專利名稱：對充油電氣設備中發(fā)生異常的可能性進行預測的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對充油電氣設備中發(fā)生異常的可能性進行預測的方法，例如，涉及在變壓器等充油電氣設備中、將卷繞有絕緣紙的銅線圈配置在絕緣油中的情況下，對因從絕緣紙析出的硫化銅而發(fā)生異常的可能性進行預測的方法。
背景技術：
在充油變壓器等充油電氣設備中，構成在作為導電介質的線圈銅上卷繞有絕緣紙，使得在相鄰的線匝之間線圈銅不會短路的結構。另ー方面，已知存在如下等問題即，充油變壓器所使用的礦物油中含有硫磺成 分，與油中的銅部件發(fā)生反應而從絕緣紙表面析出導電性的硫化銅，在相鄰的線匝之間形成導電路徑，從而產生絕緣破壞(例如，非專利文獻I =CIGRE TF A2. 31，“變壓器絕緣中的硫化銅” ELECTRA,第 224 卷，第 20-23 頁，2006 (CIGRE TF A2. 31，“Copper sulphide intransformer insulation, ” ELECTRA, No. 224, pp. 20-23, 2006))。然而，充油電氣設備所使用的絕緣油的量較多，一般使用年數也長，不易更換為不含有硫磺成分的絕緣油。因此，需要ー種在使用含有硫磺成分的絕緣油的充油電氣設備中、能對因硫化銅的析出而發(fā)生絕緣破壞等異常的可能性進行預測的方法。作為使硫化銅從絕緣油中析出的原因物質之一，已知有ニ節(jié)ニ硫(dibenzyldisulfide)(例如，非專利文獻 2 :F. Scatiggio, V. Tumiatti, R. Maina, M. TumiattiM. PompilIi以及R. Bartnikas, “絕緣油中的腐蝕性硫其檢測和相關的電力設備故障，，，IEEE Trans. Power Del.,第 23 卷，第 508-509 頁,2008 (F. Scatiggio, V. Tumiatti, R.Maina, M. Tumiatti M. Pompilli and R. Bartnikas, “Corrosive Sulfurin InsulatingOils: Its Detection and Correlated Power Apparatus Failures，，，IEEE Trans. PowerDel. ,Vol. 23，pp. 508-509, 2008))。因此，考慮基于絕緣油中的ニ芐ニ硫濃度、對充油電氣設備中發(fā)生異常的可能性進行預測。但是，已知有ニ芐ニ硫與銅發(fā)生反應而生成的油中的合成物(complex)吸附于絕緣紙之后，分解并作為硫化銅析出(例如，非專利文獻3 S. Toyama, J. Tanimura, N.Yamada, E. Nagao以及T. Amimoto, “ニ節(jié)ニ硫的高靈敏度檢測方法和絕緣油中生成硫化銅的機理論迷”，道波客戶會議，波士頓，馬薩諸塞州，美國，論文頂-8A，2008(S.ioyama, J. Tanimura, N. Yamada, E. Nagao and T. Amimoto, “High sensitive detectionmethod of dibenzyl disuliide and the elucidation of the mechanism of coppersulfide generation in insulating oil，，，Doble Client Conf. , Boston, MA, USA, PaperIM-8A, 2008))，由于硫化銅的生成，減少了礦物油中的ニ芐ニ硫濃度。因此，即便單純對從現(xiàn)有設備提取的礦物油中的ニ芐ニ硫濃度進行測量，也無法對充油電氣設備中發(fā)生異常的可能性進行預測。另ー方面，很久以來，作為與向上述的絕緣紙表面析出硫化銅所不同的現(xiàn)象，已知有在金屬表面析出的硫化銅。在這種情況下，如果硫化銅的生成量増加，會使硫化銅從金屬表面剝離，在絕緣油中漂浮從而降低設備的絕緣性能。