トランスオイルの溶存ガスとは？7つの故障特性を詳しく解説

• ガス欠油浸変圧器の内部過熱または放電故障が発生した場合、絶縁油と固体絶縁材料が分解し、油中に溶解した特徴的なガスが発生します。
• 7つのコアガス水素(H₂)、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO₂)、メタン(CH₄)、エタン(C₂H₂86)、エチレン(C₂H₂)、アセチレン(C₂H₂)、これらはそれぞれ異なる故障モードに対応する
• 診断原理異なる断層タイプから発生するガスの組み合わせには、指紋レベルの規則性があり、各ガスの濃度と比率の関係を分析することで、断層タイプを正確に特定することができる。
• 検出手段オンライン・モニタリング・システムは、油の抽出、脱ガス、分離、検出の全プロセスを自動的に行い、1回の分析で7種類のガスの正確な濃度を同時に出力することができます。

1.ガス発生不良のメカニズム

変圧器の通常運転中、絶縁油と固体絶縁材料は電気的、熱的、機械的ストレスにより徐々に老化し、油中に微量のガスが溶解します。内部異常（局所的な過熱、全体的な過熱、放電など）が発生すると、対応する有機分子鎖の切断が劇的に加速し、ガス発生量が指数関数的に増加します。

異なる温度での過熱は、異なる分子構造に作用し、異なる分解生成物を生成する。異なるタイプの放電（部分放電、火花放電、アーク放電）は、大きく異なるエネルギー・レベルを放出し、その結果、非常に異なるタイプと比率のガスが発生する。これが、油中の溶存ガスを分析して故障を診断するための科学的根拠である。

2.7つの特徴的なガスの相互参照表

3.個々のガスの詳細な診断値

3.1 水素 - 故障の最も敏感な前兆現象

水素は最も分子量が小さく、拡散速度が速い断層ガスである。ほとんどすべてのタイプの故障で最初に水素が発生するため、最も感度が高いが、最も特異性の低い指標となる。他の炭化水素ガスレベルの上昇を伴う場合は、組み合わせの法則に従ってさらなる判断が必要となる。

3.2 炭化水素ガス-熱故障の分類指標

メタンとエタンは低温過熱、エチレンは高温過熱、アセチレンはアーク放電を表す。これら4つの炭化水素ガスの比率は、断層の温度範囲とエネルギーレベルを決定する中心的な基礎となる。例えば、エチレン/エタンの比率が高ければ高いほど過熱温度は高くなり、アセチレンが存在すれば、どんなに濃度が低くても重度の放電があることを意味する。

3.3 炭素酸化物-固体断熱材の寿命指標

COとCO₂は絶縁紙と絶縁ボードの熱分解から発生し、これは油の分解によって発生する炭化水素ガスとは全く異なる発生源である。CO/CO₂比の増加は通常、固体絶縁体の老化が加速していることを意味する。このデータの部分は、変圧器の全体的な残存寿命を評価するために不可欠である。

4.ガスの組み合わせと故障タイプの対応

4.1 熱故障モード

純油過熱（負荷時タップチェンジャーとの接触不良による局所的過熱など）：主にメタンとエチレン、少量のエタン、ほとんどアセチレンなし。固体断熱材の過熱：オイルの過熱ガスに基づいて、COおよびCO₂が著しく高い。

4.2 放電故障モード

局所放電：水素が優勢で、少量のメタンを伴う。火花放電：水素とアセチレンが同時に発生するが、アセチレンの含有量は高くない。アーク放電：アセチレンが急増し、エチレンと水素がともに大幅に増加する。

5.よくある質問

5.1 Q. オイル中の溶存ガスの通常値は？

A: 電圧レベルや容量の異なる変圧器では、ガス音価は異なります。一般的には、運転中の変圧器の水素注記値は約150μL/L、アセチレン注記値は約5μL/L（220kV以上）、全炭化水素注記値は約150μL/Lです。具体的な値は、機器の工場試験報告書や運転規程を参照して決定してください。

5.2 Q. なぜ水素は高く、他のガスは普通なのですか？

A: このような状況は通常、部分放電かコロナ放電の可能性があります。低エネルギー放電は主に水素を生成するためにC-H結合を破壊するため、炭化水素ガスを生成するためにC-C結合を破壊するには十分ではありません。しかし、また、石油電解水素、ステンレス鋼材料の触媒水素および他の非故障要因に水を除外する必要があります。

5.3 Q. アセチレンの存在は、必ずしも故障を意味するのですか？

A：運転中の変圧器にアセチレンが混入している場合は、注意が必要です。濃度が非常に低い場合（1～2μL/L）でも、検査期間を短くして集中的に監視する必要がある。アセチレンが継続的に上昇傾向を示す場合は、基本的に内部放電故障が確認されるので、早急に停止の手配をして検査を行う。

5.4 Q. CO/CO₂比はどのように解釈されますか？

A: CO/CO₂比が0.1より大きいか、または着実に増加している場合は、固体断熱材が異常な熱老化を起こしていることを示す。比が高く、その傾向が急であるほど、断熱材の老化が速いことを示す。しかし、COとCO₂は新しい変圧器の運転開始時にもゆっくりと増加し、これは正常な老化プロセスであることに注意すべきである。

5.5 Q. オンラインとオフラインのオイルクロマトグラフィーのモニタリングによるガスデータの不一致は？

A: サンプリング方法、脱ガス方法、検出器の違いなどにより、オンラインモニタリングとオフライン検出の間に多少の誤差があるのは普通です。重要なのは、一貫したトレンドがあるかどうかを見ることです。重要なのは、トレンドが一貫しているかどうかです。絶対値に差があっても、同じガスが連続して上昇していることを両方が示していれば、そのトレンドから故障を判断すべきです。

6.ガスデータは、O&Mの決定にどのように利用できるか？

6.1 ガスベースラインの確立-各ガスの "フィンガープリントベースライン "は、装置の試運転またはオーバーホール後、できるだけ早く確立されるべきであり、その後の全ての分析は、ベースラインを基準として行われるべきである。

6.2 単一のデータ異常はサンプリングエラーや検出エラーかもしれないが、継続的な上昇トレンドは真の警告サインである。オンラインモニタリングの利点は、高密度のトレンドデータが得られることである。

6.3 マルチガスジョイント判定 - 単一のガスを見るだけでなく、ガスの組み合わせや比率関係を調べ、3比率法やデイビッドの三角法を組み合わせて総合的に診断する。

免責事項：本記事の内容は、技術的な意見交換や参考のためのものであり、いかなる形の調達確約や契約提案を構成するものではありません。製品の技術パラメータ、構成、価格については、実際の契約および技術合意が優先するものとする。本記事に含まれる技術データおよび事例は、公開情報および技術慣行によるものであり、予告なく更新される場合があります。

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