乾式変圧器の故障監視：故障の種類、原因分析、監視システム
发布时间2025年11月3日 08:09:26
乾式変圧器は、オイルフリー、耐火・耐圧防爆、メンテナンスの利便性などの利点から、高層ビル、データセンター、地下鉄など安全要求の高い場所で広く使用されている。しかし、その動作は環境、負荷、製造工程などの影響を受け、さまざまな種類の故障が発生しやすく、故障の種類を正確に特定し、原因を明確にし、効率的な監視システムを構築することは、電力系統の安定した運転を確保するために不可欠です。
第一に、乾式変圧器の一般的な故障の種類
乾式変圧器の故障は、主にコア部品と操作システムに集中しており、一般的なタイプには以下のカテゴリーがある：
- 巻線不良最も一般的で危険な故障には、巻線の過熱、巻線間短絡、相間短絡、巻線の変形などがある。
- コアの故障鉄心の多点接地、鉄心損失が大きい、鉄心の緩み、振動異常などが主な症状です。
- 絶縁不良乾式変圧器はエポキシ鋳造または非カプセル絶縁が主流であり、絶縁の老化、絶縁の湿気、絶縁破壊放電などの故障形態がある。
- 部分放電故障絶縁体内あるいは絶縁体表面に局所的に電界が集中し、局所的な絶縁破壊放電を引き起こすことは、絶縁劣化の重要な前兆である。
- 冷却システムの故障強制空冷（AF）乾式変圧器では、ファンの破損、風速不足、冷却経路の閉塞などがよく発生する。
失敗の核心的原因
乾式変圧器の故障は単一の要因によって引き起こされるのではなく、設計、製造、運転、環境、その他の要因が結果において共同的な役割を果たす：
1.設計および製造上の欠陥
- 巻線工程が標準に達していないため、ワイヤの配列が不均一になり、絶縁層の厚さが不十分で、ターン間短絡の潜在的な危険が潜んでいる。
- 鉄心積層精度不足、クランプ力不足、振動、運転中の渦電流損失過大、鉄心過熱の引き金。
- 絶縁材料の不適切な選択、耐熱レベルや機械的強度は、損傷を老化しやすい労働条件の要件を満たしていない。
2.異常な動作状態
- 長期の過負荷運転では、巻線の損失が著しく増加し、温度は絶縁許容限度を超え、絶縁の老化と巻線の変形を加速する。
- 電圧変動が大きすぎたり、三相負荷のバランスが崩れたりすると、鉄心の磁気密度が飽和し、損失が増加し、振動ノイズが発生する。
- 頻繁な始動停止や突然の短絡の衝撃により、巻線は大きな電磁力を受け、ワイヤーの変形や接合部の緩みを引き起こしやすくなります。
3.環境要因の影響
- 環境湿度が基準を超えると、非密閉乾式変圧器の絶縁材料が吸湿し、絶縁抵抗の低下や放電故障の引き金となる。
- ほこり、腐食性ガス（化学工場、沿岸地域など）が巻線やコアの表面に付着し、絶縁層を破壊し、部品の腐食を促進する。
- 周囲温度が高すぎ、冷却システムの放熱能力を超えているため、装置全体の温度が異常に上昇している。
4.メンテナンス管理の欠如
- 定期的な冷却チャンネルの清掃を怠ると、埃の堆積によって通気性が悪くなり、冷却効率の低下によってオーバーヒートが引き起こされる。
- 絶縁抵抗検査や部分放電検出などの予防検査は長い間実施されておらず、潜在的な故障の検出が間に合わない。
- 冷却システムのファン、センサー、その他の部品が定期的に整備されず、故障後も適時に交換されない。
第三に、乾式変圧器の故障監視システムの分類と特徴である。
乾式変圧器の故障監視システムは、従来の予防監視とオンライン・リアルタイム監視の2つのカテゴリーに分けられ、両者は互いに補完し合って完全な監視システムを形成している：
1.伝統的な予防監視システム
定期的な手作業による検査が中心で、故障率が低く、作業条件が単純なシナリオに適している：
- 絶縁抵抗試験巻線の対地間および相間の絶縁抵抗を振動台で測定し、絶縁体の湿気や経年劣化の程度を調べる。
- 直流抵抗試験巻線の直流抵抗値を検出し、巻線ジョイントの緩みやターン間短絡などのトラブルシューティングを行います。
- 部分放電検出超音波検出器または携帯型部分放電試験機を使用し、定期的に現場で放電信号を検出する。
- 赤外線温度計赤外線カメラで変圧器の表面をスキャンし、巻線、コア、接合部などの過熱箇所を特定する。
2.オンライン・リアルタイム・モニタリング・システム
センサー技術とデータ伝送技術に基づき、24時間中断のない監視を実現し、重要な負荷場所に適しています：
- 温度監視モジュール巻線、コア、環境の温度は光ファイバー温度センサーまたはPT100センサーによってリアルタイムで収集することができ、温度が限界を超えると自動的にアラームが発せられます。
- 部分放電オンライン・モニタリング・モジュール内蔵のカップリングセンサーで放電信号を収集し、放電の強さと位置を分析するアルゴリズムと組み合わせることで、絶縁不良の早期警告を提供します。
