変圧器の油の水分: 同じユニットが 8 ppm と 22 ppm を読み取ることができる理由

同じトランスからの 2 つのサンプルが一致しない理由

同じ変圧器からの 2 つの石油サンプル。同じ作業員が同じ注射器を使用して 1 週間に分けて採取されました。最初の結果は水 8 ppm でした。 2 番目の値は 22 ppm でした。誰もタンクに水を補充しなかったし、誰もタンクを開けなかった。どちらの数値も正確でした。

このギャップは実験室のミスではなく、単位を拒否する理由にもなりません。それは何ですか変圧器油の水分これは、固定量ではなく移動平衡を測定しているときのように見えます。そして、それをどう読み取るかによって、メンテナンス計画が現実的なものであるか、装飾的なものであるかが決まります。

水は一箇所に留まらない

変圧器内の水は、セルロース絶縁体と油という 2 つの材料の間で共有され、その分割は存在する水の総量ではなく温度によって決まります。ユニットを温めると、紙は水分を油の中に放出します。冷ますと、油が紙に水分を戻します。

ここがほとんどの購入者が見逃している部分です。オイルサンプルはメッセージではなくメッセンジャーです。変圧器内の水の大部分は、液体内ではなく、紙、プレスボード、木製ブロックの中に存在します。オイルテストで 20 ppm が報告された場合、巻線に巻き付けられたセルロースは、オイルの数値よりも絶縁寿命にとってはるかに重要な水分レベルを保持している可能性があります。

したがって、15 度離れて採取された 2 つのサンプルは、単位自体は変化していなくても一致しない可能性があります。長く涼しい夜の後に採取された標本は、負荷の高い午後の終わりに採取された標本よりも高い値を示します。どちらも間違いではありません。それらは、同じ平衡曲線上の 2 つの異なる点を単に記述しているだけです。

変圧器油の水分の実際の測定値 (ppm)

石油試験報告書における百万分率とは、油 1 キログラムあたりの水のミリグラムを意味します。サンプリングの瞬間に液体に溶けているものだけをカウントし、紙に保持されている水については直接何も述べません。

より安定した随伴数は水分活性であり、通常は次のように報告されます。相対的な飽和度または%RS。これは、その温度で油がどの程度水を保持できるかにどれだけ近いかを表します。相対飽和度が 60% にあるユニットは、20 度でサンプリングした場合でも 70 度でサンプリングした場合でも 60% になります。一方、同じ状態を表す ppm 数値は数倍変化します。

調達において重要なのは 3 行目です。サンプリング温度を明示せずに仕様書に「油水分 10 ppm 以下」と記載されている場合は、誰も客観的にチェックできない条件を記載したことになります。物理学を理解しているサプライヤーであれば、タンク内を何も変更せずに紙の上で条件を満たすことができます。

温度の罠: 数値を比較可能にする

周囲温度ではなく、サンプリング時の油温度を記録し、レポートの ppm 数値の横に記入します。それがなければ、数字には文脈がありません。電量分析カールフィッシャー滴定に記載されている方法ASTM D1533-20およそ 10 マイクログラムの水に感受性があり、整数 ppm に四捨五入すると隠れてしまう変化を露出するのに十分な微細さ、そして間違った条件下で採取されたサンプルを露出させるのに十分以上の微細さです。

サンプリングのルーチンを退屈なものにしておきます。同じバルブ、同じ深さ、同じ負荷条件、同じ時間帯で管理できます。シャットダウン直後にサンプリングを行わないでください。また、数週間アイドル状態だったユニットをサンプリングして結果を正常と判断しないでください。

それからそれをトレンドにします。 15 度離れた 2 つの比較可能な点は、10 回の散在測定値以上の価値があります。変圧器油の水分単一の数値ではなく、傾向によって、ガスケットが劣化しているのか、ブリーザーが機能しなくなっているのか、あるいはユニットが単に正常なユニットのように動作しているのかが分かります。

制限の由来: IEEE C57.106 および IEC 60296

北米のリファレンスは、IEEE C57.106-2015、電気機器における絶縁鉱物油の受け入れとメンテナンスに関するガイド。数字について議論する前に、その構造を読んでください。この規定では、機器内で受け取った油、新しい機器を充填するためにサプライヤーから受け取った油、およびその機器に加工された油の許容限度が、すでに使用されている油に適用される保守限度とは区別されています。これらは異なる決定に応じた異なる表であり、間違った表を引用することは、受入検査で最もよく見られる間違いです。

オイル自体の仕様は、IEC 60296、変圧器および開閉装置用の未使用の鉱物絶縁油を定義しており、水分も含まれています。データシートにグレードのない「IEC 60296」が引用されている場合は、どのグレードであるかを尋ねてください。

