特許 6643940 電気機器の流動帯電評価診断方法および流動帯電評価診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6643940

(24)【登録日】2020年1月9日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】電気機器の流動帯電評価診断方法および流動帯電評価診断装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 41/00 20060101AFI20200130BHJP

   H01F 27/00 20060101ALI20200130BHJP

【ＦＩ】

   H01F41/00 D

   H01F27/00 B

   H01F27/00 F

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-67845(P2016-67845)

(22)【出願日】2016年3月30日

(65)【公開番号】特開2017-183477(P2017-183477A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2018年12月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000213297

【氏名又は名称】中部電力株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】596094577

【氏名又は名称】ユカインダストリーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(74)【代理人】

【識別番号】100178847

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 映美

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(72)【発明者】

【氏名】吉田 昌展

(72)【発明者】

【氏名】小西 義則

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 学

【審査官】 右田 勝則

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−３３２７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５９７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３６１１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０４６３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２０５０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０８２０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−１３６３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−００２７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−００５９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１８４６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６４７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５４−１１８６１４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５６−０９６３５６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５３−０２１３１０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ４１／００

Ｈ０１Ｆ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固体絶縁物が絶縁性液体中に浸漬された電気機器の流動帯電評価診断方法であって、
稼働中の前記電気機器から採取した絶縁性液体とその絶縁性液体に含まれる前記固体絶縁物から剥離した固体絶縁物微粒子を帯電させて流動帯電を評価することを特徴とする電気機器の流動帯電評価診断方法。

【請求項2】

使用中の前記電気機器から採取し、前記固体絶縁物から剥離した前記固体絶縁物微粒子を含む絶縁性液体を液体循環流路に流し、前記液体循環流路の途中に設けた金属フィルターで前記絶縁性液体内の前記固体絶縁物微粒子を捕集し、前記金属フィルターに接続した電流計により前記金属フィルターに生じた発生電荷密度を測定することで流動帯電を評価することを特徴とする請求項１に記載の電気機器の流動帯電評価診断方法。

【請求項3】

使用中の前記電気機器から採取し、前記固体絶縁物から剥離した前記固体絶縁物微粒子を含む絶縁性液体を容器に貯留し、前記容器内の絶縁性液体を前記液体循環路に連続的に供給して循環させ、前記金属フィルターに前記絶縁性液体内の前記固体絶縁物微粒子を捕集し、前記電流計により経時的に発生電荷密度を計測し、経時的に計測した発生電荷密度の値から流動帯電を評価することを特徴とする請求項２に記載の電気機器の流動帯電評価診断方法。

【請求項4】

前記金属フィルターで捕集した前記固体絶縁物微粒子の本数、平均長さ、平均幅を測定し、前記捕集した前記固体絶縁物微粒子の表面積を求め、単位面積あたりに発生する電荷密度（ｐＣ／ｍＬ／ｍｍ^２）を計算し、この値を基に絶縁油−体絶縁物微粒子間の帯電し易さを評価することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電気機器の流動帯電評価診断方法。

【請求項5】

固体絶縁物が絶縁性液体中に浸漬された電気機器の流動帯電評価診断装置であって、稼働中の前記電気機器から採取した絶縁性液体であって、前記固体絶縁物から剥離した前記固体絶縁物粒子を有する絶縁性液体を貯留する容器と、この容器に接続された前記絶縁性液体の循環流路と、前記容器内の絶縁性液体を前記循環流路に送り前記容器に戻して循環させる循環ポンプと、前記循環流路の途中に設けられて前記固体絶縁物粒子を捕集する金属フィルターと、前記金属フィルターに接続されて前記金属フィルターを介し発生電荷密度を測定する電流計を具備した電気機器の流動帯電評価診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は絶縁性液体と固体絶縁物を備えた電気機器における流動帯電発生のし易さを診断する方法および診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

変圧器における流動帯電とは、変圧器内部で絶縁油が流動することにより固体絶縁物の界面において電荷の分離が発生し、巻線内部や油道周辺の絶縁物に電荷が蓄積される現象である。絶縁油入りの変圧器において、絶縁油の流れを良くするために絶縁油の流路が設けられている。これを油道と称する。電荷の蓄積した部分は、直流電位が上昇して静電気放電を発生することがあり、条件によっては絶縁破壊に至るおそれがある。
このように絶縁性液体として絶縁油を使用した電気機器では、絶縁性液体と固体絶縁物の間で流動帯電現象が発生し、電気機器の絶縁性を脅かす場合がある。
このため、従来から、実電気機器に対し流動帯電の程度を評価する方法として、非特許文献１に記載のミニ静電テスター法と非特許文献２に記載の蓄積電荷密度法が検討されている。

