変圧器の過熱原因分析

変圧器の過熱原因分析

変圧器自体の故障の原因は私です

変圧器の運転中、発熱と放熱が平衡状態に達すると、各部の温度は安定する傾向があります。同じ条件下で、油温が通常より10℃以上高い場合、または負荷が変化しないにもかかわらず温度が上昇し続ける場合は、変圧器内部で故障が発生したと考えられます。

1. タップチェンジャーの接触不良

運転中のタップチェンジャーの接点圧力不足や接点の汚染により、接触抵抗が増加します。接触抵抗の増加は接点の温度上昇と発熱を引き起こします。特にタップ切り替え後や変圧器の過負荷時には、タップチェンジャーの接触不良が発生しやすく、発熱の原因となります。

タップチェンジャーの接触不良は、軽ガスの頻繁な発生から判断でき、油サンプルを採取して試験すると、タップチェンジャーの接触不良により油の引火点が急速に低下することがわかります。さらに、コイルの直流抵抗値を測定することで、タップの接触状態を判定できます。

2. 巻線コイルの巻線間短絡

コイルの隣接する複数の巻線間の絶縁が損傷すると、閉回路短絡循環電流が発生します。同時に、この相のコイルの巻数が減少し、短絡循環電流によって発生する高熱により変圧器の温度が過度に上昇し、深刻な場合には変圧器が焼損する可能性があります。

コイルの巻線間の短絡には多くの原因があります。例えば、コイルの製造工程が粗雑なために絶縁体が機械的に損傷したり、高温によって絶縁体が劣化したりすることが挙げられます。主な原因は過電圧と過電流です。巻線間の短絡が深刻になると油温が上昇し、短絡した巻線の油が沸騰しているように見え、「ゴボゴボ」という音が聞こえることがあります。油サンプルを採取して検査すると、油質が悪化し、軽度のガス作用から重度のガス作用へと変化します。このとき、直流抵抗を測定することで巻線間の短絡を検出することもできます。

3. 鉄芯シリコン鋼板間の短絡

外部からの力による損傷や絶縁体の劣化などにより、ケイ素鋼板間の絶縁体が損傷し、渦電流が増加して局所的な過熱が発生します。また、コアスクリューの絶縁体の損傷も渦電流の原因となります。軽度の損傷は局所的な発熱を引き起こしますが、一般的に変圧器油の温度上昇は観測されません。重度の損傷の場合は、ガス作用が顕著になります。

4. 冷却パイプ内のオイル不足または詰まり

変圧器油は変圧器内部の主要な絶縁体であり、絶縁、冷却、消弧の役割を果たします。油が不足したり、放熱管内部が詰まったりすると、油の循環による冷却速度が低下し、運転中の変圧器の温度上昇を引き起こします。

II. 変圧器の高温化の外部要因

1. 重度の過負荷

変圧器の運転中、鉄心のヒステリシス損失、渦電流損失、コイルの銅損はすべて熱に変換され、温度上昇を引き起こします。鉄損は基本的に一定の損失であり、変圧器の構造に関係するため、運転中に低減または除去することはできません。一方、銅損は負荷の変化に応じて変化します。負荷が大きい場合、銅損の増加により変圧器の温度が上昇します。

2. 変圧器室の空気取り入れ口と排気口が塞がれているか、粉塵がひどく溜まっている。

変圧器室の空気の吸気口と排気口は、変圧器の運転中に空気の対流を行う経路です。これらが詰まったり、ひどく埃が付着したりすると、変圧器の加熱条件は変わりませんが、放熱条件が悪化し、周囲への放熱が間に合わなくなるため、運転中の変圧器の温度が上昇します。変圧器油タンクから1.5m～2m離れた、油タンクの高さの半分の位置で気温を測定してください。測定された温度が周囲の気温より8～10℃高い場合は、変圧器室の換気を改善する必要があります。

3. 変圧器冷却サイクルシステムの故障

電力変圧器は、放熱のために冷却管を使用するだけでなく、強制空冷、強制油循環、水循環などの冷却方法も備えています。冷却システムが故障したり、冷却条件が悪化したりすると、運転中の変圧器の温度が上昇します。