WEKO3
アイテム
電力用油入変圧器の絶縁診断高度化のための部分放電現象に関する研究
https://doi.org/10.18997/00009173
https://doi.org/10.18997/00009173721034a7-4600-47b2-b451-e93548a6af42
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
|---|---|---|
kou_k_562.pdf (6.9 MB)
|
|
| アイテムタイプ | 学位論文 = Thesis or Dissertation(1) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 公開日 | 2023-04-07 | |||||||||
| 資源タイプ | ||||||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_db06 | |||||||||
| 資源タイプ | doctoral thesis | |||||||||
| タイトル | ||||||||||
| タイトル | 電力用油入変圧器の絶縁診断高度化のための部分放電現象に関する研究 | |||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| タイトル | ||||||||||
| タイトル | Partial Discharge Phenomena for Advanced Insulation Diagnostics of Oil-Filled Power Transformers | |||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 言語 | ||||||||||
| 言語 | jpn | |||||||||
| 著者 |
芝田, 拓樹
× 芝田, 拓樹
|
|||||||||
| 抄録 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||
| 内容記述 | 電力用変圧器は，電力システムにおいて主要な機器であり，その安定運用には診断技術が重要である。油入変圧器に対しては油中ガス分析による異常診断が一般的であるが，即応性やオンラインでの状態把握には課題がある。他方，ガス絶縁開閉装置 （GIS） では部分放電 （PD） によるUHF帯 （0.3~3GHz） の放射電磁波を測定するUHF法によるPD診断が普及してきていることから，変圧器でもUHF法による診断が油中ガス分析のように一般化されることが考えられる。UHF法の適用には，PD現象，特に放射電磁波と関係するPD電流の高周波特性の理解と解明が必要であるが，油中でのPD電流の広帯域計測は十分に行われていない。放電物理の観点とともに放射電磁波検出の観点からもPD電流の超広帯域測定が必要である。また，運用中の油入変圧器の絶縁油は温度上昇や経年による劣化，絶縁紙劣化によるフルフラールの生成，流動帯電防止の添加剤含有など，実験室で検討されている室温状態の新油とは異なる状態であり，それらを考慮した検討も必要である。以上のような背景に鑑み，本研究では，電力用油入変圧器の絶縁油として主に用いられる鉱油を対象に，超広帯域計測によりPD電流特性を明らかにするとともに，その放射電磁波特性を検討した。さらに実運用状態を評価できる装置を提案し構築した。以下に本論文の構成と概要を記す。第１章では，序論として，本研究の背景や変圧器の技術開発動向から取り組むべき課題について述べた。第２章では，実験装置および実験方法として，本研究で使用した超広帯域電流パルス波形測定システムの構成や仕様および試験設備等を述べた。第３章では，超広帯域計測による鉱油中電流波形の脱気状態の相違と極性効果について述べた。ガス中では超広帯域計測により負極性電流波形では数オーダの立ち上がり時間を有することなどが明らかにされているが，油中への適用はなく特性は不明であった。絶縁油は十分脱気し清純にしないと溶存しているガスや水分，異物などが絶縁性能に影響するため，超広帯域計測を適用しこれら影響を明確に理解，評価することを考えた。本章では基本となる鉱油を対象に，脱気状態および交流電圧の極性効果による電流波形の基礎特性を調べた。その結果，油中の“真性放電”だけでなく溶存ガスによる“油中ガス放電”が発生していることや電流波形に明確な極性効果があることを明らかにした。第４章では，超広帯域計測による鉱油中電流波形の経年油と新油の相違について述べた。絶縁油は長期運転に伴う経年劣化を考慮する必要がある。そこで，超広帯域計測を適用した新油と経年油での電流波形の相違を検討した。また，絶縁油種類の比較として難燃性のシリコーン油の新油についても併せて比較検討した。さらにUHF帯およびVHF帯に感度を有するアンテナを用いたPD放射電磁波の同期計測も行い，電流との関係を，正準判別分析や多変量解析などの統計解析手法を用いて議論した。その結果，各絶縁油でPD電流波形には顕著な極性効果が認められ，負極性PD電流波形の特徴量を用いて相関関係を比較すると，鉱油とシリコーン油では特性に相違が認められたが，経年油と新油では同一の特性が示された。この結果は，PD放射電磁波の振幅値と負極性PD電流波形の特徴量との関係でも同様に示された。