【0003】

ミニ静電テスター法は、現地変圧器から採集した絶縁油と紙フィルター（変圧器の固体絶縁物の模擬構造体）で帯電させ、紙フィルターを設置している金属メッシュを通して電流を測定し、評価する方法である。
しかしながら、ミニ静電テスター法を実施した場合、紙フィルターが運転中の変圧器内の絶縁物を充分に再現する訳ではないので、ミニ静電テスター法は絶縁性液体単独の流動帯電への影響を評価することはできるが、固体絶縁物に対する評価はできないと考えられる。

【0004】

一方、蓄積電荷密度法は、電気機器内部から絶縁性液体と固体絶縁物を採取する必要がある。ところが、運転中の電気機器から固体絶縁物を直接採取するのは難しいので、実際には実電気機器から固体絶縁物を採取せずに、新品の固体絶縁物に運転中の電気機器から採取した絶縁油を含浸させて代用し、蓄積電荷密度法を適用する必要がある。また、蓄積電荷密度法を実施するには、多大な工期と費用を要するため、実設備に適用することは容易ではない。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】電気協同研究 第５４巻 第５号（その１）「油入変圧器の保守管理」電力用変圧器保守管理専門委員会著、社団法人電気協同研究会 平成１１年２月発行、Ｐ１３３〜、７-２-１

【非特許文献2】電気協同研究 第６５巻 第１号 「電力用変圧器改修ガイドライン」電力用変圧器保守管理専門委員会著、社団法人電気協同研究会 平成２１年２月発行、Ｐ１９８〜、付録７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前述の背景から、従来知られているミニ静電テスター法と蓄積電荷密度法のいずれにおいても現地使用中の変圧器や電気機器の評価は容易ではなく、従来方法とは異なる方法であって、現地使用中の変圧器の絶縁性液体と固体絶縁物を合わせて評価できる試験方法の開発が求められている。

【0007】

従って、本発明の課題は、現地使用中の変圧器などの電気機器の絶縁性液体と固体絶縁物の状態を加味した上で電気機器における流動帯電の状態を評価できる診断方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の流動帯電評価診断方法は、固体絶縁物が絶縁性液体中に浸漬された電気機器の流動帯電評価診断方法であって、稼働中の前記電気機器から採取した絶縁性液体とその絶縁性液体に含まれる前記固体絶縁物から剥離した固体絶縁物微粒子を帯電させて流動帯電を評価することを特徴とする。
本発明において、使用中の前記電気機器から採取し、前記固体絶縁物から剥離した前記固体絶縁物微粒子を含む絶縁性液体を液体循環流路に流し、前記液体循環流路の途中に設けた金属フィルターで前記絶縁性液体内の前記固体絶縁物微粒子を捕集し、前記金属フィルターに接続した電流計により前記金属フィルターに生じた発生電荷密度を測定することで流動帯電を評価することが好ましい。

【0009】

本発明において、使用中の前記電気機器から採取し、前記固体絶縁物から剥離した前記固体絶縁物微粒子を含む絶縁性液体を容器に貯留し、前記容器内の絶縁性液体を前記液体循環路に連続的に供給して循環させ、前記金属フィルターに前記絶縁性液体内の前記固体絶縁物微粒子を捕集し、前記電流計により経時的に発生電荷密度を計測し、経時的に計測した発生電荷密度の値から流動帯電を評価することを特徴とする流動帯電評価診断方法であっても良い。
本発明において、前記金属フィルターで捕集した前記固体絶縁物微粒子の本数、平均長さ、平均幅を測定し、前記捕集した前記固体絶縁物微粒子の表面積を求め、単位面積あたりに発生する電荷密度（ｐＣ／ｍＬ／ｍｍ^２）を計算し、この値を基に絶縁油−固体絶縁物微粒子間の帯電し易さを評価することを特徴とすることが好ましい。