熱面では、ローディングガイドが次のように再発行されました。IEEE C57.91-2025。その範囲は、銘板の上に荷物を載せた場合の結果、つまり断熱材の損傷、油中のガスの生成、そして最終的には人命の損失を詳しく説明しています。湿気と熱は別個の問題ではありません。水は熱による化学反応を促進するため、特定のホットスポット温度で湿式ユニットは乾燥式ユニットよりも早く断熱寿命を消耗します。これが理由です。絶縁劣化研究とオイル試験レポートは、2 つの異なるファイルではなく、同じファイルに属します。

無料の水は本当の失敗モードです

溶解水は許容されます。無料の水はできません。水が溶液中にある限り、絶縁耐力は維持されます。エマルジョンの液滴として落ちた瞬間に耐圧が崩壊します。厄介な部分は進行方向です。オイルが冷えると溶解度が低下するため、危険な時間帯は多くの場合、ピーク負荷の数時間後、熱いユニットが冷えて溶液から水分が絞り出される静かな時間帯です。

より速いシナリオは、突然の負荷の増加です。溶解した水は蒸発して蒸気になる可能性があり、誘電体中の気泡は誘電体中の水よりもはるかに悪い問題です。これが最も重要なことは、油入変圧器ユニットにはコンサバレータータンクと乾燥剤ブリーザーが取り付けられており、オイルは外気と継続的に接触しています。

実際の結果は地味なものです。シリカゲルを活性状態に保ち、ガスケットとオイルレベルゲージを正直に保ち、1 ppm の数値について議論するのではなく、相対的な飽和度が 1 年間でどのように変化するかを観察してください。 2 つの夏の間に飽和したブリーザーは、目視検査で確認されるずっと前にオイルに検出されます。

工場内：湿気管理の実際の様子

江蘇省にある Ryan Electric の工場は 120,000 平方メートルの敷地にあり、37 件の登録特許と 180 セットを超える生産および試験装置が備えられています。湿気管理は、その資本が耐用年数にどれだけ反映されるかを決定するプロセスの 1 つです。巻線とプレスボードはサイクルを通じて露点を記録しながら真空下で乾燥され、オイルは真空下で処理および充填され、充填オイルはカールフィッシャーによって検証され、完成したアセンブリは輸送のためにタンクが密閉される前に再度チェックされます。

発送時油入変圧器ユニットを東南アジアの港に輸送する場合、タンクの密封と輸送時の保存方法によって、通常、巻線工場で決定されるものよりも到着時の水分値が決まります。タンクは湿気仕様の一部です -IEC 60076-1液体保存システムの要件に加えて、タンクの真空、圧力、漏れのテストもカバーします。

2023 年以降、イートンの合弁パートナーとして、当社は乾燥および油処理の記録を認証ファイルに使用しているのと同じ文書基準に従って管理しており、北米向けに製造されたユニットはUL認定済みCSA 認定もそれに匹敵します。変圧器を認証してから濡れた状態で出荷しても意味がありません。

テストレポートを承認する前に: 6 つの質問

これらを検査書類に追加し、書面で回答を求めます。

1. サンプリング時の油温と水分含有量。温度を含まない ppm の数値は測定値の半分です。

2. ppm と並んだ相対飽和度。これは、自由水が現れるまでにどのくらいの余裕があるかを示す数値です。

3. 同じサンプルからの絶縁破壊電圧。含水量と絶縁破壊電圧が一致しないことがよくあるため、1 つのレポートで両方を必要とします。

4. 乾燥サイクルからの露点ログ。最終的な数字だけではなく、数字は結果を証明し、ログはプロセスを証明します。

5.配送保存方法。密封されたタンク、窒素ブランケット、または自由呼吸は、熱帯の海を渡るとそれぞれ異なる動作をします。

6. 残留油サンプル、封印され、ユニットのシリアル番号で識別され、プロジェクト記録とともに保管されます。

湿気の多い場所や海岸沿いの場所用の機器を指定している場合、湿気に関する会話は到着後のクレームではなく、RFQ に含まれます。電圧クラス、kVA定格、現場の気候、認証目標をお送りください -変圧器油の水分制限、サンプリング条件、およびテスト文書は、追加物としてではなく、パッケージの一部として戻ってきます。

著者について

この記事は、イートンの合弁パートナーであり、中国江蘇省の UL/CSA 認定変圧器メーカーである Ryan Electric のエンジニアリング チームによって執筆されました。ライアン エレクトリック社は、北米、東南アジア、中東、アフリカの電力会社、データセンター、産業用および再生可能エネルギーの顧客にサービスを提供しています。