专利名称：油浸电气设备寿命诊断装置和方法及劣化抑制装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于诊断油浸电气设备的寿命的装置和方法、以及用于抑制油浸电气设备的劣化的装置和方法。
背景技术：
油浸电气设备，特别是油浸变压器，具有线圈导线束以及卷绕在其外侧的绝缘纸。 绝缘纸使相邻的线圈匝之间电绝缘。在变压器被长期(例如数十年)不停地使用的期间， 构成绝缘纸的纤维素分子的平均聚合度逐渐下降。因此绝缘纸的机械强度逐渐下降。在因系统事故而使变压器中流过短路电流的情况下，线圈受到电磁力的作用。电磁力取决于短路电流。大的短路电流流过时，对线圈产生大的电磁力，因此线圈绝缘纸受到拉伸力的作用。已经劣化的绝缘纸受到过大的拉伸力作用时，绝缘纸断裂。线圈绝缘纸断裂导致相邻线圈匝之间的电绝缘性能下降。这是控制变压器寿命的典型机理。因而，推算线圈绝缘纸的机械强度对于油浸电气设备的寿命诊断来说是不可欠缺的。作为用于防止因绝缘纸的机械强度下降而导致线圈匝之间短路的方法，提出了基于绝缘纸的聚合度诊断电气设备寿命的方法。绝缘纸的聚合度与绝缘纸的机械强度有关。 因此，绝缘纸的聚合度被用于电气设备的寿命诊断(专利文献1 日本专利第3516962号公报(W098/056017 号公报))。专利文献1披露了由加热温度和加热年数算出绝缘纸的聚合度的数学式。根据专利文献1，绝缘纸的热劣化现象以iio°c为界而有所不同。上述数学式是通过在110°C以下的温度下、最长12年的时间里对放入了绝缘纸的绝缘油进行加热的实验得到的。可预先获得绝缘纸的机械强度与聚合度之间的关系。绝缘纸的机械强度达到设计极限值时的聚合度，就是绝缘纸的聚合度的设计极限值。通过推算绝缘纸的聚合度，可以诊断油浸电气设备的寿命。另一方面，近年来有报告硫化铜引起油浸电气设备内部绝缘破坏的问题。绝缘油中含有的硫成分与绝缘油中的铜部件反应，从而在绝缘纸上析出有导电性的硫化铜。硫化铜使绝缘纸的绝缘性能下降。由于绝缘纸的绝缘性能下降而发生绝缘破坏(非专利文献 1 :CIGRE WG A2-32, "Copper sulphide in transformer insulation，，，Final Report Brochure 378，2009 (国际大电网会议工作组A2-32，“变压器绝缘中的硫化铜”，最终报告资料 378，2009 ())。已有的寿命诊断方法中，没有考虑在绝缘纸上析出硫化铜所导致的绝缘性能下降。因此根据已有的方法，可能出现无法正确诊断油浸电气设备的寿命的情况。为了正确地分析油浸电气设备的状态，需要恰当地判断影响油浸电气设备的寿命的主要因素。

发明内容
本发明用于解决上述问题，其目的在于提供一种用于恰当地判断影响油浸电气设备的寿命的主要因素的技术。
5
与本发明的一方面有关的油浸电气装置的寿命诊断装置是包括具有被绝缘纸被覆的导体的绕线、收纳绕线的箱体、和充满箱体的绝缘油的油浸电气设备的寿命诊断装置。 寿命诊断装置包括测定部，该测定部对绝缘油中含有的、通过与导体反应生成导电性化合物的原因物质的残留浓度进行测定；浓度推算部，该浓度推算部基于油浸电气设备的工作时间和测定部所测定的残留浓度的测定值，对原因物质的初始浓度进行推算；以及比较部， 该比较部对初始浓度的基准值和浓度推算部所推算的初始浓度推算值进行比较。基准值被定为用于判别影响油浸电气设备的寿命的主要因素是导电性化合物生成还是绝缘纸劣化的值。寿命诊断装置还包括诊断部，该诊断部基于推算值和基准值的比较结果，对油浸电气设备的寿命进行诊断。与本发明的另一方面有关的油浸电气装置的劣化抑制装置是包括具有被绝缘纸被覆的导体的绕线、收纳绕线的箱体、和充满箱体的绝缘油的油浸电气设备的劣化抑制装置。劣化抑制装置包括测定部，该测定部对绝缘油中含有的、通过与导体反应生成导电性化合物的原因物质的残留浓度进行测定；浓度推算部，该浓度推算部基于油浸电气设备的工作时间和测定部所测定的残留浓度的测定值，对原因物质的初始浓度进行推算；以及比较部，该比较部对初始浓度的基准值和浓度推算部所推算的初始浓度推算值进行比较。基准值被定为用于判别影响油浸电气设备的寿命的主要因素是导电性化合物生成还是绝缘纸劣化的值。劣化抑制装置还包括信息生成部，该信息生成部基于推算值和基准值的比较结果，生成用于抑制油浸电气设备劣化的对策相关的信息。与本发明的又一方面有关的油浸电气装置的寿命诊断方法是包括具有被绝缘纸被覆的导体的绕线、收纳绕线的箱体、和充满箱体的绝缘油的油浸电气设备的寿命诊断方法。