変圧器の信頼性、効率、そして長寿命を確保するには、変圧器油の適切な試験と診断が不可欠です。変圧器油は絶縁媒体と冷却剤の両方の役割を果たします。しかし、時間の経過とともに、高温や熱応力、化学分解、アーク放電、水分の侵入、粒子汚染などにより、その性能は低下する可能性があります。

電力用変圧器油の定期的な検査により、過熱や絶縁劣化といった故障を早期に発見し、高額な費用がかかる故障に発展する前に対処することができます。これらの診断は、変圧器の最適な性能を確保したい資産管理者や保守担当者にとって不可欠です。

変圧器油の定期的な検査がなぜ重要なのか

変圧器油は、変圧器の安全かつ効率的な運用に不可欠です。通電部品の絶縁、放熱、湿気や汚染からの保護といった役割を果たします。定期的な検査を行わないと、劣化に気付かず、絶縁耐力の低下、冷却能力の低下、そして変圧器の寿命の短縮につながる可能性があります。

定期的なオイルテストを行うことが重要な主な理由は次のとおりです。

· 予防的な障害検出: 故障が発生する前に、吸湿、燃焼アーク、セルロースの分解、絶縁不良などの問題を特定します。

· 運用上の安全性とコンプライアンス: 安全な操作を確保するために、ASTM、IEC、およびその他の業界ガイドラインで設定された基準内でオイルを維持します。

· コストの最適化: 予防的なメンテナンスは、緊急修理や部品交換よりも経済的です。

変圧器油診断のためのコアテスト

包括的なテスト プログラムには通常、次の主要な評価が含まれます。

1. 目視検査と物理的検査

初期検査では、変色、濁度、スラッジなどが明らかになります。粘度、密度、引火点などの物理的特性を測定し、運用上の適合性を確認します。一般的には、ASTM D1524（相対密度）、ASTM D92（引火点）、ASTM D1500（色度）が参照されます。

2. 絶縁破壊電圧（BDV）試験

この試験は、油の電気的ストレス耐性を定量化します。標準電極間で油が電気的に破壊するまで、高電圧を印加します。IEC 60156およびASTM D877/D1816規格に基づき、試験を繰り返す（通常は5回）ことで平均破壊電圧を測定します。BDVが低い場合、水分、粒子、劣化副産物などの汚染物質が存在することを示します。

3. 溶存ガス分析（DGA）

DGA は、油に溶けている水素、メタン、エチレン、アセチレンなどのガスを識別し、過熱、アーク放電、または部分放電を検出します。 IEC 60599 や IEEE C57.104 などのさまざまな規格では、濃度しきい値とガス比の解釈が定義されており、これらは障害の種類と重大度を正確に診断するのに役立ちます。

4. 水分含有量試験

水は絶縁強度を低下させ、固体絶縁物の損傷を促進します。水分含有量試験、またはカールフィッシャー滴定試験は、水分を百万分率（ppm）単位で測定し、脱ガスや交換などの判断材料となります。

5. 酸度（中和価/TAN）

オイルの酸化は酸の蓄積につながります。全酸価（TAN）は、通常ASTM D974に基づいており、酸度を定量化します。0.25 mg KOH/gを超えるオイルは劣化しているとみなされます。

6. 界面張力（IFT）

この試験は、オイルのスラッジや汚染物質の形成に対する耐性を測定するもので、酸度試験と併せてオイルの品質を評価するためによく用いられます。清浄なオイルの粘度は40～50 dynes/cmの範囲ですが、24 dynes/cm未満の場合は汚染物質やスラッジの形成が疑われます。

7. フラン分析

この検査では、セルロース絶縁体の劣化を示すフラン化合物を検出します。フラン濃度が高い場合、紙絶縁体の熱劣化または機械的劣化が示唆されることが多いです。

変圧器油試験のベストプラクティス

1. 適切なサンプリング手法を確保する

適切なサンプリング手順は、検査プロセス全体にとって極めて重要です。品質の悪いサンプルは当然のことながら誤った結果につながるからです。この作業における重要な要件は、清潔で密閉性の高い容器、理想的にはポリコーンキャップ付きの500mLガラス瓶を使用することです。その他の重要なガイドラインは以下のとおりです。

