変圧器油は、電力変圧器の効率的かつ安全な運用に不可欠です。絶縁体と冷却剤の両方の役割を果たすこの油（一般に変圧器絶縁油と呼ばれます）は、高電圧システム内の熱を放散し、絶縁強度を維持する役割を果たします。しかし、電気的ストレス、酸素、高温にさらされると、油は時間の経過とともに劣化し、酸性化合物、スラッジ、水分の蓄積を引き起こします。これらの汚染物質は油の絶縁特性と熱特性を損ない、変圧器の故障リスクを高めます。

これらのリスクを軽減し、変圧器の寿命を延ばすための最も効果的な解決策の一つは、変圧器油の再生です。この記事では、変圧器油の劣化プロセス、汚染された油の影響、そして再生によって性能がどのように回復し、油交換に代わる持続可能で費用対効果の高い代替手段となるのかを詳細に解説します。

変圧器油の劣化とその影響を理解する

変圧器油は、周囲の環境や内部の電気的ストレスと反応し、時間の経過とともに自然に劣化します。この劣化は主に酸化と熱分解によって起こり、どちらも不要な副産物を生成します。

油は経年劣化により酸性度が高まり、スラッジや極性化合物が発生します。これらは変圧器の絶縁強度と全体的な信頼性を低下させます。また、汚染物質が絶縁材に浸透して劣化を加速させ、復旧作業を複雑化させる可能性があります。放置すると、経年劣化した油は連鎖的な動作障害を引き起こす可能性があります。

1. 誘電損失の増加

変圧器油は経年劣化や汚染により導電性が高まります。これにより誘電損失（漏れ電流）が発生し、熱としてエネルギーが散逸します。こうした非効率性は、エネルギーコストの上昇やシステム性能の低下につながります。

2. 絶縁耐力の低下

変圧器油の重要な特性の一つは、通電部品間の絶縁能力です。油が劣化すると、水分、酸、その他の極性汚染物質の存在により絶縁強度が低下します。その結果、放電やアーク放電のリスクが高まり、内部部品が損傷する可能性があります。

3. 水分の浸入と保持

古くなったオイルは撥水性が低下し、内部に水分が蓄積する可能性があります。水分は導体として作用し、絶縁性が低下して故障の可能性が高まります。また、内部腐食を促進し、酸化の影響を悪化させることもあります。

4. 熱伝達が悪い

油の劣化により発生するスラッジは内部部品に堆積しやすく、放熱を阻害して変圧器の過熱を引き起こします。慢性的な過熱は、部品の不均一な膨張、油の劣化の加速、変圧器の容量低下につながる可能性があります。

これらの問題は相互に関連していることがよくあります。たとえば、スラッジによる過熱により酸化が促進され、さらに多くの酸と水分が生成される可能性があります。したがって、長期的な損傷を防ぐには、オイルの劣化に初期段階で対処することが不可欠です。

変圧器油の再生とは何ですか?

変圧器油再生は、使用済み変圧器油から水分、酸、スラッジ、その他の副産物を除去することで、油を再生することを目的とした修復プロセスです。コストがかかり、環境への負荷も大きくなる可能性がある完全な油交換とは異なり、再生はより持続可能で経済的です。通常、移動式油精製装置またはリグを用いて現場で実施でき、多くの場合、変圧器に通電したまま作業できるため、運用の中断を最小限に抑えることができます。

再生の主な目的は、油本来の誘電特性と熱特性を回復させ、絶縁体および冷却剤として再び効果的に機能させることです。油を交換するのではなく再生することで、組織は環境負荷を削減できるだけでなく、多大なインフラコストをかけずに変圧器の耐用年数を延ばすことができます。

石油再生プロセスの重要な段階

変圧器油の効果的な再生は、油試験、油分析、再生プロセス自体の 3 つの主要な段階で構成されます。

1. オイルテスト

油の再生を開始する前に、一連の標準化された試験を実施して油の状態を評価することが不可欠です。これらの評価は、油の汚染レベルに関する知見を提供し、処理方法の指針となります。推奨される試験には以下のものがあります。

