変圧器ブッシング: 種類、試験 (タンデルタ、C1/C2)

変圧器ブッシング:種類、部品、テスト (C1/C2、タンデルタ)、およびよくある故障

変圧器のブッシュは、何か問題が発生するまであまり注目されないコンポーネントの 1 つです。これは、絶縁されたパスによって、高圧導体-電源変圧器の接地されたタンクを安全に通過できるため、ユニットは次の電源に接続できます。バスバー、ケーブル、または架空線これらのブッシングは深刻な電気的ストレスにさらされており、外側の天候や内側の熱に対処するため、変圧器が故障したときの驚くほど一般的な原因でもあります。ブッシングに注意していれば、ほとんどの問題は対処可能です。無視すると、結果はすぐに高くつく可能性があります。

このガイドでは、変圧器のブッシングとは実際には何なのか、その仕組み、遭遇する主なタイプ（OIP、RIP、RIS）、通常の故障の原因、最も重要な静電容量、力率 / タンデルタ、C1 / C2 測定などの診断テストについて説明します。{0}

簡単に言うと、変圧器のブッシングは、高圧導体が接地された金属タンクを介して、フラッシュオーバーや絶縁破壊を引き起こすことなく変圧器に出入りできるようにする絶縁デバイスです。これにより、導体の周囲の電界が整形され、表面フラッシュオーバーの発生が防止され、絶縁応力が設計制限内に保持されます。{0}

これは、変圧器の内部巻線リード線と外部電力システムの間の絶縁されたゲートウェイと考えてください。

ブッシングは複数のジョブを同時に処理します。

これらは、高電圧導体を接地されたタンクから絶縁した状態に保ちます。-それがなければ、完全にショートしてしまうでしょう。

電気的ストレスを制御します。高電圧では、電界はエッジや界面の周囲に集中する傾向があるため、最新のブッシングのほとんどは、応力をより均一に分散するために容量性グレーディング (コンデンサー設計) を使用しています。

外面-磁器またはポリマー製の小屋-十分な沿面距離が得られるため、雨、汚染、塩分、または塵によってフラッシュオーバーが引き起こされることはありません。

これらは車掌を機械的にサポートし、接続されたバス工事や短絡イベントから生じる力に対処します。{0}}

多くの設計には、診断またはオンライン監視用のテスト タップ (または電圧タップ) が含まれています。

計測や保護のためにブッシング変流器を内蔵しているものもあります。

通電された導体が接地された障壁を通過する必要がある場所:HV および LV 端子、中性点、発電機昇圧変圧器、分路リアクトル、同じ基本的な考え方を使用するいくつかの開閉装置アプリケーション。{0}

設計は電圧クラスやメーカーによって異なりますが、ほとんどの高電圧ユニットは次のコア部分を共有しています。{0}

中心導体– 負荷電流を巻線リード線から導線に運びます。外部接続。

主絶縁体– 一次内部断熱材（紙、樹脂、または合成樹脂）。

容量性グレーディング層（コンデンサーコア）– 絶縁体に埋め込まれた導電箔。導体から接地されたフランジまで電界を分散します。

外断熱（ハウジング）– 沿面距離と汚染性能のためのシェッドを備えた磁器またはポリマー。

フランジ– タンクにボルトで固定する接地された取り付け。

テストタップ/電圧タップ– 特定の容量層に接続され、測定および場合によっては継続的なモニタリングに使用されます。

シールとガスケット– 油分を取り込み、湿気を取り除きます。これらは、人々が思っている以上に重要です。

接続端子– バスバー、ケーブル、またはラインハードウェアに接続する上端。

通常、ブッシングは内部の絶縁技術によって分類されます。

1) OIP ブッシング (油-含浸紙)これらは油に浸した紙を使用しており、通常は変圧器の油システムを共有しています。これらは長く確立された技術であり、高電圧での確かな実績があります。欠点は何ですか?ガスケットや磁器界面の周りの油漏れは誘電マージンを侵食する可能性があり、湿気の侵入により損失 (力率/タンデルタ) が増加し、劣化が早まる傾向があります。状態の評価は、トレンドの誘電テストと目視チェックに大きく依存します。

2) RIP ブッシング (樹脂-含浸紙)ここでは、紙に樹脂が含浸されており、ほぼ固体の絶縁構造が得られます。OIP に比べて油漏れのリスクが少ないため、多くの最新の設計や改修にとって魅力的です。製造品質は非常に重要です-ボイドが部分的な-放電場所になる可能性があります-。また、熱サイクルとシールには長期にわたって注意が必要です。

3) RIS ブッシング (樹脂-含浸合成樹脂)これらは、樹脂を含浸させた合成システム用のスワップペーパーです。特定の電圧クラスや性能ニーズに合わせて選択され、多くの場合、最新の代替品として位置づけられています。他のタイプと同様、実際の結果は、設計品質、サービス条件、およびそれらをどの程度適切に監視しているかに依存します。{0}

外側のハウジングによって説明されるブッシングの音声も聞こえます。

磁器数十年にわたる実証済みのサービスがあります。重量があり、激しい衝撃が加わると粉々になる可能性があります。

ポリマー（複合）より軽量で、多くの場合、汚染にうまく対処し、同じ方法で砕けることはありません。表面の経年変化と、地域環境に合わせた材料の選択には依然として注意が必要です。