· 社内または社外の専門家の有資格者がサンプリング作業を行います。

· できる限り、栓、ステンレススチール製のチューブ、糸くずの出ない布が付いた専用のサンプリングキットを使用してください。

· テストサンプルを採取する前に、少なくとも 500 mL のオイルを排出してください。

· 正確な水分測定には欠かせないので、サンプリング時の油温を記録します。

· サンプルはすぐに密封し、ラベルを貼り、光や熱から保護してください。

2. 認定試験機関との連携

ASTM、IEC、ISO準拠の試験を実施できる認定試験機関を選択してください。認定施設は、信頼性を保証する標準化された方法（例えば、絶縁破壊電圧についてはASTM D877、DGAについてはD3612）を使用しています。試験機関の校正、認定状況、および所要時間を必ず確認してください。

3. コアパラメータを監視して傾向を把握する

BDV、DGA、水分、酸度、IFT、フラン試験など、最も価値の高い予測情報を提供する試験を優先してください。さらに、測定値を経時的に追跡することで、問題の発生傾向を特定できます。徐々に変化する値は、許容範囲内であっても、問題の発生を示唆している可能性があります。

4. 詳細な記録を残す

試験結果、サンプリング日、周囲条件、機器負荷データ、および保守作業を適切な方法と場所に保管してください。これらのデータの傾向分析は、資産の健全性評価と計画に役立ちます。オイルテストと発電機のオーバーホールなどのイベントを相関させることで、システム全体の健全性を評価することができます。

5. 重要な資産のオンライン監視を実装する

リアルタイム診断への移行に向けて、重要な変圧器では、水分、DGA、BDV、温度を測定するオンラインモニターの導入が不可欠です。これらのシステムは早期警告を発し、定期的なサンプリングへの依存を軽減します。

6. 診断結果に基づいてタイムリーな行動をとる

検査で異常が示された場合（例：アセチレン濃度の上昇、BDVの低下、水分量の上昇）は、迅速に対応してください。対策としては、以下のようなものが考えられます。

· 油のろ過または処理

· 乾燥システムと脱ガス塔

· 部分的なオイル交換または再生

· 変圧器の是正メンテナンス（例：タップ切換器のサービス、ブッシングの交換）

対応が遅れると劣化が加速し、機能停止のリスクが高まる可能性があります。

7. 重要度に基づいてテストをスケジュールする

リスクを考慮したスケジュールを採用する:

・ 重要な変圧器: 四半期ごとまたは半年ごとのテスト。

・ 非クリティカルユニット: 露出度と運用上のストレスに応じて、毎年または 2 年に 1 回。

IEEE、ASTM、および電力会社固有の資産ポリシーに従って間隔を決定します。

包括的なテストのワークフロー

1. プレサンプリングの準備: スケジュール、分離、パージ。

2. サンプルを採取する: 洗い流してから密閉容器に回収します。

3. 現地調査必要に応じて、基本的なオンサイト DGA または BDV を実行します。

4. ラボに配送: 温度データと保管チェーン付き。

5. 処理と分析: ラボは一連のテストを実行します。

6. レビューレポート: パラメータと傾向を評価します。

7. 緩和計画: 是正措置を定義します。

8. レコードの更新: 調査結果を資産管理システムに入力します。

変圧器メンテナンスプログラムとの統合

オイル検査は、変圧器の健全性維持戦略における重要な要素の一つに過ぎません。オイル診断に加えて、以下の項目も検討してみてください。

· 目視検査: タンクの腐食、漏れ、塗装の状態、ブッシングの完全性を確認します。

· サーモグラフィー調査: ブッシング、タップチェンジャー、接続部の異常なホットスポットを検出します。

· オフライン電気試験: 力率/メガーテスト、巻数比、スイープ周波数分析など、より詳細なヘルスチェックを行います。

· 振動と騒音変圧器タンク内の異常信号を追跡します。

· 文書化と人材トレーニング: サンプリングおよびメンテナンススタッフが適切に訓練されていることを確認します。

この多角的なアプローチにより、絶縁体、巻線、またはコア レベルでの障害が特定されます。

結論

変圧器油の試験と診断は、資産の信頼性、性能、そして安全性にとって不可欠な柱です。包括的な予防保守プログラムは、故障リスクを大幅に低減し、耐用年数を延ばすだけでなく、故障後の事後対応的な修理に比べて、より良い成果とコスト削減をもたらします。綿密な文書化、計画的なスケジュール、そして訓練された人員配置により、変圧器油の試験は、運用効率の向上を積極的に促進する手段となります。