変圧器は現代の電気システムにおいて重要な構成要素であり、産業全体にわたる効率的な電力供給を保証しています。その重要な役割を考えると、変圧器の試験は、その運用寿命全体にわたって信頼性、安全性、性能を維持するために不可欠であり、電動モーターの巻き直しなど、同様に有益な他のソリューションと類似しています。

テストは通常​​、コミッショニング、定期スクリーニング、診断テストの3つの主要なカテゴリに分類されます。それぞれ異なる目的があり、潜在的な脆弱性に対処するための特定の方法論が用いられます。

試運転

試運転は、新しい変圧器の設置時に行われます。このプロセスでは、輸送後の変圧器の性能を検証し、メーカーの仕様に適合していることを確認します。輸送中の湿気の浸入や物理的ストレスは、試運転中に対処される一般的な懸念事項です。さらに、試運転は将来の比較のための性能基準を確立し、早期の故障検出に役立ちます。試運転中の主な試験には、以下が含まれますが、これらに限定されません。

1. 力率テスト

力率試験は、変圧器の電気絶縁状態を評価するための重要な診断ツールです。この試験は、既知の電圧を印加し、絶縁の欠陥に起因する漏れ電流を測定することで行われます。

力率は、電圧と電流の位相角の余弦を表します。理想的には、変圧器の力率はゼロで、漏れ電流のない完全な絶縁を示します。しかし、完璧な絶縁は存在しないため、ゼロからのわずかな偏差が生じることが予想されます。

2. 誘電体周波数応答（DFR）と可変周波数力率試験

従来の力率試験は非常に有用ですが、変圧器の絶縁状態の完全な把握が必ずしも可能とは限りません。誘電周波数応答（DFR）や可変周波数力率試験といった高度な技術は、このギャップを埋めるものです。

可変周波数力率テスト:
この方法は、システムの個別温度補正（ITC）係数を決定することで、従来の力率テストを補完します。正確なITC値により、エンジニアはさまざまな温度範囲にわたってテスト結果を標準化できるため、診断の信頼性が向上します。

誘電周波数応答（DFR）：
DFR試験は、水分および絶縁診断のための強力なツールです。この試験は、様々な周波数範囲における誘電特性の変化を分析することで、絶縁体の水分含有量と油の導電性を詳細に評価します。水分レベルが高いと、変圧器の負荷容量が低下するだけでなく、劣化も加速するため、積極的な水分管理の重要性が強調されます。

3. 変圧器の巻数比（TTR）テスト

TTR試験は、変圧器の一次巻線と二次巻線の巻数比が適正であることを確認する試験です。これは、変圧器が適切に機能するために不可欠な要素です。変圧器の巻数比が設計仕様と一致していることを確認し、変圧器が正確に電圧を昇降圧できることを確認します。また、この試験では、巻線の短縮や断線、巻線の接続不良、製造上の欠陥、機械的損傷なども発見できます。

4. 巻線抵抗試験

設計不良、製造ミス、輸送中の損傷、環境要因、過負荷などにより、巻線に不具合が生じたり、接続が損なわれたりする可能性があります。巻線抵抗試験は、巻線の抵抗を測定することでこれらの不具合を特定し、内部接続の健全性を検証するものです。具体的には、巻線の短絡や断線、溶接接合部やスイッチの接続不良、機械的または電気的接触の劣化などを検出できます。巻線抵抗試験は、変圧器の適切な動作を保証するだけでなく、すべての接続が確実に行われ、絶縁抵抗が堅牢であることを確認することで、変圧器の信頼性向上にも貢献します。

5. 励磁電流試験

励磁電流試験は、変圧器のコアとコイルの欠陥を特定するために用いられる重要な診断手順です。各相の励磁電流値を測定・記録することで、タップ切換器の接点の緩み、短絡したオープンターン、不適切な配線など、さまざまな問題を発見することができます。この試験は通常、測定中の電流の流れを軽減するために高圧巻線で実施されます。三相変圧器の場合、精度を確保し干渉を防ぐために、一度に1相ずつ測定が行われます。

