変圧器油の絶縁強度をどのように高めることができますか

トランスオイルの絶縁強度を向上させる方法

トランスオイルの絶縁強度を高めることは、トランスの安全かつ信頼性の高い動作を確保する上で重要です。絶縁強度とは、絶縁材料が電気分解する前に耐えられる最大の電界強度を指します。トランスオイルの絶縁強度は、油の品質、不純物の含有量、水分、温度など様々な要因によって影響を受けます。以下に、トランスオイルの絶縁強度を改善するいくつかの効果的な方法を示します。

1. 水分を取り除く

原理：水分は、トランスオイルの絶縁強度を低下させる主な要因の一つです。水分子は電界の影響下で導電路を形成し、これにより耐電圧が低下します。

方法：

• 真空脱水：真空処理を使用して油中の水分を蒸発させます。真空脱水装置は低温で効果的に水分を取り除き、油の化学的特性を損傷することなく水分を除去できます。

• 吸着剤による脱水：シリカゲルや活性アルミナなどの乾燥剤を使用して油中の水分を吸収します。これらの乾燥剤は油循環システム内に配置し、継続的に水分を吸収することができます。

2. 不純物と粒子を取り除く

原理：油中の固体粒子（金属片、繊維、塵など）は、電界集中点となり、電気分解過程を加速することで絶縁強度を低下させます。

方法：

• ろ過：高効率フィルターエレメントを使用して油中の固体粒子を取り除きます。フィルターエレメントの孔径は粒子サイズに基づいて選択され、通常5〜10ミクロンの範囲です。

• 遠心分離：遠心機を使用して重い不純物や沈殿物を取り除きます。特に大きな粒子を取り除くのに有用です。

3. ガスを取り除く

原理：油中に溶解したガス（空気、酸素、窒素など）は、電界の影響下で泡を形成します。泡は油よりも絶縁定数が低いため、局所放電が生じて最終的には電気分解が起こります。

方法：

• 真空脱ガス：真空処理を使用して油中の溶解ガスを取り除きます。真空脱ガス装置は低圧で動作し、ガスが油から逃げるようにすることで絶縁強度を向上させます。

• 熱処理：油を加熱することでガスの放出を促進しますが、油の劣化や分解を避けるために温度管理が重要です。

4. 油の清潔さを維持する

原理：油中の汚染物質（金属イオン、酸性物質、酸化生成物など）は、絶縁強度を低下させ、老化過程を加速します。

方法：

• 定期的なサンプリングとテスト：油の物理的および化学的特性を監視するために定期的にサンプリングと分析を行います。一般的なテストには、水分量、酸価、絶縁強度があります。

• 油の再生：重度に老朽化した油に対しては、油再生技術を使用して性能を回復します。油再生には、物理的浄化（ろ過、脱水、脱ガスなど）と化学的浄化（吸着、化学処理など）が含まれ、有害物質を取り除きます。

5. 温度を制御する

原理：高温は油の粘度を低下させ、不純物の拡散と集積を加速し、油の老化と分解を促進します。これらすべてが絶縁強度を低下させます。

方法：

• 冷却システム：効果的な冷却システムを設置してトランスオイルの温度を適切な範囲内に保ちます。一般的な冷却方法には、空冷、水冷、強制油循環冷却があります。

• 過熱を避ける：トランスの過負荷を防ぎ、油温が過度に上昇しないようにします。高い油温は絶縁強度を低下させるとともに、油の寿命も短縮します。

6. 高品質のトランスオイルを使用する

原理：異なる種類のトランスオイルは、絶縁強度と老化に対する耐性が異なります。高品質のトランスオイルを選択することで、絶縁強度を大幅に向上させ、サービスライフを延ばすことができます。

方法：

• 適切な油種を選択する：トランスの具体的な用途と運転環境に基づいて、適切な種類のトランスオイルを選択します。例えば、鉱物油、合成エステル油、シリコーン油はそれぞれ独自の利点があり、異なる用途に適しています。

• 抗酸化剤を添加する：一部のトランスオイルには、老化過程を遅らせ、絶縁強度を維持するための抗酸化剤が含まれています。

7. 油の老化を防ぐ

原理：時間とともにトランスオイルは酸化、分解などの老化過程を経て、絶縁強度が低下します。酸性物質やスラッジなどの老化生成物は、油の絶縁性をさらに劣化させます。

方法：

• 抗酸化措置：油の老化を遅らせるための抗酸化措置を実施します。これは、油温の制御、空気との接触を最小限に抑えること、紫外線からの曝露を避けることを含みます。

• 定期的な油交換：重度に老朽化した油については、新しい油に交換してトランスの正常な動作を確保します。

8. 油浄化装置を使用する

原理：油浄化装置は、トランスオイルを継続的または定期的に清浄化し、水分、ガス、不純物、老化生成物を取り除いて最適な状態を維持します。

方法：

• オンライン浄化：オンライン油浄化システムを設置して、リアルタイムで汚染物質を監視し処理し、油の絶縁強度を最適な状態に保ちます。

• オフライン浄化：定期的にトランスオイルを取り出し、オフラインでの浄化処理を行い、その後再びトランスに注入します。

9. 油の汚染を防ぐ

原理：外部からの汚染物質（塵、水分、化学物質など）がトランスオイルに入ると、絶縁強度が大幅に低下します。したがって、油の汚染を防ぐことは重要です。

方法：

• 密封システム：トランスの油タンクと配管システムがしっかりと密封されていることを確認し、外部からの汚染物質が油に入らないようにします。

• ブリーザー：ブリーザー（例えば、乾燥剤ブリーザー）を設置して、湿った空気が油タンクに入らないようにします。ブリーザー内の乾燥剤（例えば、シリカゲル）は水分を吸収し、油を乾燥した状態に保ちます。

10. トランス設計の最適化

原理：トランスの設計もまた、油の絶縁強度に影響を与えます。良好な設計構造は、電界集中点を減少させ、部分放電のリスクを最小限に抑えることができます。

方法：

• 巻線とコア設計の最適化：巻線とコアのレイアウトを改善して、電界分布の不均一性を減らし、過度の電界集中を避ける。

• 絶縁距離の増加：巻線間の絶縁距離を適切に増加させて、電界強度を低減し、油の絶縁強度を向上させる。

まとめ

トランスオイルの絶縁強度を向上させるためには、水分、不純物、ガスを取り除くこと、油の清潔さを維持すること、温度を制御すること、高品質の油を使用すること、油の老化と汚染を防ぐこと、トランス設計の最適化などを考慮した包括的なアプローチが必要です。適切なメンテナンス措置と技術的解決策を実施することで、トランスオイルの寿命を延ばし、トランスの安全かつ信頼性の高い動作を確保することができます。油の品質を定期的に監視し、適時に修正措置を講じることが、トランスオイルの最適な絶縁性能を維持する鍵となります。