寿命诊断方法包括以下步骤对绝缘油中含有的、通过与导体反应生成导电性化合物的原因物质的残留浓度进行测定的步骤；基于油浸电气设备的工作时间和残留浓度的测定值对原因物质的初始浓度进行推算的步骤；以及对初始浓度的基准值和初始浓度的推算值进行比较的步骤。基准值被定为用于判别影响油浸电气设备的寿命的主要因素是导电性化合物生成还是绝缘纸劣化的值。寿命诊断方法还包括基于推算值和基准值的比较结果对油浸电气设备的寿命进行诊断的步骤。与本发明的又一方面有关的油浸电气装置的劣化抑制方法是包括具有被绝缘纸被覆的导体的绕线、收纳绕线的箱体、和充满箱体的绝缘油的油浸电气设备的劣化抑制方法。劣化抑制方法包括以下步骤对绝缘油中含有的、通过与导体反应生成导电性化合物的原因物质的残留浓度进行测定的步骤；基于油浸电气设备的工作时间和残留浓度的测定值对原因物质的初始浓度进行推算的步骤；以及对初始浓度的基准值和初始浓度的推算值进行比较的步骤。基准值被定为用于判别影响油浸电气设备的寿命的主要因素是导电性化合物生成还是绝缘纸劣化的值。劣化抑制方法还包括基于推算值和基准值的比较结果生成用于抑制油浸电气设备劣化的对策相关的信息的步骤。因此通过本发明，可以恰当地判断影响油浸电气设备的寿命的主要因素。关于本发明的上述及其他目的、特征、方面、及优点，可从以下结合附图理解的与本发明相关的详细说明来了解。


图1是本发明的实施方式1所涉及的油浸电气设备的寿命诊断装置的结构图。图2是表示图1所示的油浸电气设备的结构例的剖视图。图3是表示构成线圈的多个绕线层中的一个绕线层的俯视图。图4是表示沿图3所示的绕线层的IV-IV线的剖面的剖面图。图5是用于说明油浸电气设备内部的硫化铜生成机理的示意图。图6是用于说明基于映射诊断油浸电气设备的寿命的图。图7是表示图1所示的运算部的结构的功能框图。图8是用于说明实施方式1所涉及的油浸电气设备的寿命诊断方法的流程图。图9是示意性地表示通过发热试验求出的、变压器中的绝缘油的温度和线圈绕线的温度的图。图10是示意性地表示出运转负载率与线圈温度的关系的图。图11是示意性地表示出环境温度与线圈温度的关系的图。图12是示意性地表示线圈温度与DBDS浓度的减少速度之间的关系的图。图13是本发明的实施方式2所涉及的油浸电气设备的劣化抑制装置的结构图。图14是表示图13所示的运算部的结构的功能框图。图15是用于说明实施方式2所涉及的油浸电气设备的劣化抑制方法的流程图。
具体实施例方式下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式。此外，对于图中相同或相当的部分标注相同标号，不再重复说明。实施方式1图1是本发明的实施方式1所涉及的油浸电气设备的寿命诊断装置的结构图。参考图1，诊断装置101包括配管2、箱体3、取油装置4、预处理装置5、浓度测定器6、运算部 8、和显示装置9。图2是表示图1所示的油浸电气设备的结构例的剖视图。参考图2，以变压器为例，油浸电气设备1包括箱体50、铁心51、52、线圈53、冷却器M、和绝缘油55。铁心51、52和线圈53收纳在箱体50中。线圈53被铁心51、52包围。箱体50的内部充满绝缘油阳。因此线圈53浸在绝缘油55之中。利用泵56使绝缘油55在油浸电气设备1内循环。如图2中的箭头所示，绝缘油 55从箱体50流出，经冷却器M冷却。冷却后的绝缘油55回到箱体50中。绝缘油55例如是石油、合成油等。线圈53由单向层叠的多个绕线层构成。图3是表示构成线圈的多个绕线层中的一个绕线层的俯视图。图4是表示沿图3所示的绕线层的IV-IV线的剖面的剖面图。参考图3和图4，绕线层53P由纸卷导体53L构成。纸卷导体53L在同一平面内呈螺旋状卷绕。纸卷导体53L具有含铜的导体53M和将导体53M被覆的绝缘纸53N。绝缘纸 53N含有纤维素分子。回到图1，箱体3通过配管2与油浸电气设备1连接。在从油浸电气设备1内获取绝缘油55时，油浸电气设备1内的一部分绝缘油通过配管2流入箱体3。取油装置4例如是泵，获取箱体3内的绝缘油。箱体3的绝缘油用于浓度测定器6所进行的成分分析。预处理装置5在箱体3内的绝缘油被送到浓度测定器6之前，对绝缘油进行预处理。浓度测定器6对导电性化合物原因物质的残留浓度进行测定。原因物质是通过与绕线层的导体反应生成导电性化合物的物质。原因物质的浓度随着原因物质与导体反应而逐渐减少。因此，利用浓度测定器6测定原因物质的残留浓度。本实施方式中，成为浓度测定器6进行浓度测定的对象的原因物质是硫化物，更具体而言，是二苄二硫(Di-benzyl-di-sulfide ；DBDQ。浓度测定器6例如是气相色谱仪/ 质量分析器(GC/MQ，对从绝缘油提取出的DBDS的浓度进行测定。