【0010】

本発明の電気機器の流動帯電評価診断装置は、固体絶縁物が絶縁性液体中に浸漬された電気機器の流動帯電評価診断装置であって、稼働中の前記電気機器から採取した絶縁性液体であって、前記固体絶縁物から剥離した前記固体絶縁物粒子を有する絶縁性液体を貯留する容器と、この容器に接続された前記絶縁性液体の循環流路と、前記容器内の絶縁性液体を前記循環流路に送り前記容器に戻して循環させる循環ポンプと、前記循環流路の途中に設けられて前記固体絶縁物粒子を捕集する金属フィルターと、前記金属フィルターに接続されて前記金属フィルターを介し発生電荷密度を測定する電流計を具備したことを特徴とする。

【0011】

本発明に係る電気機器の流動帯電評価診断装置は、固体絶縁物と通電体が絶縁性液体中に浸漬された電気機器の流動帯電評価診断装置であって、上下方向に延在された流路を構成し、使用中の前記電気機器から採取された前記固体絶縁物微粒子を含む絶縁性液体を注入する導入管と、この導入管の左右に設置された正電極および負電極と、前記導入管の下端部に接続された２股型の分岐管とを具備したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

稼働中の電気機器から絶縁性液体を採取するとその絶縁性液体には前記固体絶縁物から剥離した固体絶縁物微粒子が含まれている。電気機器では通電体への通電により経時的に固体絶縁物の表面の一部が固体絶縁物粒子となって絶縁性液体中へ放出される。この放出される固体絶縁物粒子の量は電気機器への通電状態や使用状態により経時的に変化する。そして、絶縁性液体を収容している電気機器において流動帯電が発生する状態は、前記固体絶縁物から剥離した固体絶縁物と絶縁性液体の劣化状態に相関がある。このため、絶縁性液体中の固体絶縁物粒子の帯電に伴う状態を把握することで、使用中の電気機器における流動帯電発生を評価することができる。
固体絶縁物から剥離した固体絶縁物粒子を帯電させて流動帯電発生を診断する場合、固体絶縁物から剥離した固体絶縁物粒子を含む絶縁性液体を流動させている間に金属フィルターで固体絶縁物から剥離した固体絶縁物粒子を捕集し、金属フィルターに接続した電流計により発生荷電密度を測定することで使用中の電気機器であっても流動帯電発生のし易さを評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る流動帯電評価診断を行う対象の一例である変圧器を示すもので、（Ａ）は変圧器の全体構成図、（Ｂ）は変圧器内部に収容されている鉄心とコイルを示す部分断面図。

【図2】本発明に係る流動帯電評価診断を行う装置の一例を示すもので、（Ａ）は流動帯電評価診断装置の全体構成図、（Ｂ）は金属フィルター設置部を示す部分断面図。

【図3】同装置に設けられている金属フィルター設置部とその前後の構成を示す部分断面図。

【図4】同装置で求められた帯電度の測定結果の一例を示すグラフ。

【図5】本発明に係る流動帯電評価診断を行う装置の他の例を示す構成図。

【図6】図２に示す流動帯電評価診断装置を用い、絶縁性液体を９５℃に加熱して経時的に測定した発生電荷密度とｔａｎδを示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る流動帯電評価診断を行う場合について油入変圧器の場合を例にとり、図面に基づき説明する。
図１は油入変圧器の一例構造を示すもので、この例の油入変圧器１は、タンク２の内部に複数のコイル体３がそれらの中心軸を上下に向けて収容され、タンク２の内部に絶縁油が満たされてなる。各コイル体３の中心部にケイ素鋼板などの磁性体からなる鉄心５が挿通され、各鉄心５は各々の上下端部においてケイ素鋼板などの磁性体からなる上部鉄心６に一体化されている。
各鉄心５の両端部と上部鉄心６の周囲を囲むように枠状の締め金部７が設けられ、上下の締め金部７に締め付け金具８が延出形成され、上下の締め付け金具８により各コイル体３が上下から挟まれ、各コイル体３に締め付け力が付加されている。