· 力率: オイル内の誘電損失を測定します。値が高い場合は、汚染または劣化を示します。

· 酸価：酸化による酸性化合物の濃度を示します。

· 界面張力: 値が低い場合は、酸化生成物または汚染物質の存在が増加していることを示します。

· 絶縁破壊電圧: オイルが故障することなく電気的ストレスに耐える能力を評価します。

· カラーテスト: 色指数が高い場合、通常は汚染または老朽化を示します。

これらの診断は、運用上の安全性と効率性を確保するために、電力変圧器油のテスト プロトコルに一般的に含まれています。

2. オイル分析

検査後、オイルの状態を正確に判断するには、結果を総合的に解釈する必要があります。単一の検査で完全な状態を把握することは不可能であり、むしろ総合的な評価が不可欠です。

IEEE Std C57.637-2015 によれば、オイルは次の 2 つのグループに分類されます。

· グループI: 再調整（機械的精製）に適したオイル。

· グループ II: 状態が悪く、経済的要因に応じて完全な再生または廃棄が必要となる油。

この分類はメンテナンス戦略を決定し、再生が実行可能なオプションであるかどうかを判断するのに役立ちます。

3. 埋め立て手続き

再生が優先される場合、油の機能を回復させるために機械的処理と化学的処理の両方が必要となります。IEEE規格C57.637-2015に概説されているように、再生と再生の区別は非常に重要です。

・ オイル再生: 溶解ガス、水分、粒子状物質を機械的に除去します。

・ 石油再生酸性、極性、スラッジ形成物質の化学的および吸着的除去。

完全な再生プロセスには、次のコンポーネントを含める必要があります。

ａ．熱処理

油を加熱することで、絶縁材から油への水分の移動が促進されます。また、変圧器内のスラッジを溶解し、処理工程での抽出を容易にします。通電中の変圧器に再生処理を施すことで、負荷から発生する熱を有効活用し、このプロセスを促進します。

b. 真空脱ガスおよび脱水

加熱された油は真空カラムを通過し、溶解ガス、水分、揮発性酸を除去します。この工程で表面積を最大化することで効率が向上します。継続的な真空運転により、紙絶縁体から除去された水分が変圧器内に再侵入するのを防ぎます。

c. フラー土処理

次に、オイルは、高い吸着能力で知られる天然粘土であるフラーアースの層を通過します。酸、スラッジ、アルコール、炭素粒子を効果的に除去します。このステップにより、酸含有量を低減しながら、界面張力と力率が向上します。

d. 阻害剤の再注入

多くの変圧器は酸化防止剤を使用して運転されています。再生工程では、これらの防止剤は油から除去されます。そのため、再生油を変圧器に戻す際に、適切な酸化防止剤を新たに注入することで、将来の劣化を遅らせることができます。

e. ろ過段階

金属粒子や異物が変圧器に戻らないように、油は複数のフィルターを通過します。最終段階では、残留粒子を除去するための0.5ミクロンフィルターが使用されることがよくあります。これは、絶縁性能を損なったり、機械の摩耗を引き起こしたりする可能性のある汚染物質の混入を防ぐために非常に重要です。

特に、変圧器油の再生は、電動モーターのオーバーホールなどのより広範な電気機器サービス プログラムを補完し、配電システム全体の寿命を延ばすことができるいくつかの予防保守戦略の 1 つです。

結論

高品質の変圧器油を維持することは、油自体を保護するだけでなく、変圧器システム全体を保護する上で不可欠です。汚染物質が蓄積すると、機器の信頼性、効率、そして寿命が損なわれます。変圧器油の再生は、これらの課題に対する包括的で費用対効果が高く、環境に配慮したソリューションを提供し、施設管理者はコストのかかる停電を防止し、資産寿命を延ばし、電力供給を中断することなく維持することができます。