运算部8例如由计算机构成，并且基于其内部存储的映射以及程序执行运算处理。具体而言，运算部8从浓度测定器6接受DBDS残留浓度的测定值。运算部8基于DBDS 残留浓度的测定值、油浸电气设备1的工作时间、和油浸电气设备1的运转温度等，对油浸电气设备1的寿命进行诊断。具体而言，运算部8对油浸电气设备1的剩余寿命进行推算， 并且输出该推测值。显示装置9在未图示的画面中显示运算部8的诊断结果，即油浸电气设备1的剩余寿命的推测值。由此可以掌握诊断装置101的诊断结果。图5是用于说明油浸电气设备内部的硫化铜生成机理的示意图。参考图5，硫化铜的生成反应分为两个阶段。在第一阶段，通过铜和DBDS的化学反应生成铜-DBDS络合物。 该络合物在绝缘油中扩散，并且其中的一部分吸附在绝缘纸上。在第二阶段，上述络合物因热能被分解，从而在绝缘纸上析出硫化铜。由于硫化铜是导电性的物质，所以以析出硫化铜的部位为起点而形成导电通路。其结果是，相邻的线圈匝之间短路而发生绝缘破坏。绝缘油中的DBDS通过与线圈的导体所含的铜反应而被消耗。DBDS的浓度随着油浸电气设备的工作年数的增加而降低。因此为了诊断硫化铜生成导致绝缘破坏的风险，需要对DBDS的初始浓度进行推算。所谓初始浓度，是指在油浸电气设备开始工作时的浓度。本实施方式中，运算部8基于浓度测定器6所测定的残留浓度，对DBDS的初始浓度进行推算。运算部8将该推算值与DBDS浓度的基准值进行比较。该基准值被定为用于判别影响油浸电气设备的寿命的主要因素是硫化物生成还是绝缘纸劣化的值。运算部8基于基准值与推算值的比较结果，对油浸电气设备的寿命进行诊断。运算部8的诊断结果反映了上述的主要因素。因此，根据本实施方式，可以正确地对油浸电气设备的寿命进行诊断。具体而言，运算部8利用以下所说明的映射，对油浸电气设备的寿命进行诊断。图 6是用于说明基于映射诊断油浸电气设备的寿命的图。参考图6，映射11定义预定运转温度下DBDS的初始浓度与油浸电气设备的寿命年数之间的相关关系。曲线图的横轴表示DBDS的初始浓度，曲线图的纵轴表示工作年数。时间Tc表示上述运转温度下绝缘纸的平均聚合度达到设计极限值的工作时间。 绝缘纸的机械强度随绝缘纸的劣化而下降。绝缘纸(纤维素分子)的平均聚合度与绝缘纸的机械强度有关。绝缘纸的平均聚合度的设计极限值对应于绝缘纸的机械强度达到该设计极限值时的值。绝缘纸的平均聚合度不取决于DBDS的初始浓度，只取决于绝缘油的温度和油浸电气设备的工作年数。因此，时间Tc可用例如专利文献1所揭示的数学式预先确定。绝缘纸的平均聚合度达到设计极限值的工作时间与DBDS的初始浓度的关系，在曲线图上表现为与横轴平行的直线(虚线12)。另一方面，硫化铜的生成速度取决于原因物质(DBDS)的初始浓度。曲线13表示 DBDS的初始浓度与生成导致绝缘纸的绝缘破坏的量的硫化铜所需要的时间的关系。DBDS 的初始浓度越高，生成导致绝缘纸的绝缘破坏的量的硫化铜所需要的时间越短。也就是说， DBDS的初始浓度越高，油浸电气设备1的寿命时间越短。Xc是虚线12与曲线13的交点14所对应的DBDS的初始浓度，对应于上述“基准值”。BP,Xc是到由于硫化铜析出导致绝缘破坏为止的工作时间、和绝缘纸的平均聚合度达到设计极限值的工作时间相等的情况下的DBDS的初始浓度。该实施方式中，根据DBDS的初始浓度是否大于k，采用不同的寿命诊断方法。在初始浓度为低于仏的值)(S的情况下，绝缘纸的平均聚合度达到设计极限值的时间短于生成导致绝缘纸的绝缘破坏的量的硫化铜所需的时间。因此在初始浓度小于基准值的情况下，绝缘纸的平均聚合度的下降成为影响油浸电气设备的寿命的主要因素。运算部8将油浸电气设备的时间"Tc与工作时间之差ts推算为油浸电气设备的剩余寿命。另一方面，在浓度为大于k的值Xl的情况下，生成导致绝缘纸的绝缘破坏的量的硫化铜所需的时间(Ta)短于绝缘纸的平均聚合度达到设计极限的时间(Tc)。因此在初始浓度大于基准值的情况下，硫化铜的生成成为影响油浸电气设备寿命的主要因素。在这种情况下，由于油浸电气设备的寿命取决于硫化铜的生成速度，因此用已有的寿命诊断方法， 即基于绝缘纸的平均聚合度的诊断寿命方法，无法正确地诊断设备的寿命。运算部8将油浸电气设备的剩余寿命推算为时间h与工作时间之差tl。如图6所示，映射11定义油浸电气设备的寿命时间，使其取决于绝缘纸的平均重合度和DBDS的初始浓度中的任意一个。具体而言，控制寿命时间的参数由DBDS的初始浓度与基准值(Xe)之间的大小关系决定。在DBDS的初始浓度小于基准值的情况下，由绝缘纸的平均聚合度控制寿命时间。另一方面，在DBDS的初始浓度大于基准值的情况下，由DBDS的初始浓度控制寿命时间。