【0015】

本実施形態においてコイル体３は、図１（Ｂ）に示すように外側コイル９と内側コイル１０からなり、外側コイル９は巻線（通電体）１１と絶縁スペーサー（固体絶縁物）１２を上下に積層した積層体を上部絶縁体１３と下部絶縁体１５により挟み付けて構成されている。内側コイル１０は巻線（通電体）１６と絶縁スペーサー（固体絶縁物）１７を上下に積層した積層体を上部絶縁物１８と下部絶縁物１９で挟み付けて構成されている。
上部絶縁物１３、１８と下部絶縁物１５、１９を上下の締め付け金具８により挟み付けることで各コイル体３には上下から締め付け力が作用され、この状態でコイル体３は絶縁油に浸漬されている。

【0016】

前記構成の変圧器１は、送電線などから送られる高電圧を電力使用者の近くで降圧する用途などに使用されるので、外側コイル９および内側コイル１０に内在する巻線１１（通電体）、１６（通電体）には常時電流が流されている。巻線１１、１６に電流を流すことで電磁力が作用するので、コイル体３や鉄心５には電磁力が作用し、これらが振動する。
また、送電線で短絡事故や地絡事故などが起きると変圧器１の巻線１１、１６には定格負荷電流の１０倍から数１０倍に達する大きな電流が流れることがあり、規格以上の電磁力と振動が作用することもある。
これら締め付け力と振動が常時作用する９，１０，１１，１６に巻かれた絶縁紙や絶縁紙の集合体である絶縁スペーサー１２、１７、絶縁物１３，１５，１８，１９や鉄心５とコイル３を隔てる絶縁物（図示略）や、コイル９とコイル１０を隔てる絶縁物（図示略）から、絶縁紙を構成する繊維の一部が微粒子となって経時的に絶縁油の中に分離してくる。
一方、変圧器１の絶縁油は種々の要因から経時的に徐々に劣化が進行する。
本願発明者は、絶縁油の劣化の進行度合いと上記絶縁紙から絶縁油内に放出された繊維の微粒子の状態が変圧器１の流動帯電発生のし易さを表すと想定した。
そこで、実使用中の変圧器１から、繊維の微粒子を含む絶縁油の一部を評価診断用に採取し、以下に説明する流動帯電評価診断装置により診断することで、実使用中の変圧器１において、流動帯電発生のし易さを診断することができる。

【0017】

図２（Ａ）は、流動帯電評価診断装置の一実施形態を示すもので、この実施形態の流動帯電評価診断装置３０は、変圧器１から採取した絶縁油３１を貯留する容器３２と、容器３２に接続された循環流路３３と、循環流路３３の一部に組み込まれた循環ポンプ３５と、循環流路３３の一部に組み込まれた静電気発生部３６と、この静電気発生部３６に接続された電流計３７を主体として構成されている。
容器３２の周面に加熱ヒーター３８が巻き付けられ、この加熱ヒーター３８が図示略の電源に接続されていて、加熱ヒーター３８の発熱によって容器３２内の絶縁油３１を目的の測定温度に加温できるようになっている。

【0018】

容器３２の開口部には蓋体３９が着脱自在に装着され、この蓋体３９を上下に貫通して容器内の絶縁油３１に到達するように引出管４０と戻管４１が設けられている。
引出管４０の途中に循環ポンプ３５が組み込まれ、引出管４０の外部終端側に第１の３方弁４２を介し環状流路４３が接続されている。環状流路４３は、第１の３方弁４２の１つのポートに接続された第１管路４３Ａと、この第１管路４３Ａに第２の３方弁４５を介し接続された第２管路４３Ｂと、この第２管路４３Ｂに静電気発生部３６を介し接続された第３管路４３Ｃからなり、第３管路４３Ｃの終端側は第１の３方弁４２の他のポートに接続されている。また、第２の３方弁４５の一つのポートに中継管４６が接続され、中継管４６の終端側に流速計４７を介し戻管４１の一端が接続されている。

【0019】

前記の構造において引出管４０と戻管４１と環状流路４３と第１、第２の３方弁４２、４５と中継管４６により循環流路３３が構成されている。
循環ポンプ３５により引出管４０を介し絶縁油３１を容器３２から抜き出し、第１の３方弁４２側に送り、第３管路４３Ｃを介し静電気発生部３６を通過させて第２管路４３Ｂ側に絶縁油３１を送り、第２の３方弁４５を介し戻管４１側に絶縁油３１を送り、容器３２に絶縁油３１を戻すことができる。