通常、決定は汚染レベル、機械的リスク、重量制限、および電力会社の好みによって決まります。

問題は数か月または数年かけて徐々に発生することもあれば、急速にエスカレートすることもあります。通常の容疑者は次のとおりです。

湿気の侵入と経年劣化– シールが劣化すると湿気が侵入し、損失が増加し、紙や樹脂は劣化し始めます。力率やタンデルタの上昇、および静電容量の変化は典型的な兆候です。

部分放電– 空隙、層間剥離、汚染、または経年劣化によって PD 活動が開始され、断熱材がゆっくりと侵食され、最終的には穴が開く可能性があります。

熱の問題– 端子接続が緩んでいるとホットスポットが発生し、高調波と過負荷によりストレスが増加します。損失が増加し続けると、熱暴走に向かう可能性があります。

オイル漏れ（主にOIP）– 内部の断熱材の品質が低下し、湿気が侵入し、環境問題が発生します。

外部汚染と表面フラッシュオーバー– 塩分、産業汚染、ほこり、湿気によりハウジングに導電性の膜が形成されます。雨天時にはトラッキングやフラッシュオーバーが大きな危険となります。

機械的損傷– 衝撃、地震力、バスワークの負荷による磁器の亀裂、振動や熱サイクルにより接続が緩み、界面が劣化する可能性があります。

以下に注意してください:

 フランジやジョイント周りの油の滲みや汚れ（OIP）

 磁器の亀裂や欠け、ポリマーシェッドの損傷

 上部接続部またはフランジの異常な加熱 (ここでは赤外線が役立ちます)

 静電容量または力率を追跡するオンライン モニターからのアラーム

 履歴や他のフェーズと比べて容量が急激に変化する

 聞こえる騒音や目に見える放電は{0}}まれですが、緊急事態として扱い、安全手順に従ってください。

ほとんどのブッシングの評価は、電気絶縁試験に加え、熱的および視覚的なチェックに基づいて行われます。静電容量と力率/タンデルタが主力です。

静電容量と力率 / タンデルタこれらのテストでは、湿気、絶縁劣化、内部欠陥、テスト タップ回路の問題が検出されます。-結果は通常、静電容量 (C) と、力率 (PF) またはタンデルタ (tan δ) のいずれかとして表示されます。-誘電損失を表す 2 つの方法。

C1とC2多くのコンデンサー ブッシングには、特定の容量層に接続されたテスト タップが付いています。

C1 は、中心導体とテストタップ層の間の主要な絶縁経路です。-。

C2 はテストタップ層と接地フランジの間のパスです。-

C1 とその PF/tan δ の変化は通常、プライマリーの健康状態を表します。奇数の C2 測定値は、タップの絶縁、汚染、湿気、またはタップ接続自体の問題を示している可能性があります。過去のデータと比較した突然のステップ変化は、ゆっくりとしたドリフトよりも心配になる傾向があります。温度補正と確実なベースライン値が重要であり、時間の経過とともに傾向を分析することが本当のベスト プラクティスです。

その他の便利なツール

DFR/FDS（誘電周波数応答）は、従来の結果に問題が生じ始めた場合に、水分関連の挙動をより深く掘り下げます。{0}}

赤外線サーモグラフィーは、接続の緩みや異常な加熱パターンを検出します。

-部分放電テスト（オンラインまたはオフライン）は、PF/tan δ が上昇している場合、またはユニットの臨界度が高い場合に役立ちます。-

静電容量と誘電損失の傾向を継続的に監視するオンライン モニタリング システムは、適切に設定され警報が発せられていれば、早期に警告を発することができます。{0}}

すべてのフリートに適合する唯一の答えはありません。頻度は通常、臨界度、ブッシュの種類と年齢、過去の傾向、環境（海岸塩、重度の汚染、極端な気温）、および故障や輸送などの最近の出来事に依存します。-多くの電力会社はリスクベースのメンテナンスに傾いています。-影響力の高いユニットはより頻繁に注目され、リスクが低いユニットは常に間隔を引きます- OEM ガイダンスおよび社内基準に準拠しています。

ほとんどのエンジニアが従ういくつかの実践的な原則:

トレンドがすべて-ブッシング自体のベースラインと履歴と比較します。

位相を並べて見てみると、同じトランスに大きな違いがあるとフラグが立てられます。

静電容量の段階的な変化や PF/tanδ の急激な上昇は、通常、直ちに調査を開始します。

テストタップ自体に問題が発生すると、測定値が歪んだり、安全上の問題が発生したりする可能性がありますので、無視しないでください。{0}

複数の指標を使用する: PF/tanδ + 静電容量 + IR 温度 + 動作履歴は、単一の数値よりも優れています。

IEC 60137 – 1 kV を超える AC 電圧用の絶縁ブッシュ

IEEE C57.19.00 / C57.19.01 – 北米で広く参照されているブッシュ規格

IEEE C57.152 – 診断現場テストのガイド (ブッシングの概念を含む)

該当するエディションと、扱っている電圧クラスと資産タイプに対するオペレータの要件を常に確認してください。

変圧器のブッシングは、巻線から外部に安全に電力を供給するために不可欠です。OIP、RIP、RIS の設計、磁器またはポリマーのハウジングのいずれを検討している場合でも、電気的ストレスと環境への曝露を管理するという目的は同じです。各タイプには、独自のメンテナンスとリスク プロファイルがあります。診断ツール-静電容量、力率 / タンデルタ、および C1/C2 テスト-は、適切なベースラインがあり、実際に使用している場合に最も効果的に機能します。時間の経過とともにデータの傾向を分析します。変化を早期にキャッチすれば、ほとんどのブッシングは何年も信頼できるサービスを提供します。

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