也就是说，由绝缘纸的平均聚合度在设计极限值以下的工作时间、和由于硫化铜生成导致绝缘破坏为止的工作时间中较短的一方来定义油浸电气设备的寿命。在运转温度不同的情况下，取决于绝缘纸的平均聚合度达到设计极限值的时间、 及硫化铜的生成速度的寿命时间有所不同。因此，对应于运转温度，也可以准备与图6所示的映射11同样的映射。接着，根据图6所示的映射，对用于诊断油浸电气设备的寿命的运算部的结构进行说明。图7是表示图1所示的运算部的结构的功能框图。参考图7，运算部8包括初始浓度推算部M、映射存储部沈、比较部27、和诊断部 28。初始浓度推算部M基于浓度测定器6所测定的DBDS的残留浓度，对DBDS的初始浓度进行推算，并且将该推算值输出到诊断部观。映射存储部26对映射11 (参考图6)进行存储。此外，在根据油浸电气设备的运转温度(例如绝缘油的温度)预先准备多个映射的情况下，映射存储部26对这多个映射进行存储。比较部27从初始浓度推算部M接受DBDS的初始浓度的推算值，并且从映射存储部沈接受DBDS的初始浓度的基准值k。比较部27对推算值和基准值进行比较，并且输出
9该比较结果。诊断部观根据以上方法，对油浸电气设备1的寿命进行诊断。具体而言，诊断部观根据比较部27的比较结果、DBDS的初始浓度的推算值、油浸电气设备的工作时间及运转温度、以及存储于映射存储部26内的映射11，对油浸电气设备1的寿命进行诊断。在比较部27的比较结果显示DBDS的初始浓度大于基准值的情况下，诊断部观通过从基于DBDS 的初始浓度的寿命时间(图6中的时间Ta)减去工作时间，来算出油浸电气设备的剩余寿命。另一方面，在比较部27的比较结果显示DBDS的初始浓度小于基准值的情况下，诊断部 28通过从基于绝缘纸的平均聚合度的寿命时间(图6中的时间Tc)减去工作时间，来算出油浸电气设备的剩余寿命。诊断部观将算出的剩余寿命输出到显示装置9。显示装置9显示该剩余寿命。图8是用于说明实施方式1所涉及的油浸电气设备的寿命诊断方法的流程图。该流程图的处理在例如对油浸电气设备进行检查时执行。参考图8，步骤Sl中，浓度测定器6通过对箱体3内的绝缘油进行成分分析，来测定DBDS的残留浓度。步骤S2中，运算部8基于DBDS的残留浓度，对DBDS的初始浓度进行推算。初始浓度的推算方法将在后文中详细说明。步骤S3中，运算部8将该初始浓度与基准值)(c进行比较。步骤S4中，对DBDS的初始浓度是否大于基准值仏进行判定。在判定为初始浓度大于k的情况下(步骤S4中 “是”)，处理前进至步骤S5。另一方面，在判定为初始浓度小于k的情况下(步骤S4中 “否”)，处理前进至步骤S6。步骤S5中，运算部8根据基于硫化铜的生成速度的寿命时间(相当于图6中的 Ta)和油浸电气设备1的工作时间，算出剩余寿命。另一方面，步骤S6中，运算部8根据基于绝缘纸的平均聚合度的寿命时间(相当于图6中的Tc)和油浸电气设备的工作时间，算出剩余寿命。步骤S5和步骤S6的处理是用于诊断油浸电气设备1的寿命的处理。步骤S5 或步骤S6的处理结束后，全体处理结束。通过该实施方式，基于推算出的剩余寿命，可以执行变压器的寿命诊断。能展示对例如变压器的更新(更换)等的对策。<DBDS的初始浓度的推算方法>DBDS的初始浓度可以通过在DBDS的残留浓度上加上DBDS浓度的减少量来推算。 作为对绝缘油中的DBDS的减少量进行推算的方法，可以采用各种方法。例如可以由等效温度与硫化铜的生成量的关系来推算硫化铜的生成量(非专利文献2 加藤福太郎、网本刚、 永尾荣一、细川登、外山悟、谷村纯二，“利用高灵敏度硫分析的变压器中硫化铜外部诊断技术的开发”，第四次绝缘油分科会研究发表会，第34-39页，2009年)。本实施方式中，根据平均减少速度与工作时间之积算出DBDS浓度的减少量。本实施方式中使用的“平均减少速度”是线圈的等效温度下的DBDS浓度的减少速度。平均减少速度通过例如以下步骤1 3预先获得。(步骤1)从变压器的试验数据掌握变压器的运转负载率及环境温度、与变压器内的线圈温度的关系的步骤(步骤2)根据变压器的运转负载率和环境温度的信息、以及步骤1中得到的关系算出变压器内线圈的等效温度的步骤