【0020】

静電気発生部３６は、第２管路４３Ｂに接続された継手型の上部ホルダー５０および第３管路４３Ｃに接続された継手型の下部ホルダー５１と、上部ホルダー５０および下部ホルダー５１との間にシールリング５２を介し挟持された円盤状の金属フィルター５３とからなる。上部ホルダー５０の上部側には第２管路４３Ｂに接続するための接続口５０ａが形成され、上部ホルダー５０の内底部側には下広がり状の拡開路５０ｂが形成されている。下部ホルダー５１の下部側には第３管路４３Ｃに接続するための接続口５１ａが形成され、下部ホルダー５１の内上部側には上広がり状の拡開路５１ｂが形成されている。金属フィルター５３の孔径（ポアサイズ；目の粗さ）は５０μｍ程度に設定されている。

【0021】

上部ホルダー５０の拡開路５０ｂと下部ホルダー５１の拡開路５１ｂに挟まれるように金属フィルター５３が設けられているので、第３管路４３Ｃから第２管路４３Ｂ側に絶縁油３１が流動する場合、絶縁油３１の内部に含まれている繊維の微粒子は金属フィルター５３に補足されるようになっている。
なお、先に説明した変圧器１に備えられている絶縁スペーサー１２、１７、絶縁物１３，１５，１８，１９や鉄心５とコイル３を隔てる絶縁物や、コイル９とコイル１０を隔てる絶縁物は絶縁紙からなり、絶縁紙は針葉樹のパルプからなり、その繊維は２０〜５０μｍ長さ、厚さ２μｍ程度であるので、前記金属フィルター５３の目の粗さは、前記サイズの繊維の微粒子を捕集できる程度の大きさに設定されている。
上部ホルダー５０の上方の第２管路４３Ｂには開閉弁５５が組み込まれ、下部ホルダー５１の下方の第３管路４３Ｃには開閉弁５６が組み込まれている。

【0022】

下部ホルダー５１の内部を貫通して金属フィルター５３に接続された検出線３７ａが設けられ、この下部ホルダー５１の外部に延出された検出線３７ａには電流計３７が接続され、電流計３７は接地線３７ｂを介し接地されている。この電流計３７は金属フィルター５３に溜まる電荷を検出するために設けられている。

【0023】

容器３２の内部において、引出管４０の下端直下に絶縁油のｔａｎδ測定用の電極６０が設けられ、容器３２の側方に蓋体３９を貫通した配線６１を介し電極６０に接続された計測装置６２が設けられている。
また、蓋体３９を貫通して蓋体３９の下方空間に連通する供給管６３が設けられ、この供給管６３にはシリカゲル等の乾燥剤収容部６５を介し空気供給源が接続され、供給管６３にはオキシゲントラップ６６を介し窒素ガス供給源が接続されている。

【0024】

次に、図２に示す流動帯電評価診断装置３０を用いて流動帯電診断を行う場合の一例について説明する。
図１（Ａ）に示す構成であり、使用中の変圧器１から、必要量の絶縁油を抜き出す。変圧器１のタンク２に設けられているバルブを介しタンク２の内部から診断に必要な量の絶縁油を採取することができる。
変圧器１を継続使用していると、通電体である巻線１１、１６に通電し、巻線１１、１６が発生させた電磁力により巻線１１、１６を含めたコイル体３あるいは鉄心５に振動が発生する。また、絶縁スペーサー１２、１７、絶縁物１３，１５，１８，１９や鉄心５とコイル３を隔てる絶縁物や、コイル９とコイル１０を隔てる絶縁物が絶縁紙からなるので、この絶縁紙が油の流れにさらされていること、通電の影響あるいは電磁力の影響などによって振動されること、短絡や地絡などの発生により通常とは異なる影響を受けること、などが要因となって絶縁紙の繊維の一部が剥離し、微粒子として絶縁油の中に放出される。
使用中の変圧器１から絶縁油を採取すると、絶縁油の中には絶縁スペーサー１２、１７、絶縁物１３，１５，１８，１９や鉄心５とコイル３を隔てる絶縁物や、コイル９とコイル１０を隔てる絶縁物を構成する繊維の一部が微粒子として必然的に混入している。

