変圧器の局部振幅異常監視データをどうするか？ダイアグラム解析と故障診断法

• 真偽を見分ける：部分放電の監視データに異常が見られた場合、まず干渉を除外する必要があります。変電所の電磁環境は複雑であるため、センサーが実際の部分放電ではなく、外部からの干渉信号に反応している可能性があります。
• マルチセンサーによる交差検証：単一のセンサーで検知された信号だけでは部分放電であると断定するには不十分であり、2つ以上の異なる種類のセンサーが同一の時間枠で信号を捕捉した場合にのみ、診断的価値を持つ
• 配列比較：異常信号のPRPDスペクトルを、典型的な放電タイプの標準スペクトルの特徴と比較し、どの種類の放電に該当するか、およびその深刻度を判定する
• トレンドフォロー：単発の異常は一時的な現象である可能性がありますが、異常が繰り返し発生する場合こそが故障の兆候です。放電の振幅と頻度の変化傾向を継続的に追跡してください。

1.データ異常のよくある原因

2. 診断の流れ

2.1 手順1：機器の異常を排除する

システムの自己診断状態を確認する――センサーの接続が正常か、データ収集ユニットに故障アラームが出ていないかを確認する。超音波センサーについては、カップリング剤が乾燥したり剥がれたりしていないかを確認する。高周波電流センサーについては、取り付けが緩んでいないかを確認する。ケーブルの接続部およびアースが確実に接続されているかを確認する。

2.2 ステップ2：信号特性の分析

信号の位相分布を観察する――商用周波数と相関があるか？真の局所放電は商用周波数電圧と一定の位相関係にあるため、ランダムに現れる信号は高確率でノイズである。信号の特徴パラメータ――振幅分布、繰り返し率、パルス波形などを観察する。異なる種類の局所放電とノイズでは、これらの特徴に顕著な違いが見られる。

2.3 ステップ3：マルチセンサーによる交差検証

あるセンサーのみが信号を検知し、他のセンサーが反応しない場合、そのセンサー付近で局所的な干渉が発生している可能性が高い。2つ以上の異なる種類のセンサーが、同じ時間枠内で同一の特徴を持つ信号を検知した場合、その信頼性は大幅に向上する。

2.4 ステップ4：トレンドの確認

単発または偶発的な信号は、その強さにかかわらず、直ちに故障と断定することはできません。数回の検出サイクルにわたって継続的に観察し、各サイクルで信号が検出され、かつ振幅や発生頻度に増加傾向が見られる場合にのみ、実際の局所放電が進行していると確認できます。

2.5 ステップ5：対応計画の策定

部分放電の種類と深刻度に応じて対応レベルを決定する。コロナ放電は計画点検の対象とし、内部放電は監視頻度を高める必要があり、表面放電は早期の点検を計画し、浮遊放電は速やかに運転を停止して対処する必要がある。

3. 典型的なスペクトルによる故障診断

3.1 スペクトル信号が密集しており、正負の半周期で対称である

信号は正負半波形の第1および第3象限に密集して分布しており、振幅は中程度である。この特徴は内部放電、すなわち絶縁材料内部の気隙で発生する典型的な部分放電を示している。傾向が安定している場合は運転を継続し、定期的に監視を行えばよい。一方、振幅や発生頻度に増加傾向が見られる場合は、点検を実施すべきである。

3.2 スペクトル信号は電圧のピーク領域に集中している

信号は商用周波数電圧のピーク付近（約90°および270°）に集中しており、振幅は小さいものの繰り返し頻度が高い。この特徴は、通常は内部の金属突起や鋭角によって引き起こされるコロナ放電を示唆している。短期的には大きな危険はないが、計画的な点検において電界集中の原因を調査すべきである。

3.3 スペクトルに振幅が大きく位相幅の狭い信号が現れる

信号は特定の位相範囲に集中しており、放電振幅は他の信号よりも著しく高い。この特徴は、浮遊放電——接地が不十分な金属部品が交流電界中で隣接する部品と放電を起こす現象——を示唆している。これは最も危険な局所放電のタイプであり、速やかに運転を停止して点検・処置を行う必要がある。

4.よくある質問

4.1 質問：スペクトル上に部分放電とみられる信号が現れたが、その種類が特定できない場合はどうすればよいですか？

回答：まず、複数のセンサーが同時に検知しているかどうかを確認し、システムの自動診断機能を用いて予備的な判断を下します。それでも不確かな場合は、スペクトルデータと測定データをサプライヤーの技術チームに送信し、遠隔分析を依頼します。深刻な疑いがある場合は、停電を行って従来の部分放電試験を実施し、最終的な確認を行います。

4.2 問：部分放電データと油クロマトグラフィーデータをどのように組み合わせて判断すればよいですか？

回答：部分放電で放電信号が検出されたが、油クロマトグラフィーおよびアセチレン濃度が上昇していない場合——部分放電は初期段階にあり、油クロマトグラフィーがまだ反応していない可能性がある。部分放電と油中クロマトグラフィーのアセチレン濃度が同時に上昇している場合——放電はすでに高エネルギーレベルまで進行しており、早急な対応が必要です。部分放電に異常がないにもかかわらず油中クロマトグラフィーのアセチレン濃度が上昇している場合——放電位置とセンサーの間に遮蔽物があるか、その他の異常な原因が考えられます。

4.3 質問：スペクトル上において、外部干渉と真の局在をどのように区別すればよいですか？

答：外部干渉信号と商用周波数との間には、通常、決まった位相関係はなく、周期ごとに異なる位相位置に現れます。一方、実際の局所放電は商用周波数電圧と決まった位相関係にあり、連続する複数の周期において、同一または近似した位相範囲に現れます。

4.4 問：部分放電信号の増加傾向は何を意味するのか？

回答：緩やかで安定した増加（数ヶ月から数年）は、通常、絶縁体の漸進的な劣化を示しています。急速な増加（数週間から数ヶ月）は、局所的な欠陥が急速に拡大している可能性を示唆しています。突発的に高振幅の信号が現れる場合は、新たな構造的な問題（機械的な緩みによる浮遊放電など）が発生していることを意味することが多く、直ちに対処する必要があります。

4.5 質問：部分放電データに異常があるものの、油のガスクロマトグラフィー分析結果と温度は正常です。運転を停止すべきでしょうか？

答：必ずしも直ちに運転を停止する必要はありませんが、監視頻度を高めるべきです。3つの監視手段のうち、部分放電は通常、最も早く反応を示します。油ガスクロマトグラフィーや温度に反応が見られないからといって、故障がないとは限りません。単に故障がまだ初期段階にあるだけかもしれません。傾向を判断して決定します。もし部分放電信号が急激に増加している場合は、油ガスクロマトグラフィーや温度にまだ反応が見られなくても、点検・修理の手配を検討すべきです。

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