(步骤3)算出线圈的等效温度下的平均减少速度的步骤在步骤1中实施例如变压器的发热试验。发热试验，是为了掌握将绕线及铁芯冷却的特性而对规定负载条件下的温度上升进行测定的试验。例如，通过使用基于 JEC(Japanese Electrotechnical Committee 日本电气技术委员会)-2200的短路连接的等效负载法，实施发热试验。该试验中，对变压器的底部及上部的油温进行测定。线圈绕线的温度由所测定的线圈绕线的电阻值算出。图9是示意性地表示出通过发热试验求出的、变压器中的绝缘油的温度和线圈绕线的温度的图。参照图9，通电电流导致线圈绕线发热，从而使线圈下部的油温最低，线圈上部的油温最高。基于该方法，在一定的环境温度下、以某一运转负载率使变压器运转的情况下，对处于变压器的底部和上部的绝缘油的温度进行测定。如图10所示，由绝缘油的温度测定值，可以得到以运转负载率为参数的情况下的变压器各部分(例如底部及上部)的线圈温度。图10示意性地表示了运转负载率与线圈温度的关系。运转负载率为例如40%、60%、 80%、100%，但不限于这些值。另外，在某一环境温度下、以一定的运转负载率使变压器运转的情况下，对处于变压器的底部和上部的绝缘油的温度进行测定。如图11所示，由绝缘油的温度测定值，可以得到以环境温度为参数的情况下的变压器各部分(例如底部及上部)的线圈温度。图11 示意性地表示了环境温度与线圈温度的关系。环境温度为例如5°C、20°C、35°C，但不限于这些值。通过上述方法，可以掌握变压器的运转负载率和环境温度、与变压器内的线圈温度的关系。步骤2中，首先，决定平均环境温度。设置有变压器的环境下的气温不是固定的。 但是通过考虑一日间及一年间的气温变动，可以求出变压器的整个运转期间的平均环境温度。接着，决定油浸电气设备的平均运转负载率。平均运转负载率是指变压器运转期间内的运转负载率的平均值。平均运转负载率可根据例如变压器的设置场所(如变电站) 所记录的数据来算出。接着，决定线圈的等效温度。利用步骤1中所掌握的关系、即变压器的运转负载率及环境温度与变压器内的线圈温度之间的关系。利用该关系，可以得到平均环境温度及平均运转负载率下的变压器内各部(如底部及上部)的线圈温度。接下来，掌握变压器内各部的线圈温度与DBDS浓度的减少速度之间的关系。通常，线圈下部的线圈温度最低，线圈上部的线圈温度最高。另一方面，DBDS与铜的反应有温度依赖性。温度越高，反应速度越大，并且DBDS浓度的减少速度越大。线圈下部的温度低， 因此DBDS浓度的减少速度小。另一方面，线圈上部的温度高，所以DBDS浓度的减少速度大。在生成硫化铜的化学反应时，例如温度上升10°C，反应速度加倍。基于该温度依赖性，可以推算如果线圈温度上升10°c那么DBDS浓度的减少速度加倍。接着，基于该推算，可制成表示变压器内各部(如底部及上部)的线圈温度与DBDS浓度的减少速度的关系的曲线图。图12是示意性地表示线圈温度与DBDS浓度的减少速度之间关系的图。参照图12，求出使区域A的面积值与区域B的面积值相等的温度，作为线圈的等效温度。步骤3中，基于图12所示的关系，得到等效温度下的DBDS浓度的减少速度。运算部8 (初始浓度推算部24)通过预先存储该减少速度，可以对DBDS浓度的减少量进行推算。根据如上所述的实施方式1，将DBDS的初始浓度与基准值进行比较。基准值被定为用于判别影响油浸电气设备的寿命的主要因素是硫化铜生成还是绝缘纸劣化的值。因此根据实施方式1，可以恰当地判断影响油浸电气设备的寿命的主要因素。而且根据实施方式1，将基于绝缘纸的平均聚合度诊断油浸电气设备的寿命的方法、和基于DBDS的初始浓度诊断油浸电气设备的寿命的方法组合。通过对DBDS的初始浓度的推算值与基准值进行比较，从两种方法中任选其一。根据实施方式1，可以恰当地判断影响油浸电气设备的寿命的主要因素，所以可以正确地诊断油浸电气设备的寿命。[实施方式2]实施方式2中，能得到用于抑制油浸电气设备劣化的对策相关的信息。图13是本发明的实施方式2所涉及的油浸电气设备的劣化抑制装置的结构图。参照图13和图1，劣化抑制装置102具有运算部8A来取代运算部8，这一点不同于诊断装置 101。劣化抑制装置102的其他部分的结构与诊断装置101的对应部分的结构相同，因此在以后的说明中不再重复。运算部8A基于浓度测定器6所测定的DBDS的残留浓度，对DBDS的初始浓度进行推算。运算部8A还将该推算值与基准值进行比较。“基准值”是用于判别影响油浸电气设备的寿命的主要因素是硫化铜生成还是绝缘纸劣化的值。具体而言，图6所示的k被用作为基准值。运算部8A基于推算值和基准值的比较结果，生成用于抑制油浸电气设备1劣化的对策相关的信息，并且输出该信息。显示装置9在未图示的画面中显示从运算部8A输出的信息。基于显示装置9所显示的信息，可以执行用于抑制油浸电气设备1劣化的对策。 用于抑制油浸电气设备1劣化的对策随DBDS的初始浓度与基准值k大小关系的不同而不同。在DBDS的初始浓度小于k的情况下(图6所示的Xs < Xc的情况下)，选择抑制绝缘纸的平均聚合度下降的对策。