作為預防保全該現(xiàn)象的方法，有在設備內設置對硫化銅向金屬表面的生成進行檢測的構件的方法(例如，專利文獻I :日本專利特開平4 一 176108號公報)。在該方法中，能通過檢測構件的表面電阻的下降來對硫化銅的生成進行檢測，以診斷設備的異常。然而，所述專利文獻I所示出的現(xiàn)有的診斷方法是關于很久以來已知的在金屬表面析出的硫化銅的 方法，其對象是與向絕緣紙表面析出硫化銅所不同的現(xiàn)象。另外，由于使用環(huán)氧樹脂制成的絕緣板，與由纖維素構成的線圈絕緣紙在原材料上有所不同，因此很可能無法正確地對硫化銅向線圈絕緣紙的析出進行檢測。另外，必須用對環(huán)氧樹脂制成的絕緣板噴涂銅粉、使其分散并粘著的復雜方法來進行制造。另外，在粘著的銅從環(huán)氧樹脂制成的絕緣板剝離的情況下，可能會成為金屬異物而在絕緣油中漂浮，使變壓器內的絕緣性能下降。再有，還存在如下問題當在其他部位比檢測部更早地析出硫化銅時，無法檢測出設備異?！，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本專利特開平4 一 176108號公報非專利文獻非專利文獻I :CIGRE TF A2. 31，“變壓器絕緣中的硫化銅” ELECTRA,第224卷，第 20-23 頁，2006(CIGRE TF A2. 31, “Copper sulphide in transformer insulation,， LECTRA, No. 224，pp. 20-23，2006)非專利文獻2 :F. Scatiggio, V. Tumiatti, R. Maina, M. Tumiatti M. Pompilli 以及R. Bartnikas, “絕緣油中的腐蝕性硫其檢測和相關的電カ設備故障”，IEEE Trans.Power Del.,第 23 卷，第 508-509 頁，2008 (F. Scatiggio, V. Tumiatti, R. Maina, M.Tumiatti M. Pompilli and R. Bartnikas, “Corrosive Sulfur in InsulatingOils: Its Detection and Correlated Power Apparatus Failures，，，IEEE Trans. PowerDel.，Vol. 23, pp. 508-509, 2008)非專利文獻3 S. Toyama, J. Tanimura, N. Yamada, E. Nagao 以及 T. Amimoto, “ニ芐ニ硫的高靈敏度檢測方法和絕緣油中生成硫化銅的機理論迷”，道波客戶會議，波士頓，馬薩諸塞州，美國，論文 IM-8A, 2008 (S. Toyama, J. Tanimura, N. Yamada, E. Nagaoand Γ. Amimoto, “High sensitive detection method oi aibenzyl disulfide andthe elucidation of the mechanism of copper sulfide generation in insulatingoil”，Doble Client Conf. , Boston, MA, USA, Paper IM-8A, 2008)

發(fā)明內容
發(fā)明所要解決的技術問題本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于，提供一種通過對當前的充油電氣設備進行分析來對將來在該充油電氣設備中因硫化銅的生成而發(fā)生故障的可能性進行預測的方法。解決技術問題所采用的技術方案本發(fā)明是ー種方法，是對充油電氣設備中發(fā)生異常的可能性進行預測的方法，包含:(I)對從運行中的充油電氣設備提取的絕緣油中的ニ芐ニ硫殘留濃度進行測定的
