乾式変圧器の低圧側で絶縁が低い理由は何ですか

皆さん、こんにちは。私は Felixです。電気設備の故障修理に15年間携わっています。

この間、全国の工場、変電所、配電室を訪れ、様々な電気設備のトラブルシューティングと修理を行ってきました。乾式トランスは最も一般的な装置の一つです。

今日は友人からこんな質問を受けました：

「乾式トランスの低圧側で絶縁抵抗が低いとはどういう意味ですか？」

これは特にメンテナンス担当者にとって重要な質問です。そこで、私がこれまでに経験した実際の事例に基づいて、シンプルに説明します。

1. 「低圧側の絶縁抵抗が低い」とは何を意味するのか？

まずは簡単に概要を説明しましょう：
乾式トランスは空冷で油を使わない絶縁トランスで、ビル、ショッピングモール、病院、データセンターなど、火災安全が重要な場所で広く使用されています。

その低圧側は通常400Vまたは230Vを出力し、直接負荷に電力を供給します。

「低圧側の絶縁抵抗が低い」とは、低圧巻線と地（コアや筐体）との間の絶縁抵抗が正常値より低いことを意味します。つまり、絶縁性能が低下しているということです。

簡単に言えば、以前は完全に導電しないバリアだったものが、小さなリーク電流を通すようになっています。これによりトリップ、アーク放電、さらにはショート回路につながる可能性があります！

2. 主な原因（私が実際に修復したケースから）

私の現場経験によれば、乾式トランスの低圧側での絶縁抵抗の低下の主な原因は以下のカテゴリーに分類されます：

2.1 湿気 / 結露

これが最も一般的な原因で、特に中国南部や沿岸地域などの湿度が高い場所、またはまだ完全に乾燥していない新設トランスでよく見られます。

例：昨年、厦門にある工場の新しい乾式トランスをチェックしました。低圧側の絶縁抵抗は数十メガオームしかなく、標準値（500MΩ以上）よりも大幅に低かったです。キャビネットを開けてみると、内部に結露がありました！運搬中に湿気を吸収し、高湿度の影響があったことが分かりました。

解決策:

• 水漏れがないか確認する；

• ヒートガンや赤外線ランプを使って乾燥させる；

• 必要であれば工場に送って真空乾燥させる；

• 予防として除湿器やスペースヒーターを設置する。

2.2 粉塵や異物の堆積

乾式トランスは空冷なので多くの通気孔があり、時間とともに粉塵が堆積しやすいです。

粉塵、特に金属粉や塩粒子は導電性があり、湿気と組み合わさると絶縁レベルを大幅に低下させます。

ある化学プラントのトランスの低圧端子に白い結晶状の沈殿物を見たことがあります。腐食性ガスによるもので、絶縁が明らかに損なわれていました。

解決策:

• 定期的に掃除し、特に端子や巻線周りに注意する；

• 粉塵が多い環境ではフィルターを設置する；

• 専用の絶縁クリーナーを使用し、決して水で洗わない；

• 換気口が詰まっていないか確認する。

2.3 巻線の劣化または部分放電による損傷

乾式トランスの巻線は通常エポキシ樹脂で封入されており、耐久性がありますが、壊れないわけではありません。

長期間の高温運転、過負荷、高調波条件などで絶縁層が劣化し、ひび割れや炭化し、最終的に部分放電が発生し、絶縁が低下します。

一度、8年間稼働していた乾式トランスを修理しました。その低圧側の絶縁抵抗は1000MΩからわずか20MΩまで下がりました。検査すると、巻線表面に炭化の明らかな兆候がありました。

解決策:

• 長期的な過熱記録を確認する；

• 可能であれば部分放電レベルを測定する；

• 損傷した巻線または全体を交換する；

• 換気を改善し、負荷を減らし、頻繁な過負荷を避ける。

2.4 松弛または酸化的な端子接続

端子接続が緩んでいると局所的な加熱が発生し、周囲の絶縁材料に影響を与えます。

例えば、UPSシステムに接続された乾式トランスを修理したことがあります。低圧側の絶縁抵抗が突然100MΩ以下になりました。検査の結果、銅製のバスバーのボルトが緩んでおり、接触部が焼け焦げて煙が出る寸前でした。

解決策:

• すべての端子接続を定期的に締める；

• 仕様に従ってトルクレンチを使用する；

• 酸化、変色、やけ跡がないか確認する；

• 重度に酸化した端子は研磨または交換する。

2.5 不良な筐体または接地

乾式トランスの筐体とコアは適切に接地する必要があります。接地が不良だと浮遊電圧が発生し、絶縁抵抗の読み取りが誤ります。

ある新設サイトでの試運転チェックで、低圧側の絶縁抵抗が数百キロオームしかありませんでした。調べてみると、建設作業員によって接地線が切断されており、コアが帯電して、絶縁抵抗が低いと誤認していました。

解決策:

• 切断または緩んだ接地線がないか確認する；

• 接地抵抗を測定する（4Ω以下）；

• コアが筐体に適切に接続されているか確認する；

• 接地問題による誤診を避ける。

2.6 測定誤差 / 適切でないテスト方法

時々、問題は機器自体ではなく、テストの方法にあります。

具体的な例としては：

• 500Vのメガオーム計を使用する代わりに2500Vを使用する；

• 二次ケーブルや他の接続デバイスを切断しない；

• テスト前に放電せずに残存充電干渉が発生する；

• 読み取りが安定する前にテストを終了する。

私も以前、このミスをしてしまい、全く問題のないトランスを不良と判断しそうになったことがあります。

解決策:

• 正しいメガオーム計（乾式トランスの場合2500V）を使用する；

• すべての外部配線を切断する；

• テスト前に少なくとも1分間放電する；

• R15とR60の値を記録し、吸収比（R60/R15 ≥ 1.3）を計算する；

• 必要に応じて誘電損失試験を行う。

3. テストと診断の方法
ここでは私が使用する診断手順をステップバイステップで説明します：

4. 修理の提案と予防措置

修理の提案：

• 湿気が原因の場合、乾燥することで絶縁が回復することがあります；

• 粉塵や異物が原因の場合、掃除することで性能が回復することがあります；

• 巻線が劣化または損傷している場合、工場に送って修理または交換する；

• 端子接続が問題の場合、締め直しまたは交換する；

• すべての作業は電源を切ってロックアウト・タグアウトを適用して行う。

予防措置：

• 定期的な点検（四半期ごと）、赤外線サーモグラフィーを使用してホットスポットを検出する；

• 定期的な清掃（年1回）、特に隠れた部分に注意する；

• 除湿システムを設置する（特に湿度が高い地域）；

• 負荷を監視して長時間の過負荷を避ける；

• オンライン監視システムを考慮する（ハイエンドユーザー向け）；

• 詳細な機器記録を保持し、時間の経過とともに変化を追跡する。

5. 最後に

乾式トランスの低圧側での絶縁抵抗の低下は技術的な問題のように聞こえますが、ほとんどの場合、基本的なツールと手順で識別および解決することができます。

15年間電気設備の修理に携わってきた私から強調したいのは：

「絶縁は突然失敗するわけではありません。時間とともに徐々に劣化します。」

定期的な点検と適時なメンテナンスにより、多くの問題は早期に発見され、深刻な問題になる前に防ぐことができます。

現場で同様の問題に直面していて、どのように進めるべきかわからない場合は、遠慮なく連絡してください。一緒に最善の解決策を見つけましょう。

この重要なメッセージを覚えておいてください：

「予防は治療よりも良い。早めに発見し、早めに対処しよう。」

安全に、明かりを消さないように。

— Felix