降低运转温度对抑制绝缘纸的平均聚合度下降是有效的对策。作为降低温度的方法，可以举出如降低油浸电气设备的运转负载、通过增设冷却风扇来增强冷却能力、变更冷却风扇的使用方法等例子。作为降低油浸电气设备的运转负载的方法，可以举出如调节接入了电力系统的油浸电气设备的运转负载的分担的方法。根据该方法，例如一方面减小流过已劣化设备的通电电流，另一方面增大流过其他健全设备的通电电流。由此，可以降低已劣化设备的运转负载。另一方面，在DBDS的初始浓度大于k的情况下(图6所示的Xl > Xc的情况下)， 采用抑制硫化铜的措施。将使用中的油换成不含原因物质DBDS的油、对使用中的油进行处理(例如除去硫成分)、向绝缘油中添加用于抑制硫化铜生成的抑制剂，对抑制硫化铜生成都是有效的对策。抑制剂例如可应用1，2，3-苯并三唑(BTA)和/或N，N- 二乙基己基)_4_甲基-IH-苯并三唑-1-甲胺、N，N- 二 O-乙基己基)-5-甲基-IH-苯并三唑-1-甲胺(例如非专利文献 3 :T. Amimoto, Ε. Nagao, J. Tanimura, S. Toyama and N. Yamada, “Duration and Mechanism for Suppressive Effect of Triazole-based Passivators onCopper-sulfide Deposition on Insulating Paper",IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 16, No. l，pp. 257-264，2009.(网本刚，7戈尾荣一，谷村纯二，外山悟，山田直志，“三唑基抑制剂对于绝缘纸上沉积硫化铜的抑制效果的持续时间和机理”，IEEE绝缘体与电绝缘会刊，第16卷，第1号，第257-264页，2009))。通过在绝缘油中添加上述添加剂，使其吸附在铜表面，并且形成络合物被膜。该膜阻碍绝缘油中的硫成分与铜的化学反应，从而抑制硫化铜的生成。另外，也可以向绝缘油中添加使铜-DBDS络合物失去活性的螯合剂。通过使铜-DBDS络合物失去活性，可以抑制硫化铜向绝缘纸析出。螯合剂可以从例如以下的物质中选取乙二胺、联二吡啶、乙二胺四乙酸、菲绕啉、吓啉、冠醚、乙酰丙酮、氨基三唑、茜素、 8-羟基喹啉、桑黄素、喹哪啶酸、试铝灵、三乙醇胺。较为理想的是，螯合剂可以从包括乙二胺、乙二胺四乙酸及乙酰丙酮的组中选取。图14是表示图13所示的运算部的结构的功能框图。参照图13和图7，运算部8A 还包括信息生成部四，这一点不同于运算部8。运算部8A的其他部分的结构与运算部8的对应部分的结构相同。另外，诊断部观也可以被省略。信息生成部四接受比较部27的比较结果。比较部27将DBDS的初始浓度的推算值和基准值进行比较。在比较结果显示推算值小于基准值的情况下，信息生成部四生成用于抑制绝缘纸劣化的信息。该信息例如是表示需要降低运转温度的信息。显示装置9在未图示的画面中显示用于抑制绝缘纸劣化的信息，例如表示降低运转温度的信息。另一方面，在比较结果显示推算值大于基准值的情况下，信息生成部四生成用于抑制硫化铜生成的信息。该信息例如是表示更换绝缘油的信息。显示装置9在未图示的画面中显示用于抑制硫化铜生成的信息，例如表示更换绝缘油的信息。图15是用于说明实施方式2所涉及的油浸电气设备的劣化抑制方法的流程图。该流程图的处理在例如对油浸电气设备进行定期检查时执行。参照图15和图8，油浸电气设备的劣化抑制方法包括步骤S11、S12的处理来取代步骤S5、S6的处理，这点不同于油浸电气设备的寿命诊断方法。图15所示的步骤Sl S4 的各个处理与图8的流程图的对应步骤的处理相同。步骤S4中，对DBDS的初始浓度是否大于基准值)(c进行判定。在判定为初始浓度大于仏的情况下(步骤S4中“是”)，处理前进至步骤S11。另一方面，在判定为初始浓度小于k的情况下(步骤S4中“否”)，处理前进至步骤S12。步骤Sll中，运算部8A生成与抑制硫化铜生成相关的信息。另一方面，步骤S12 中，运算部8A根据基于绝缘纸的平均聚合度的寿命时间(相当于图6中的Tc)和油浸电气设备的工作时间，算出剩余寿命。步骤Sll或步骤S12的处理结束后，全体处理结束。最好能尽早地实施劣化抑制对策。另一方面，由于油浸电气设备被接入电力系统， 因此立即停止该设备时将发生停电。因此，用于抑制劣化的对策最好在设备停止的定期检查时实施。实施方式2中，与实施方式1相同地将DBDS的初始浓度与基准值进行比较。因此根据实施方式2，可以恰当地判断影响油浸电气设备的寿命的主要因素。