ェ序；(2)求出相對于所述充油電氣設備的運轉開始時的ニ芐ニ硫初始濃度、所述ニ芐ニ硫殘留濃度的估計減少量的エ序；(3)從所述ニ芐ニ硫殘留濃度和所述估計減少量，計算出所述ニ芐ニ硫初始濃度的エ序；以及(4)將所述ニ芐ニ硫初始濃度與特定的管理值進行比較的エ序。優(yōu)選為從ニ芐ニ硫濃度的平均減少速度和所述充油電氣設備的運轉年數，求出所述估計減少量。優(yōu)選為將所述平均減少速度作為在設置于所述充油電氣設備內的線圈的等效溫度下的ニ芐ニ硫濃度的減少速度來求出。優(yōu)選為從充油電氣設備的試驗數據、運轉負載率、環(huán)境溫度的信息，求出所述線圈的等效溫度。發(fā)明效果在本發(fā)明的對充油電氣設備中發(fā)生異常的可能性進行預測的方法中，通過對運行中的充油電氣設備進行分析，對在運轉開始時刻礦物油所包含的作為原因物質的ニ芐ニ硫濃度進行估計，從而能對將來在該充油電氣設備中因硫化銅的生成而發(fā)生故障的可能性進行預測。


圖I是示出實施方式I的エ序⑴ (3)的流程圖。圖2是用于對實施方式I的ニ芐ニ硫濃度的減少速度的計算方法進行說明的概念圖。圖3是示出在溫升(heat run)試驗中得到的溫度分布的概念圖。圖4是示出將運轉負載率作為參數的情況下的線圈溫度的概念圖。圖5是示出將氣溫作為參數的情況下的線圈溫度的概念圖。圖6是用于對實施方式I的運轉開始時刻的ニ芐ニ硫濃度的計算方法進行說明的 概念圖。
具體實施例方式以下，對充油電氣設備是變壓器的情況下的本發(fā)明的預測方法的一個實施方式進行說明。圖I是用于對本實施方式的預測方法中的(I)對從運行中的變壓器提取的絕緣油中的ニ芐ニ硫殘留濃度進行測定的エ序；(2)求出相對于上述變壓器的運轉開始時的ニ芐ニ硫初始濃度、上述ニ芐ニ硫殘留濃度的估計減少量的エ序；以及(3)從上述ニ芐ニ硫殘留濃度和上述估計減少量，計算出上述ニ芐ニ硫(以下簡稱為DBDS)初始濃度的エ序
進行說明的流程圖。以下，對各個エ序進行詳細說明。(エ序I)對DBDS殘留濃度進行測定的エ序エ序I如圖I所示，由從變壓器提取油的エ序、以及對提取的油的DBDS殘留濃度進行測定的エ序組成?？墒褂梅N種公知的方法來作為對提取的油的DBDS殘留濃度進行測定的方法，例如可舉出用氣相色譜儀進行分析的方法(例如，非專利文獻3 S. Toyama, J. Tanimura, N.Yamada, E. Nagao以及T. Amimoto, “ニ節(jié)ニ硫的高靈敏度檢測方法和絕緣油中生成硫化銅的機理論迷”，道波客戶會議，波士頓，馬薩諸塞州，美國，論文頂-8A，2008(S.Toyama, J. Tanimura, N. Yamada, E. Nagao and T. Amimoto, “high sensitive detectionmethod of dibenzyl disuliide and the elucidation of the mechanism of coppersulfide generation in insulating oil，，，Doble Client Conf. , Boston, MA, USA, PaperIM-8A, 2008))。通過這種方法能求出絕緣油中的DBDS殘留濃度。 (エ序2)求出DBDS濃度的估計減少量的エ序如圖I所示,エ序2包括從變壓器的試驗數據，掌握變壓器的運轉負載率和環(huán)境溫度、與變壓器內的線圈溫度之間的關系的エ序(エ序2 — I);從變壓器的運轉負載率和環(huán)境溫度的信息、以及在エ序2-1中得到的關系，求出變壓器內的線圈的等效溫度的エ序(エ序2 — 2)；求出該線圈的等效溫度下的DBDS濃度的減少速度(平均減少速度)的エ序(エ序2 — 3)；以及從變壓器的運轉年數的信息和上述平均減少速度，求出DBDS濃度從運轉開始時刻以來的估計減少量的エ序(エ序2 — 4)。(エ序2— I)掌握變壓器的運轉負載率和環(huán)境溫度、與變壓器內的線圈溫度之間的關系的エ序通過下述的溫升試驗來掌握變壓器的運轉負載率和環(huán)境溫度、與變壓器內的線圈溫度之間的關系。