変圧器の突然の短絡の原因

■ 巻線の検査と試験

変圧器が短絡すると、電磁力の作用により、巻線には圧力、張力、曲げなどの力が同時に加わり、故障箇所が強く隠蔽されるため、点検や修理が困難になります。したがって、短絡故障後には巻線を点検する必要があります。

■ 変圧器の直流抵抗の測定

変圧器の直流抵抗の測定値に基づき、巻線の直流抵抗の不平衡率をチェックし、以前の測定値と比較することで、変圧器巻線の損傷を効果的に調査できます。例えば、変圧器の短絡事故後、低電圧側のC方向の直流抵抗が約10%増加したため、巻線に新しい素線が混入している可能性があると判断されました。最終的に巻線を取り外して検査したところ、C相巻線の1本の素線が断線していることが判明しました。

■ 変圧器巻線容量の測定

巻線の静電容量は、巻線同士の静電容量、層同士の静電容量、層と層の間の静電容量、および巻線同士の静電容量から構成されます。この静電容量は、巻線と鉄心および接地との間のギャップ、巻線と鉄心との間のギャップ、巻線間のギャップ、層間のギャップ、および層間のギャップに関係しています。巻線が変形すると、一般的に「S」字型に曲がり、巻線と鉄心との間のギャップ距離が小さくなり、巻線と接地との間の静電容量が大きくなります。ギャップが小さいほど、静電容量の変化は大きくなります。したがって、巻線の静電容量は、巻線の変形度を間接的に反映することができます。

■カバーを開けた後の点検

変圧器のカバーを取り外した後、変圧器内部に溶融銅スラグ、アルミニウムスラグ、または高密度ケーブル紙の破片が見つかった場合は、巻線が大きく変形し、断線していると判断できます。また、巻線の損傷度は、巻線クッションブロックの変位や落下、押圧板の位置、押圧ピンの変位などからも判断できます。

■鉄心とクランプの検査

変圧器の鉄心は十分な機械的強度を有していなければならず、これは鉄心上のすべてのクランプ部品とそのコネクタの強度によって保証される。巻線が電気力を発生させると、巻線の軸方向力はクランプの反力によって相殺される。クランプと引張板の強度が軸方向力よりも小さい場合、クランプ、引張板、および巻線が損傷する。したがって、鉄心、クランプ、引張板、およびそのコネクタの状態を注意深く点検し、以下の条件を確認する必要がある。

① 鉄心上のヨークチップが上下に動くかどうかを確認します。

② コア貫通ねじと鉄心間の絶縁抵抗を測定し、コア貫通ねじのジャケットに損傷がないか確認し、プルプレートとプルプレートコネクタに損傷がないか確認する。

③ 変圧器が短絡すると、押圧板とクランプ部の間にずれが生じ、押圧板の接地接続部と押圧ピン上の鉄製ヨークが過電流によって引き抜かれたり焼損したりする可能性があります。したがって、巻線押圧板については、押圧ピンと押圧板の損傷を確認するだけでなく、巻線と押圧ピンおよび上部ヨーク間の接地接続が確実であるかどうかも確認してください。

■ 変圧器油とガスの分析

変圧器が短絡事故の影響を受けると、ガスリレー内に大量のガスが蓄積する可能性があります。そのため、変圧器事故後には、ガスリレー内のガスと変圧器内の油を採取して化学分析を行い、事故の性質を判断することができます。

■変圧器の短絡故障処理において注意すべき事項

（１）絶縁部品を交換する際は、絶縁部品の性能を確保する

処理中は、交換した絶縁部品の性能を試験し、要求事項を満たした後にのみ使用してください。鉛支持部の木製ブロックの絶縁には特に注意を払ってください。木製ブロックは、設置前に約80℃の熱変圧器油に一定時間浸漬し、絶縁性を確保してください。

（２）変圧器の絶縁試験は、変圧器に油を充填し、２４時間静置した後に行うものとする。

長時間高温の油に浸漬すると、一部の減衰絶縁部品が絶縁表面に拡散するため、油注入後に絶縁欠陥を検出できなくなることがあります。例えば、31.5 MVA 110 kV変圧器の低圧側で、処理中に10 kV銅棒の支持木ブロックを交換しました。変圧器に油を充填した後、すべてのテストは正常でした。10 kV低圧側の鉄心、クランプ、接地に対する絶縁抵抗は約1 MΩまで低下しました。吊り下げカバーを検査したところ、10 kV銅棒の支持木ブロックの絶縁が非常に低いことが判明しました。したがって、絶縁テストは変圧器に油を充填してから24時間後に確実に実施する必要があります。

（３）再組み立ての際には、鉄心の鋭利な角に注意しなければならない。

鉄心をヨークに取り付ける際は、鉄心チップの鋭利な角に注意し、油路間の絶縁抵抗、特に油路のチップの鋭利な角の絶縁抵抗を適時に測定して、チップの接着による鉄心の多点接地を防いでください。例えば、120MVAの220kV変圧器の場合、低圧側の巻線を交換してヨークを再取り付けした際、再取り付け時にチップの鋭利な角に気づかず、油路間の絶縁抵抗を適時に測定しなかったため、取り付け後に油路間の絶縁抵抗が0と測定されました。その結果、油路が鉄心チップの鋭利な角で短絡していたことが判明するまでに長い時間がかかりました。

（４）短絡抵抗の強い巻線材に交換する

改良型変圧器巻線の機械的強度は、主に以下の2つの要素によって決定されます。

① まず、巻線の機械的強度は、その構造自体の要因によって決まります。

② 2つ目は、巻線の内径側の支持、巻線の軸方向圧縮構造、および引張板とクランプの製造工程によって決まる機械的強度です。現在、ほとんどの変圧器メーカーは、半硬質銅線または自己粘着性転置導体を使用して巻線自体の短絡耐性を向上させ、より高品質の段ボールシリンダーを使用するか、ブレースの数を増やして巻線の半径方向の力に対する耐性を向上させ、引張板またはスプリングスタッドを使用して巻線群の軸方向の力に対する耐性を向上させています。

電力変圧器メーカーの技術部門として、変圧器の販売契約締結前および変圧器巻線の交換前の技術デモンストレーションにおいて、巻線の短絡耐性を十分に調査し、十分な注意を払う必要があります。

（５）変圧器の乾燥

変圧器は短絡事故の後、長期間にわたってオーバーホールが必要となるため、変圧器が湿気を帯びるのを防ぐために、以下の2つの対策を講じることができます。

① まず、毎日の作業終了前に変圧器を覆い、真空ポンプを使用して変圧器内部を真空引きし、変圧器本体表面の遊離水を除去します。翌日の作業開始時には、乾燥窒素または乾燥空気を使用して真空を解除します。一般的に、メンテナンス後24時間の熱油循環を経て、変圧器は直接運転を開始できます。

② 第二に、毎日作業が完了した後、変圧器の防雨対策を講じる。作業完了後、変圧器は熱油噴霧法で乾燥させる。乾燥には通常7～10日かかる。

（６）その他の予防措置

変圧器の短絡事故が発生した後は、従来の項目に従って変圧器を検査するだけでなく、変圧器油、ガスリレーガス、巻線直流抵抗、巻線容量、巻線変形測定の試験結果を総合して故障の性質を判断・分析し、巻線の変形、鉄心とクランプの変位と緩みをチェックし、変圧器の処置計画と予防措置を決定する。変圧器の短絡事故による深刻な変形のために巻線を交換する必要がある場合は、鉄心チップの再組み立て、すべての絶縁部品の乾燥、変圧器油の処理、および変圧器全体の乾燥に注意を払う。