而且，根据实施方式2，由于可以恰当地判断影响油浸电气设备寿命的主要因素，因此能生成用于抑制油浸电气设备劣化的恰当对策的相关信息。根据该信息实施对策，就能有效地抑制油浸电气设备劣化。通过抑制油浸电气设备劣化，可以延长油浸电气设备的寿命。上述实施方式1、2中，将绝缘纸的平均聚合度用作为与绝缘纸劣化相关的参数。 但是上述参数不仅限于绝缘纸的平均聚合度。例如，可将伴随绝缘纸劣化所产生的物质的浓度或量用作为与绝缘纸劣化相关的参数。该参数的设计极限值被定为绝缘纸的机械强度的设计极限值所对应的值。到该参数达到设计极限值为止的油浸电气设备的工作时间对应于油浸电气设备的寿命时间，即图6所示的时间Tc。在这种情况下，通过利用与上述实施方式的方法相同的方法，也能实施油浸电气设备的寿命诊断和劣化抑制的对策。另外，运算部的结构不限于上述说明的结构。例如也可以由多个块组合而成。或者，也可以将图7和图13所示的多个功能块中的一部分功能块配置在运算部的外部。尽管对本发明进行了详细说明，但这只是用于举例表示，而非限定，可清楚地理解发明的范围由附加的权利要求范围解释。
权利要求
1.一种油浸电气设备的寿命诊断装置，包括具有被绝缘纸被覆的导体的绕线、收纳所述绕线的箱体、和充满所述箱体的绝缘油，其特征在于，包括测定部，该测定部对所述绝缘油中含有的、通过与所述导体反应生成导电性化合物的原因物质的残留浓度进行测定；浓度推算部，该浓度推算部基于所述油浸电气设备的工作时间和所述测定部所测定的所述残留浓度的测定值，对所述原因物质的初始浓度进行推算；以及比较部，该比较部对所述初始浓度的基准值和由所述浓度推算部所推算的所述初始浓度的推算值进行比较，所述基准值被定为用于判别影响所述油浸电气设备的寿命的主要因素是所述导电性化合物生成还是所述绝缘纸劣化的值，还包括诊断部，该诊断部基于所述推算值和所述基准值的比较结果，对所述油浸电气设备的寿命进行诊断。
2.如权利要求1所述的油浸电气设备的寿命诊断装置，其特征在于，还包括存储部，该存储部预先存储用所述绝缘纸劣化相关的参数和所述初始浓度对所述油浸电气设备的寿命时间进行定义的映射，基于所述初始浓度与所述基准值之间的大小关系，所述寿命时间被定义为取决于所述参数和所述初始浓度中的任意一个，所述诊断部基于所述比较结果和所述映射，对所述油浸电气设备的所述寿命进行诊断。
3.如权利要求2所述的油浸电气设备的寿命诊断装置，其特征在于，在所述初始浓度小于所述基准值的情况下，所述寿命时间被定义为取决于所述参数， 在所述初始浓度大于所述基准值的情况下，所述寿命时间被定义为取决于所述初始浓度，所述诊断部在所述比较结果显示所述推算值小于所述基准值的情况下，生成基于所述参数的所述寿命时间与所述工作时间之差，另一方面，在所述比较结果显示所述推算值大于所述基准值的情况下，生成基于所述初始浓度的所述寿命时间与所述工作时间之差。
4.如权利要求3所述的油浸电气设备的寿命诊断装置，其特征在于，在所述初始浓度大于所述基准值的情况下，所述寿命时间与所述初始浓度之间的关系，对应于到所述导电性化合物导致所述绕线发生绝缘破坏为止的所述工作时间与所述初始浓度之间的关系。
5.如权利要求2所述的油浸电气设备的寿命诊断装置，其特征在于， 所述参数是所述绝缘纸的平均聚合度。
6.如权利要求5所述的油浸电气设备的寿命诊断装置，其特征在于，在所述初始浓度小于所述基准值的情况下，所述寿命时间对应于所述绝缘纸的所述平均聚合度达到预先确定的极限值为止的所述工作时间。
7.如权利要求1所述的油浸电气设备的寿命诊断装置，其特征在于， 所述导体含铜，所述导电性化合物是硫化铜。
8.如权利要求7所述的油浸电气设备的寿命诊断装置，其特征在于，所述原因物质是硫化物。
9.如权利要求8所述的油浸电气设备的寿命诊断装置，其特征在于， 所述硫化物是二苄二硫。
10.一种油浸电气设备的劣化抑制装置，包括具有被绝缘纸被覆的导体的绕线、收纳所述绕线的箱体、和充满所述箱体的绝缘油，其特征在于，包括测定部，该测定部对所述绝缘油中含有的、通过与所述导体反应生成导电性化合物的原因物质的残留浓度进行测定；浓度推算部，该浓度推算部基于所述油浸电气设备的工作时间和所述测定部所测定的所述残留浓度的测定值，对所述原因物质的初始浓度进行推算；以及比较部，该比较部对所述初始浓度的基准值和所述浓度推算部所推算的所述初始浓度的推算值进行比较，所述基准值被定为用于判别影响所述油浸电气设备的寿命的主要因素是所述导电性化合物生成还是所述绝缘纸劣化的值，还包括信息生成部，该信息生成部基于所述推算值和所述基准值的比较结果，生成用于抑制所述油浸电气设备劣化的对策相关的信息。
