トランスコアの故障を判断し検出する方法およびトラブルシューティング

1.1 コアの多点接地障害の危険性

通常運転中、変圧器コアは一点のみで接地する必要があります。運転中に巻線周囲には交流磁界が存在し、電磁誘導により高圧巻線と低圧巻線間、低圧巻線とコア間、コアとタンク間に寄生容量が存在します。励磁中の巻線はこれらの寄生容量を通じて結合し、コアに地に対して浮遊電位が発生します。コア（および他の金属部品）と巻線との距離が均等でないため、各部品間に電位差が生じます。二点間の電位差がそれらの間の絶縁体の耐電力を超えると、スパーク放電が発生します。これらの放電は断続的であり、時間とともに変圧器油と固体絶縁体を劣化させます。

1.2 コア接地障害の原因
一般的な原因には以下があります：

• 接地帯の施工技術や設計上の欠陥によるショート回路；
• アクセサリーや外部要因による多点接地；
• 組み立て時に変圧器内に残された金属製の異物、またはコア製造プロセスの不良によるバリ、錆、溶接スラグ。

1.3 コア障害の種類
一般的な変圧器コア障害には以下の6つのカテゴリーがあります：

• コアがタンクまたはクランプ構造に接触：
  設置時にタンクカバーの輸送ボルトが反転または取り外されずにコアがタンクに触れることもあります。その他の例としては、クランプリムプレートがコアリムに接触、歪んだシリコン鋼板がクランププレートに触れ、下部クランプ足とヨーク間の紙絶縁が落ちて層間に接触、または長すぎる温度計ブッシングがクランプ、ヨーク、またはコア柱に接触する場合があります。芯貫通ボルトの鋼管が長すぎてシリコン鋼板にショートする。
• タンク内の異物によるコアの局所的なショート回路：例えば、山西省のある変電所の31,500/110 kV電力変圧器では、フードを上げた際にクランプとヨーク間にドライバーハンドルが挟まっていることが確認されました。別の60,000/220 kV変圧器では120 mmの銅線が見つかりました。
• コア絶縁の湿気または損傷：底部に堆積した泥と湿気により絶縁抵抗が低下します。クランプ絶縁、足台絶縁、またはコアボックス絶縁（段ボールまたは木製ブロック）の劣化または湿気の侵入により、高抵抗の多点接地が発生します。
• 油浸式ポンプのベアリングの摩耗：金属粒子がタンクに入り、底部に沈殿し、電磁力により下部コアヨークと足台またはタンク底部間に導電橋が形成され、多点接地が発生します。
• 不適切な操作とメンテナンス、定期的な検査を行わないなど。

2.1 コア障害のテスト方法

• 抵抗値が200–400 Ωの場合：高抵抗接地が存在しており、変圧器の修理が必要である。
• 抵抗値が>1,000 Ωの場合：接地電流は小さく、除去が困難であるため、定期的なオンライン監視（クランプ式電流計またはDGA）を行いながら運転を継続してもよい。
• 抵抗値が1–2 Ωの場合：金属的接地が確認されており、直ちに是正措置を講じる必要がある。

2.2 多点接地に対する対処方法

• 外部コア接地リードを持つトランスフォーマーの場合、接地回路に抵抗を直列に挿入して故障電流を制限することができます。これは緊急の一時的な対策に過ぎません。
• 金属の異物が原因の故障の場合、フードの点検で通常問題が特定されます。
• バリや金属粉の蓄積による故障に対しては、コンデンサ放電インパルス、交流アーク、または高電流インパルス技術などの効果的な修復方法があります。

• コアは平らで、絶縁コーティングが完全であり、層圧板が密接に積み重ねられており、端部に浮き上がりや波立ちはありません。表面には油残りや汚染物質がなく、層間短絡や橋渡しがないこと。接合ギャップは仕様を満たしている必要があります。
• コアは上部/下部のクランプ、四角い鉄、プレッシャープレート、およびベースプレートから良好な絶縁状態を維持する必要があります。
• 鋼プレッシャープレートとコアの間に均一かつ見える隙間が必要です。絶縁プレッシャープレートは無傷（亀裂や損傷なし）で適切に締め付けられている必要があります。
• 鋼プレッシャープレートは閉ループを形成してはならず、正確に一つの接地ポイントを持つ必要があります。
• 上部クランプとコア間、鋼プレッシャープレートと上部クランプ間のリンクを切断した後、コア/クランプとコア/プレッシャープレート間の絶縁抵抗を測定します。結果は過去のデータと比較して大きな変化がないことを確認します。
• ボルトはしっかりと締められていなければなりません。クランプの正負のプレッシャースタッドとロックナットは確実に固定され、絶縁ワッシャーとの接触が良好で、放電や焼け付きの兆候がないこと。負極スタッドは上部クランプから十分なクリアランスを保つ必要があります。
• 通心ボルトはしっかりと締められ、絶縁抵抗は過去の試験結果と一致している必要があります。
• 油路は遮断されていないこと。油管スペーサーは整然と配置され、脱落したり流れを塞いではならない。
• コアは一つの接地ポイントのみを持つこと。接地ストラップは紫銅製で、厚さ0.5mm以上、幅30mm以上で、3〜4枚のコア層間に挿入されます。大型トランスフォーマーの場合、挿入深度は80mm以上である必要があります。露出部分はコアのショートを防ぐために絶縁される必要があります。
• 接地構造は機械的に強固で、良好な絶縁性を持ち、ループを形成せず、コアと接触しないようにしなければなりません。
• 絶縁は健全で、接地は信頼性が高いものでなければなりません。