【0025】

使用中の変圧器１から採取した絶縁油３１を気密状態の図２に示す装置の容器３２に必要量投入し、容器３２の開口部を蓋体３９で閉じる。また、蓋体３９で容器３２の開口部を閉じる場合、供給管６３の下端を絶縁油３１の油面位置より上方にして容器３２の上部空間に窒素ガスのみを送り込み、窒素封入を行う。
次に、循環ポンプ３５を作動させて容器３２内から潤滑油３１を吸い上げ、環状流路４３に送る。環状流路４３では第３流路４３Ｃから静電気発生部３６側に絶縁油が流動されるので、絶縁油３１は金属フィルター５３を通過した後、戻管４１を介し容器３２に戻される。
この動作を所定時間繰り返すと、絶縁油に含まれている微量の微粒子は金属フィルター５３の下面側に順次補足されて蓄積される。

【0026】

捕捉された微粒子が油と接触し流動帯電して金属フィルター５３に電荷が流れるので、この電荷を電流計３７で測定することができる。上述の絶縁油の循環動作を所定時間長く行うならば、油を流し続けるので常に帯電が生じ、順次電荷密度を計測できる。測定時間は数時間〜数１００時間行うことができる。
絶縁油の温度を加熱ヒーター３８により例えば５０℃程度に加熱保持し、絶縁油３１の流速を例えば５ｃｍ／ｓ程度に一定値として電荷密度を計測する。この計測により数ｐＣ／ｍＬなどの割合の電荷発生量を計測することができる。

【0027】

絶縁油に接する紙繊維の表面積が大きいほど流動帯電で発生する電荷量は大きくなると考えられるため、金属フィルター５３で捕捉された紙繊維の本数、平均長さ、平均幅を繊維形状測定器で測定し、表面積を求めた上、単位紙面積あたりに発生する電荷（発生電荷密度、単位[ｐＣ／ｍＬ／ｍｍ^２]）を計算し、この値を基に絶縁油―紙繊維間の帯電し易さを評価することができる。
この発生電荷密度を複数の変圧器の絶縁油で計測しておき、変圧器ごとの情報として蓄積しておくと、どの程度の発生電荷密度であれば、流動帯電が起こり易くなっているのか、把握することができる。
例えば、発生電荷密度が１〜１０[ｐＣ／ｍＬ／ｍｍ^２]程度であれば、当該変圧器は流動帯電が発生し難い状態の変圧器であるとわかる。なお、従来公知のミニ静電テスター法などの計測情報を活用して推定把握できる情報として、本実施形態の流動帯電計測装置で計測される発生電荷密度として数１００[ｐＣ／ｍＬ／ｍｍ^２]レベルになると、該当変圧器において流動帯電発生の危険性が高いと推定できる。

【0028】

図２に示す流動帯電評価診断装置３０によれば、使用中の変圧器１から評価に必要な絶縁油を抜き出し、絶縁油に含まれている繊維の微粒子の帯電状態を電流計３７で計測すればよいので、使用中の変圧器１に収容されている絶縁油の流動帯電のし易さについて変圧器１を止めることなく、変圧器１を分解することなく診断し評価することができる。
また、流動帯電評価診断装置３０によれば、容器３２内の絶縁油の温度を加熱ヒーター３８で調節した上で計測できる。よって、絶縁油の温度に応じた流動帯電発生のし易さを診断することができる。また、絶縁油の温度を高温度に設定し、金属フィルター５３の電荷を測定することで絶縁油の流動帯電発生のし易さを後述する実施例の如く加速試験することができる。

【0029】

＜第２実施形態＞
図５は、本発明に係る流動帯電評価診断装置の第２実施形態を示すもので、この第２実施形態の流動帯電評価診断装置７０は、上下方向に延在された導入管７１と、この導入管７１の下端部に接続された２股型の分岐管７２、７３と、導入管７１の下端部の側壁に左右に対向し離間して配置された正電極７５および負電極７６と、正電極７５および負電極７６に接続された電源７７を主体としてなる。

