶縁について詳しく知ることができます。