11.如权利要求10所述的油浸电气设备的劣化抑制装置，其特征在于，所述信息生成部在所述推算值大于所述基准值的情况下，生成用于抑制所述导电性化合物生成的信息，另一方面，在所述推算值小于所述基准值的情况下，生成用于抑制所述绝缘纸劣化的信息。
12.一种油浸电气设备的寿命诊断方法，包括具有被绝缘纸被覆的导体的绕线、收纳所述绕线的箱体、和充满所述箱体的绝缘油，其特征在于，包括以下步骤对所述绝缘油中含有的、通过与所述导体反应生成导电性化合物的原因物质的残留浓度进行测定的步骤；基于所述油浸电气设备的工作时间和所述残留浓度的测定值对所述原因物质的初始浓度进行推算的步骤；以及对所述初始浓度的基准值和所述初始浓度的推算值进行比较的步骤， 所述基准值被定为用于判别影响所述油浸电气设备的寿命的主要因素是所述导电性化合物生成还是所述绝缘纸劣化的值，还包括基于所述推算值和所述基准值的比较结果对所述油浸电气设备的寿命进行诊断的步骤。
13.如权利要求12所述的油浸电气设备的寿命诊断方法，其特征在于，还包括预先准备用所述绝缘纸劣化相关的参数和所述初始浓度对所述油浸电气设备的寿命时间进行定义的映射的步骤，基于所述初始浓度与所述基准值之间的大小关系，所述寿命时间被定义为取决于所述参数和所述初始浓度中的任意一个，所述诊断步骤基于所述比较结果和所述映射，对所述油浸电气设备的所述寿命进行诊断。
14.如权利要求13所述的油浸电气设备的寿命诊断方法，其特征在于，在所述初始浓度小于所述基准值的情况下，所述寿命时间被定义为取决于所述参数，在所述初始浓度大于所述基准值的情况下，所述寿命时间被定义为取决于所述初始浓度，所述诊断步骤包括在所述比较结果显示所述推算值小于所述基准值的情况下，生成基于所述参数的所述寿命时间与所述工作时间之差的步骤；以及在所述比较结果显示所述推算值大于所述基准值的情况下，生成基于所述初始浓度的所述寿命时间与所述工作时间之差的步骤。
15.如权利要求14所述的油浸电气设备的寿命诊断方法，其特征在于，在所述初始浓度大于所述基准值的情况下，所述寿命时间与所述初始浓度之间的关系，对应于到所述导电性化合物导致所述绕线发生绝缘破坏为止的所述工作时间与所述初始浓度之间的关系。
16.如权利要求13所述的油浸电气设备的寿命诊断方法，其特征在于， 所述参数是所述绝缘纸的平均聚合度。
17.如权利要求16所述的油浸电气设备的寿命诊断方法，其特征在于，在所述初始浓度小于所述基准值的情况下，所述寿命时间对应于所述绝缘纸的所述平均聚合度达到预先确定的极限值为止的所述工作时间。
18.如权利要求12所述的油浸电气设备的寿命诊断方法，其特征在于， 所述导体含铜，所述导电性化合物是硫化铜。
19.如权利要求18所述的油浸电气设备的寿命诊断方法，其特征在于， 所述原因物质是硫化物。
20.如权利要求19的油浸电气设备的寿命诊断方法，其特征在于， 所述硫化物是二苄二硫。
21.一种油浸电气设备的劣化抑制方法，包括具有被绝缘纸被覆的导体的绕线、收纳所述绕线的箱体、和充满所述箱体的绝缘油，其特征在于，包括以下步骤对所述绝缘油中含有的、通过与所述导体反应生成导电性化合物的原因物质的残留浓度进行测定的步骤；基于所述油浸电气设备的工作时间和所述残留浓度的测定值对所述原因物质的初始浓度进行推算的步骤；以及对所述初始浓度的基准值和所述初始浓度的推算值进行比较的步骤， 所述基准值被定为用于判别影响所述油浸电气设备的寿命的主要因素是所述导电性化合物生成还是所述绝缘纸劣化的值，还包括基于所述推算值和所述基准值的比较结果生成用于抑制所述油浸电气设备劣化的对策相关的信息的步骤。
22.如权利要求21所述的油浸电气设备的劣化抑制方法，其特征在于， 所述生成步骤包括在所述推算值大于所述基准值的情况下生成用于抑制所述导电性化合物生成的信息的步骤；以及在所述推算值小于所述基准值的情况下生成用于抑制所述绝缘纸劣化的信息的步骤。
全文摘要
本发明提供一种油浸电气设备寿命诊断装置和方法及劣化抑制装置和方法。对绝缘油中含有的原因物质的残留浓度的初始浓度与基准值进行比较。原因物质与构成油浸电气设备绕线的导体反应生成导电性化合物。基准值被定为用于判别影响油浸电气设备的寿命的主要因素是导电性化合物生成还是绝缘纸劣化的值。基于原因物质的初始浓度和基准值的比较结果，对油浸电气设备的寿命进行诊断。
文档编号G01N33/28GK102162786SQ201010260878
公开日2011年8月24日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年2月17日
发明者加藤福太郎, 外山悟, 水野康太, 永尾荣一, 网本刚 申请人:三菱电机株式会社