【0030】

流動帯電評価診断装置７０において導入管７１がクランプ部材７８で鉛直に支持され、クランプ部材７８がムッフ部材７９を介し支柱８０に支持され、支柱８０がスタンド８１に立設されている。導入管７１は鉛直向きに支持され、分岐管７２、７３は導入管７１に対し１２０゜の傾斜角度に配置されている。このため、導入管７１と分岐管７２、７３は側面視逆Ｙ字型に配置されている。
前記導入管７１は上部管７１ａと下部管７１ｂの継ぎ足し構造とされ、上部管７１ａの上端には絶縁油投入用の開口部７１ｃが形成されている。
前記電源７７は、正電極７５と負電極７６に対しＤＣ数１００Ｖ程度、例えばＤＣ５００Ｖ程度の直流電圧を印加できる電源とされている。

【0031】

第２実施形態の流動帯電評価診断装置７０は、絶縁油中に絶縁紙の繊維微粒子を混入し、攪拌することにより絶縁繊維および絶縁油を帯電させ、導入管７１内の絶縁油に沿って沈降させ、沈降中の絶縁繊維微粒子に正電極７５と負電極７６から静電界を印加し、絶縁繊維の帯電状態に応じ分岐管７２に移動した絶縁繊維と、分岐管７３に移動した絶縁繊維の割合に応じて流動帯電診断を行う装置である。帯電の際、油が＋に帯電し、絶縁繊維が−に帯電する。
このため、（分岐管７２中の絶縁繊維数）／（分岐管７３中の絶縁繊維数）を計測することで、流動帯電診断ができる。分岐管７２は正電極７５に近く、分岐管７３は負電極７６に近いため、絶縁繊維が−に帯電することから、絶縁繊維の帯電量の多いものは、分岐管７２側に多く集まる。
前記の比率が１．０に近い数値であれば、帯電している絶縁繊維の数が少ないか帯電量が少ないと見積もることができ、絶縁油を回収した変圧器の流動帯電診断において、流動帯電が発生し難い状態であると判断できる。前記の比率が１から離れて大きな数値になるようであると、絶縁油を回収した変圧器の流動帯電診断において、流動帯電が発生し易い状態であると判断できる。

【実施例】

【0032】

＜第１実施例＞
孔径（ポアサイズ）５０μｍの金属フィルターを用意し、この金属フィルターを図２に示す流動帯電評価診断装置の上部ホルダーと下部ホルダーの間に挟持した。
１次電圧２７５ｋＶ、２次電圧５６ｋＶ、定格容量１９０ＭＶＡ、２０００年製の油入電力用変圧器であって、１５年間使用した変圧器から１０Ｌ分の油を採取し、その繊維を集め、流動帯電発生のし易さを診断した。
絶縁油１．３Ｌを容器に収容し、容器内の絶縁油の温度を５０℃に調整し、循環流路内の流速計で５．３ｃｍ／ｓになるように絶縁油を循環ポンプで流動循環させ、流動帯電を測定した。なお、図２（Ｂ）に示す幅広継手型の上部ホルダー５０と下部ホルダー５１は略図であって、実際の試験の際には図３に示す軸継手型の上部ホルダー５０と下部ホルダー５１との間に金属フィルター５３を設けた構造のホルダーを用いて試験した。このホルダーの上部側の管路の途中部分にはポリ４フッ化エチレン製の管路が組み込まれ、下部側の管路の途中部分にもポリ４フッ化エチレン製のパイプが組み込まれている。
変圧器から絶縁油を採取する場合に絶縁油をなるべく酸化させたくないので、絶縁油をブリキ缶等の容器に採取する場合に採取用の管路の途中に前記継手型のホルダーを開閉弁５５、５６とともに組み込んで採取用の途中管路として用いる。変圧器から絶縁油の採取後、管路から開閉弁５５、５６の部分ごとホルダーを取り外して図２に示す装置に付け替えて使用することができる。図２の装置に組み込んだ時点で金属フィルター５３は上下のポリ４フッ化エチレン製のパイプで電気的に浮かせた状態とされる。勿論、このホルダーを用いることなく変圧器からブリキ缶等の容器に直接絶縁油を採取しても良い。
試験結果を図４に示す。

【0033】

図４に示すようにこの絶縁油は約４．２ｐＣ／ｍＬの電荷発生量であった。金属フィルター上の紙繊維の本数、平均長、平均幅を繊維形状測定器で測定し、表面積を求めた上、単位紙面積あたりに発生する電荷（発生電荷密度）を計算し、これを基に絶縁油−紙繊維間の流動帯電のし易さを評価した。
絶縁紙繊維表面積は１．８４[ｍｍ^２]と求められ、発生電荷密度は２．２８[ｐＣ／ｍＬ／ｍｍ^２]であると求めることができた。
この発生電荷密度は充分に低い値であり、当該変圧器は流動帯電が発生し難い変圧器であると診断できた。