- 振動モニタリング・モジュール変圧器の運転振動信号を振動センサーで収集し、鉄心の緩みや巻線の変形などの故障の特徴を分析する。
- 統合モニタリング・プラットフォーム各種監視データを統合し、遠隔監視、データ保存、故障診断、履歴データ分析などを実現し、運転・保守の効率化を図る。
第四に、乾式変圧器の故障監視の一般的な問題点とは何か。
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Q: 乾式変圧器の巻線によく見られる過熱の兆候は何ですか？A：主な症状は、機器の表面温度の異常上昇、冷却ファンの連続高速運転、異臭の発生（絶縁劣化）、負荷率は基準値を超えていないが温度上昇が基準値を超えている。
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Q: 周囲の湿度は乾式変圧器の絶縁にどの程度影響しますか？A：影響は大きく、相対湿度が85%を超えると、非カプセル変圧器の絶縁材料が湿気を吸収しやすくなり、絶縁抵抗が低下し、さらには部分放電を引き起こす可能性があるため、40%-70%で動作環境の湿度を制御することをお勧めします。
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Q: オンライン・モニタリング・システムは、従来の手動モニタリングと比較してどのような利点がありますか？A: 24時間中断のない強力なリアルタイム監視、過渡故障信号（突然の部分放電など）の捕捉能力、手動検査のコスト削減、故障拡大を回避する遠隔警告の実現などの利点があります。
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Q: 乾式変圧器の部分放電は常に絶縁不良を意味するのですか？A: 必ずしもそうとは限りません。軽微な部分放電は一時的な環境要因（過度の湿度など）で発生することがありますが、放電の強度が上昇し続けたり、頻繁に発生する場合は、絶縁が劣化していることを示しており、早急な対処が必要です。
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Q: 強制空冷式ドライタイプ変圧器のファンが故障した場合、どのような影響がありますか？A: ファンの故障は冷却効率の急激な低下を招き、変圧器が負荷状態で運転されている場合、巻線温度は急速に上昇し、短期的には絶縁劣化の加速を引き起こし、長期的には巻線ショートにつながる可能性があります。
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Q: 乾式変圧器のコアに多点地絡があるかどうかを判断する方法は？同時に、振動監視と組み合わせて、多点接地は、コアの異常振動、損失の増加につながる。
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Q: 乾式変圧器の巻線変形の主な原因は何ですか？A: 主な原因としては、突然の短絡衝撃、長時間の過負荷運転、輸送や設置時の衝撃、巻線巻取り時のクランプ力不足などがあります。
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Q: オンライン・モニタリング・システムのセンサーは定期的なメンテナンスが必要ですか？A: はい、正確なモニタリングデータを確保するために、センサーの配線に緩みがないか、光ファイバーセンサーに破損がないか、温度センサーの校正精度を6～12ヶ月ごとにチェックすることをお勧めします。
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Q: 乾式変圧器は粉塵の多い環境でも運転できますか？A:長時間の運転はお勧めしません。埃が溜まると放熱経路が塞がれ、放熱が悪くなります。埃には導電性の不純物が含まれている可能性があり、絶縁面に付着すると絶縁性能が低下するため、定期的に清掃し、埃対策をしっかり行う必要があります。
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Q：予防的テストとオンライン・モニタリングの関係は？A: この2つは相補的で、オンラインモニタリングはリアルタイムの早期警告に焦点を当て、予防テスト（年次絶縁テスト、直流抵抗テストなど）は潜在的な障害の詳細な調査に焦点を当て、変圧器の使用の組み合わせは、変圧器の安全な動作を確保するために包括的であることができます。
