最新トランスフォーマ試験技術に関するガイド
トランスは多くの種類があり、主に油浸型と乾式があります。故障の表現は多様ですが、ほとんどの故障は巻線、コア、接続部品、および油汚染に集中しています。例えば、巻線の絶縁損傷、オープン回路、ショート回路、接続点でのターン間ショートなどが挙げられます。トランスの故障の一般的な外部症状には、過熱、温度上昇、異常音、三相バランスの崩れがあります。
定期的なトランスのメンテナンスには主に、絶縁試験（絶縁抵抗、誘電吸収比など）、直流抵抗測定（巻線関連の故障検出用）、コア引き上げ検査、空載試験が含まれます。一部の企業では、油浸型トランスの油質を分析して、その電気絶縁性と熱性能が維持されていることを確認しています。
以下にいくつかの高度なトランス試験方法を参考までに示します。
1. ALL-Test Method
ALL-Test法の核心は、高電圧信号ではなく高周波低電圧信号を使用して、直流抵抗、インピーダンス、巻線インダクタンス位相差、および巻線ベース設備の電流周波数比（I/F）などの内部パラメータを測定することです。これにより、内部故障とその発展段階を正確に評価することができます。この方法の利点は以下の通りです：
迅速な現場での故障診断が可能で、コア引き上げのような時間と労力を要する検査が必要かどうかを判断するのに役立ちます。
高い測定精度。トランスの巻線直流抵抗は通常非常に低いため、低電圧高周波信号を使用することで既存の欠陥を悪化させることなく、3桁までの精度で測定が可能です。これにより、従来の直流抵抗試験では不可能であった小さなターン間ショート回路も、直流抵抗（R）の顕著な変化を通じて検出できます。
状態監視を容易にします。各測定結果は記録・保存され、定期的な試験を行いトレンド曲線を作成することで、重要なパラメータの時間経過による変化を監視し、早期故障検出と予知保全のための信頼性のあるデータを提供します—工業施設における定量的な故障管理をサポートします。
包括的なパラメータ分析（R, Z, L, tgφ, I/F）により、トランス内部の故障をより完全かつタイムリーかつ正確に描写することが可能です。
ALL-Testの基本手順：
トランスの電源を遮断し、二次側（または一次側）を接地します。その後、測定器の信号線を一次側（または二次側）端子（H1, H2, H3）に順番につないで、相間パラメータ（R, Z, L, tgφ, I/F）を測定します。異なる相間または同一相の異なる時間の過去のデータと比較することで、トランスの故障状態を決定することができます。
参考として、以下の推奨される経験的評価基準があります：
抵抗（R）：
R > 0.25 Ωの場合、5%を超える相間差は三相不平衡を示します。
R ≤ 0.2 Ωの場合、7.5%の閾値を使用して不平衡を判断します。
インピーダンス（Z）：
相間不平衡は5%を超えてはなりません。
故障したトランスでは、不平衡が100%以上に傾向があります。
インダクタンス（L）：
不平衡は5%を超えてはなりません。
位相差正接（tgφ）：
相間の差は1桁以内であるべきです（例：0.1 vs 0.2は許容範囲内、0.1 vs 0.3は許容範囲外）。
電流周波数比（I/F）：
相間差は2桁以内であるべきです（例：1.23 vs 1.25は許容範囲内）。
現場の経験に基づくと、不平衡から故障への進行過程において、トランスの試験データは劇的に変化します。重要なトランスについては、少なくとも月に一度ALL-Test測定を行うことをお勧めします。
表1 良好な2500kVA、28800:4300トランスの実験データ、二次側試験
| H₁ - H₂ | H₁ - H₃ | H₂ - H₃ | |
| R | 0.103 | 0.100 | 0.096 |
| Z | 15 | 14 | 14 |
| L | 2 |
2 | 2 |
| tgφ | 75 | 75 | 75 |
| I/F | -48 | -48 | -49 |
表2 故障500kVA、13800:240V変圧器の一次側試験データ
| H₁ - H₂ | H₁ - H₃ | H₂ - H₃ | |
| R | 116.1 | 88.20 | 48.50 |
| Z | 4972 | 1427 | 1406 |
| L | 7911 | 2267 | 2237 |
| tgφ | 23 |
21 | 20 |
| I/F | -33 | -29 |
-29 |
2. 巻線比試験法
トランスの現場試験において、直接巻線比を測定することは、誤接続、ショート回路、オープン回路などの内部障害を検出するための効果的かつ迅速な方法です。運用中に製造上のばらつきや経年による絶縁劣化により、トランスの実際の巻線比はネームプレートの値からずれることもあります。正確に測定すれば、巻線比は内部欠陥の識別と進行の追跡に重要な状態指標となります。これを解決するために、非常に高い測定精度が必要なトランス巻線比（TTR）試験器が使用されます。
3. トランスオイル品質試験
油浸トランスは広く使用されており、その保守の重要な部分は絶縁油の状態評価です。油の劣化の兆候—例えば色調の変化、酸性臭、誘電強度（耐電圧）の低下、またはスラッジの形成—は視覚検査でしばしば識別できます。さらに、粘度、閃点、水分含有量などの主要な油の特性の定量分析は、包括的な評価に不可欠です。下記の表を参照してください。
| シリアル番号 | 項目 | 設備電圧クラス (kV) | 品質指標 | 検査方法 | |
| 運転開始前の油 | 運転中の油 | ||||
| 1 |
水溶性酸（pH値） | >5.4 | ≥4.2 | GB7598 | |
| 2 | 酸価 (mgKOH/g) | ≤0.03 | ≤0.1 | GB7599 or GB264 | |
| 3 | 閃点（閉口カップ法） | >140 (No. 10, 25 油の場合) >135 (No. 45 油の場合) |
1. 新油の基準より5以下低くない 2. 前回測定値より5以下低くない |
GB261 | |
| 4 | 機械的雑質 | なし | なし | 目視検査 | |
| 5 | 遊離炭素 | なし | なし | 目視検査 | |
以下はガスクロマトグラフィーを使用した分析と検査の方法について簡単に説明します。変圧器油が劣化したり故障が発生した場合、この方法の基本的なアプローチは、停電せずに変圧器から油サンプルを取り出し、溶解ガスの種類と濃度を分析し、その後故障状態を決定することです。通常の条件下では、油中のガス含有量は非常に低く、特に可燃性ガスは全体の0.001％〜0.1％しか占めていません。
しかし、変圧器の故障が深刻になると、熱障害や電磁効果により油と固体絶縁材が様々なガスを生成します。例えば、局所的に過熱すると絶縁材は大量のCOとCO₂を生成し、油自体が過熱するとエチレンとメタンが大量に生成されます。可燃性ガス含有量を判断基準として以下のガイドラインが適用できます：ガス含有量が0.1％未満は正常、0.1％〜0.5％は軽度の故障、0.5％以上は重度の故障を示します。
変圧器の電気的故障によって主に生成されるガスは水素とアセチレン（C₂H₂）で、これらは主にアーク放電や火花によって引き起こされます。以下の参考指標を使用して判断することができます：H₂含有量が0.01％未満は正常、0.01–0.02％は注意が必要、0.02％を超えると故障を示します；C₂H₂が0.0005％未満は正常、0.001％を超えると故障を示します。
変圧器が湿った後、H₂（水素）の含有量は高くなる傾向があります。これは電流下で電解により水素ガスが生成されるためです。これらのガスデータを総合的に分析することで、変圧器の状態を評価することができます。