【0034】

＜第２実施例＞
第１実施例で用いた変圧器から回収した別の絶縁油を用い、この絶縁油を一部ろ過して絶縁繊維微粒子を除去した絶縁油のみを図５に示す装置の分岐管７２、７３から導入管７０の途中まで注入し、この後、導入管７１の上部管７１ａに絶縁繊維微粒子入りのままの絶縁油を注入した。即ち、変圧器から取り出してからろ過していない絶縁油を一定時間振動攪拌して注入した。
正電極と負電極にＤＣ５００Ｖ電源を接続し、導入管７０の下部側に各電極から静電界を印加した。

【0035】

導入管７０の上部側の絶縁油には絶縁繊維微粒子が含まれているので、重力により絶縁繊維微粒子が導入管７０の内部を沈降し、静電界により帯電の状態に応じて−に帯電した絶縁繊維の微粒子が分岐管７２側に移動しつつ沈降し、帯電していないか帯電量の少ない絶縁繊維の微粒子が分岐管７３側に移動しつつ沈降する。
分岐管７２に沈降した絶縁繊維微粒子数と分岐管７３側に沈降した絶縁繊維微粒子数の比率を繊維形状測定装置で計測したところ、比率は１．０５であり、１．０に近く、小さい値であった。このため、先の変圧器は流動帯電が発生し難い変圧器であると診断することができる。

【0036】

＜実施例３＞
第１実施例で用いた変圧器から回収した他の絶縁油を用い、図２に示す流動帯電評価診断装置を用いて加熱劣化促進試験を行った。
流動帯電評価診断装置の容器内の絶縁油に触媒として裸銅箔を絶縁油１．０Ｌに対し０．５ｃｍ^２混入し、容器内に窒素ガスを供給して窒素封入した上で容器内の絶縁油を９５℃に加熱し、１９０時間加熱し、加速劣化させた。平均油温を４５℃と仮定し、７℃半減則として、９５℃−４５℃＝５０Ｋの温度上昇は加速倍率１４１程度となり、１９０時間の加熱は、１９０時間×１４１＝２６７９０時間＝約３年かかる劣化を模擬した。

【0037】

９５℃加熱加速試験中の発生電荷密度およびｔａｎδの連続測定結果を図６に示す。絶縁油の温度を９５℃に設定し、絶縁油の流速を１．５ｃｍ／ｓに設定して発生電荷密度およびｔａｎδを測定している。
その結果、加熱初期は約６．３[ｐＣ／ｍＬ／ｍｍ^２]であった発生電荷密度が、１９０時間の加熱で約１４[ｐＣ／ｍＬ／ｍｍ^２]まで増加した。
この結果から、この試験に用いた変圧器は将来的に流動帯電を発生する危険性が増加してゆくが、危険性の伸びは図６に示す関係の如く鈍化する傾向にあると推定できる。このため、この試験に用いた絶縁油は、長期間の使用に耐える絶縁油であると推定評価することができる。
一方、図６に示すようにｔａｎδは時間経過に対し直線的に増大している。この測定結果は、絶縁油の酸化劣化が徐々に進行し、発生する劣化生成物がｔａｎδを増大させていることを示唆し、ｔａｎδに関しては継続的に監視してゆく必要性があることを示している。

【符号の説明】

【0038】

１…変圧器、２…タンク、３…コイル体、５…鉄心、６…上部鉄心、７…締め付け部材、８…締め付け金具、９…外側コイル、１０…内側コイル、１１、１６…巻線（通電体）、１２、１７…絶縁スペーサー（固体絶縁物）、３０…流動帯電評価診断装置、３１…絶縁油、３２…容器、３３…循環流路、３５…循環ポンプ、３６…静電気発生部、３７…電流計、３８…加熱ヒーター、４０…引出管、４１…戻管、５０…上部ホルダー、５１…下部ホルダー、５３…金属フィルター、７０…流動帯電評価診断装置、７１…導入管、７２、７３…分岐管、７５…正電極、７６…負電極、７７…電源。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】