(溫升試驗)變壓器的溫升試驗是為了掌握將繞組和鐵芯冷卻的特性而對規(guī)定的負載條件下的溫度上升進行測定的試驗，例如，能通過按照JEC — 2200的基于短路連接的等效負載法(JEC — 2200的41頁)來進行。在該試驗中，實際測量變壓器的底部和上部的油的溫度。從實際測量的線圈繞組的電阻值，計算出線圈繞組的溫度(JEC — 2200的42頁)。通過溫升試驗求出的變壓器中的絕緣油的溫度和線圈繞組的溫度在圖3中示意性示出。由于通電電流所導致的線圈繞組的發(fā)熱，油的溫度在線圈的下部最低，在上部最高。例如，得到如圖3所示的那樣的、變壓器中的絕緣油的溫度和線圈繞組的溫度的分布(線圈繞組的平均溫度70°C，上部油溫60°C，下部油溫40°C)(此外，在圖3中，縱軸的數值示出絕緣油或線圈繞組的溫度，是假定值而不是實測值)?；谠摲椒ǎ诠潭ǖ沫h(huán)境溫度下，對變壓器以某個運轉負載率(40^,60%,80%,100% )進行運轉的情況下的變壓器的底部和上部的絕緣油的溫度進行測定，從該測定值求出以運轉負載率為參數的情況下的變壓器的各部分(從底部到上部)的線圈溫度。其結果在圖4中示意性示出。另外，在某個環(huán)境溫度(5°C，20°C，35°C )下，對變壓器以固定的運轉負載率進行運轉的情況下的變壓器的底部和上部的絕緣油的溫度進行測定，從該測定值求出以環(huán)境溫度為參數的情況下的變壓器的各部分(從底部到上部)的線圈溫度。其結果在圖5中示意性示出。這樣，能掌握變壓器的運轉負載率和環(huán)境溫度、與變壓器內的線圈溫度之間的關系O(エ序2— 2)求出變壓器內的線圈的等效溫度的エ序(確定平均環(huán)境溫度) 雖然設置有變壓器的環(huán)境的氣溫并不固定，但是能通過應用考慮了一天內和一年內的氣溫變動的方法來求出變壓器的整個運轉期間中的平均環(huán)境溫度(例如，皆川忠郎、永尾榮一、土江瑛、米澤比呂志、高山大輔、山川豐“老化GIS中的O形圈的劣化特性”、電學理論B、125卷3號、2005年(皆川忠郎，永尾栄一，土江瑛，米沢比呂志，高山大輔，山川豊“高経年GISにぉけるOリングの劣化特性，，、電學論B、125卷3號、2005年))。(確定平均運轉負載率)能從設置有變壓器的變電站的記錄求出運轉負載率在變壓器的整個運轉期間中的平均。(確定線圈的等效溫度)首先，基于在上述エ序2 — I中掌握的變壓器的運轉負載率和環(huán)境溫度、與變壓器內的線圈溫度之間的關系，求出在上述平均環(huán)境溫度和平均運轉負載率下的變壓器內的從底部到上部的線圈溫度。接著，掌握變壓器內的從底部到上部的線圈溫度和DBDS濃度的減少速度之間的關系。變壓器內的溫度在線圈下部最低，在線圈上部最高。另ー方面，DBDS和銅的反應具有溫度依賴性，溫度升高則反應速度加快。因此，在溫度低的線圈下部，DBDS濃度的減少速度較慢，在溫度高的線圈上部，DBDS濃度的減少速度較快。具體而言，生成硫化銅的化學反應中，如果溫度升高10°C，則反應速度加快為2倍?；谠摐囟纫蕾囆裕烙婦BDS濃度的減少速度在線圈溫度升高10°C時也會加快為2倍。然后，基于該估計，能制作表示變壓器內的從底部到上部的線圈溫度和DBDS濃度的減少速度之間的關系的曲線圖(圖2中示出示意性曲線圖)。在圖2中，求出使區(qū)域A和B的面積值相等的溫度作為線圈的等效溫度。(エ序2— 3)求出DBDS濃度的平均減少速度的エ序該等效溫度下的DBDS濃度的減少速度成為DBDS濃度的平均減少速度(參照圖2)。(エ序2— 4)求出DBDS濃度的估計減少量的エ序從變壓器的運轉年數的信息和在上述エ序2 — 3中求出的DBDS濃度的平均減少速度，求出DBDS濃度從運轉開始時刻以來的估計減少量。(3)計算出DBDS濃度的初始估計值的エ序圖6是用于對運轉開始時刻的DBDS濃度的計算方法進行說明的概念圖。能從提取的油中的DBDS濃度(DBDS殘留濃度)和在エ序2 — 4中求出的DBDS濃度的估計減少量(從DBDS濃度的平均減少速度和運轉年數求出的值)，求出運轉開始時刻的DBDS濃度(DBDS初始濃度)。即使從運行中的變壓器提取的絕緣油中的DBDS濃度(DBDS殘留濃度)相同，只要線圈溫度不同，運轉開始時刻的DBDS濃度(DBDS初始濃度)也會成為不同的值。