6. 油サンプルの絶縁破壊試験

清浄な絶縁変圧器用流体（油）は、効率的な動作と絶縁を確保する上で重要な役割を果たします。時間の経過とともに、水分、ガス、固体粒子などの汚染物質が蓄積し、油の品質が低下し、絶縁効果が低下します。この試験では、変圧器油のサンプルを採取し、サンプル内の2つの電極間に試験電圧を印加し、電気絶縁破壊が発生するまで徐々に電圧を上げていきます。その後、絶縁破壊電圧の値を業界標準と比較することで、油の状態を評価し、油の品質を回復するためのメンテナンスが必要かどうかを判断します。

7. ブッシングCT比テスト

ブッシング変流器の場合、この試験は変圧器巻数比（TTR）試験に類似しており、一次巻線と二次巻線の比を測定します。ブッシングのCT比が仕様に適合しているかどうかを検証することで、巻線接続の誤りや製造欠陥などの問題を検出するのに役立ちます。ブッシングのCT比を正確に測定することで、適切なエネルギー伝達が確保され、変圧器全体の効率と信頼性が維持されます。

8. サージアレスタの損失と電流のテスト

サージアレスタは、現代の変圧器の重要なコンポーネントであり、落雷、スイッチングサージ、その他の電気的障害によって引き起こされる過電圧トランジェントから保護するように設計されています。これらのデバイスは通常の状態では絶縁体として機能しますが、必要に応じて過剰な電圧を安全に接地に迂回させます。力率テストを使用してアレスタの損失（ワット単位）と電流を測定することで、アレスタの状態を信頼性高く把握できます。このテストは、アレスタの汚染や劣化を特定するのに役立ちます。このテストはアレスタの地絡耐量を直接測定するものではありませんが、絶縁不良の早期警告として役立ちます。絶縁が損なわれている場合、接地能力も低下している可能性があります。

定期検査

変圧器の健全性と運用効率を確保するには、定期保守または予防保守が不可欠です。しかし、利用可能なすべての試験を実施することは現実的でも費用対効果も高くありません。むしろ、変圧器の特定のニーズと運用状況に合わせて試験戦略を調整することに重点を置くべきです。

テストの選択を導くための重要な質問は次のとおりです。

· 特定の問題に対処していますか?

· 潜在的な問題を予防するために全般的な評価を実施していますか?

メンテナンスの目的が明確になったら、前述のテストから選択します。

診断テスト

特定の変圧器の問題を特定またはトラブルシューティングするには、診断テストが不可欠です。理論的にはあらゆる電気テストが可能ですが、重要なのは、現在の症状や状況に最も関連性の高いテストを選択することです。

効果的な診断のための手順:

1. 変圧器の運用パフォーマンスとテスト履歴を確認します。

2. 変圧器に依存するシステムとそれらが提供する情報について検討します。

3. 観察された症状と過去のメンテナンス記録に一致するテストを選択します。

利用可能なテスト:
上記のさまざまな潜在的なテストに加えて、診断シナリオでは次のような専門的な評価が必要になる場合があります。

· 部分放電試験:
気泡や絶縁ギャップによって発生する部分放電を検出します。エネルギーは低いものの、これらの放電は熱応力を発生させ、絶縁体の劣化を加速させたり損傷を引き起こしたりする可能性があります。

· 漂遊損失の周波数応答テスト:
この試験は、導体束内の短絡状態を特定し、漏れ磁束に寄与する構造部品を評価します。特に、巻線やコアアセンブリの機械的健全性を評価するのに有効です。

結論

変圧器の試験は、電気システムの信頼性、効率、安全性を確保するために不可欠です。試運転試験は初期の性能と安全性を検証し、定期試験は運用基準を維持し、診断試験は潜在的な故障を予測・軽減します。これらの試験段階を組み合わせることで、ライフサイクル管理への包括的なアプローチが実現し、変圧器を予期せぬ問題から保護し、長期的な性能を最適化します。