例如，在線圈溫度高的情況下，DBDS濃度的減少速度加快，相對于運轉開始時刻的DBDS濃度的減少量増大，因此運轉開始時刻的DBDS濃度成為較高的值。(4)將ニ芐ニ硫初始濃度與特定的管理值進行比較的エ序作為油中的DBDS濃度的管理值(DBDS管理濃度)，推薦為IOppm(例如，CIGRE WGA2-32, “變壓器絕緣中的硫化銅”，最終報告手冊378，2009 (CIGRE WG A2-32，“Coppersulphide in transformer insulation，，, Final Report Brochure 378，2009))。通過將利用上述方法求出的運轉開始時刻的DBDS濃度與管理值進行比較，例如，如果比管理值高的話，則可預測為因在絕緣紙析出的硫化銅而發(fā)生異常的可能性較在高。在判斷為發(fā)生異常的可能性較高的情況下，能采取措施等，以促使注意到該充油電氣設備有可能因硫化銅而產生故障。這樣，在本發(fā)明的充油電氣設備中的硫化銅的診斷方法中，通過對從現(xiàn)有的(運行中的)充油電氣設備提取的絕緣油進行分析并求出DBDS濃度的エ序、考慮充油電氣設備的線圈溫度及其溫度分布而求出DBDS濃度的平均減少速度的エ序、以及從充油電氣設備的運轉年數求出DBDS濃度從運轉開始時刻以來的減少量的エ序，求出運轉開始時刻的DBDS濃度。因此，通過將運轉開始時刻的作為原因物質的DBDS濃度與特定的管理值進行比較，能對充油電氣設備中因硫化銅而發(fā)生絕緣破壞的危險性進行評價。在上述說明中，雖然主要以變壓器的情況為例進行具體說明，但是在其他充油電氣設備的情況下或使用礦物油等包含硫磺的油的設備或系統(tǒng)的領域中，也能進行利用。本次掲示的實施形態(tài)應解釋為所有要點都是例示而不受限制。本發(fā)明的范圍應理解為并非由上述說明而是由權利要求書示出，包含了與權利要求書等同的意思和范圍內的 所有變化。
權利要求
1.一種對充油電氣設備中發(fā)生異常的可能性進行預測的方法，其特征在于，包含(1)對從運行中的充油電氣設備提取的絕緣油中的二芐二硫殘留濃度進行測定的工序; (2)求出相對于所述充油電氣設備的運轉開始時的二芐二硫初始濃度、所述二芐二硫殘留濃度的估計減少量的工序； (3)從所述二芐二硫殘留濃度和所述估計減少量，計算出所述二芐二硫初始濃度的工序；以及 (4)將所述二芐二硫初始濃度與特定的管理值進行比較的工序。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，從二芐二硫濃度的平均減少速度和所述充油電氣設備的運轉年數，求出所述估計減少量。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于， 將所述平均減少速度作為在設置于所述充油電氣設備內的線圈的等效溫度下的二芐二硫濃度的減少速度來求出。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，從充油電氣設備的試驗數據、運轉負載率、環(huán)境溫度的信息，求出所述線圈的等效溫度。
全文摘要
本發(fā)明是對充油電氣設備中發(fā)生異常的可能性進行預測的方法，包含(1)對從運行中的充油電氣設備提取的絕緣油中的二芐二硫殘留濃度進行測定的工序；(2)求出相對于所述充油電氣設備的運轉開始時的二芐二硫初始濃度、所述二芐二硫殘留濃度的估計減少量的工序；(3)從所述二芐二硫殘留濃度和所述估計減少量，計算出所述二芐二硫初始濃度的工序；以及(4)將所述二芐二硫初始濃度與特定的管理值進行比較的工序。
文檔編號H01F41/00GK102652341SQ20098016285
公開日2012年8月29日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權日2009年12月24日
發(fā)明者福太郎 加藤, 康太 水野, 永尾　榮一, 細川　登, 網本　剛 申請人:三菱電機株式會社