さらに線形正準判別分析を行った結果，経年油と新油およびシリコーン油で相違がある可能性が示唆された一方で，Wilksのlambdaという統計値では有意差があるとはいえないと評価された。経年油と新油の相違有無に関しては，今後さらに測定帯域を拡張した結果による評価が待たれる。第5章では，鉱油中負極性電流の立ち上がり時間特性の電界利用率依存性と通信帯域との関係について述べた。鉱油中の電流パルスの立ち上がり時間を電界利用率を変化させて調べるとともに，それらの放射電磁波の周波数特性と通信で使用される通信帯域との関係を検討した。その結果，鉱油中の電流波形は電界利用率依存性があり利用率が増加するほど立ち上がり時間は増加した。さらに，測定結果に基づき電流波形をガウス波形でモデル化して放射電磁波の周波数特性を検討した結果，鉱油中は通信で使用されるミリ波帯にピークを示す電磁波が放射される可能性があることがわかった。第６章では，変圧器の実運用状態を模擬した試験検討の一例および試験システムの構築結果を示し，また油中放電現象への光学測定の適用結果を示した。実運用状態の変圧器絶縁診断を考えると，実器環境を模擬できる試験系の確立が必要である。また劣悪な電気的ノイズ環境では法による現象の検出が困難となるため，油中放電現象への光学測定の適用も重要である。そこで，実運用状態を模擬した試験条件の一例として，流動帯電防止の観点から鉱油へ添加されるが特性に及ぼす影響を超広帯域計測により検討した。その結果，電流の時間変化や放射電磁波強度に添加は影響がないことを明らかにした。次に油中放電現象への光学測定の適用を検討し，鉱油中放電により発生する炭化水素系分解ガスの発生種や発生タイミングを評価できることが示された。最後に変圧器の実運用状態の絶縁油を模擬できる試験システムを提案・構築した。これにより，実運用状態での絶縁油中現象だけでなく，今後適用される新たな絶縁油の放電特性や診断手法の検討・評価を可能とする装置を提示した。第７章では，総括として本研究で得られた成果をまとめた。 | |||||||||
| 目次 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | TableOfContents | |||||||||
| 内容記述 | 第1章 序論||第2章 実験装置および実験方法||第3章 超広帯域計測による鉱油中電流波形の脱気状態の相違と極性効果||第4章 超広帯域計測による鉱油中電流波形の経年油と新油の相違と統計学的手法による波形比較||第5章 鉱油中負極性電流のピコ秒立ち上がり時間特性と帯域との関係||第6章 光学測定技術の適用と実運用状態を模擬できる試験システムの提案||第7章 総括 | |||||||||
| 備考 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||||
| 内容記述 | 九州工業大学博士学位論文 学位記番号: 工博甲第562号 学位授与年月日: 令和5年3月24日 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 部分放電 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 超広帯域計測 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | PD電流 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 絶縁油 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 変圧器 | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 電磁波 | |||||||||
| アドバイザー | ||||||||||
| 大塚, 信也 | ||||||||||
| 学位授与番号 | ||||||||||
| 学位授与番号 | 甲第562号 | |||||||||
| 学位名 | ||||||||||
| 学位名 | 博士（工学） | |||||||||
| 学位授与年月日 | ||||||||||
| 学位授与年月日 | 2023-03-24 | |||||||||
| 学位授与機関 | ||||||||||
| 学位授与機関識別子Scheme | kakenhi | |||||||||
| 学位授与機関識別子 | 17104 | |||||||||
| 学位授与機関名 | 九州工業大学 | |||||||||
| 学位授与年度 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||||
| 内容記述 | 令和4年度 | |||||||||
| 出版タイプ | ||||||||||
| 出版タイプ | VoR | |||||||||
| 出版タイプResource | http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 | |||||||||
| アクセス権 | ||||||||||
| アクセス権 | open access | |||||||||
| アクセス権URI | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | |||||||||
| ID登録 | ||||||||||
| ID登録 | 10.18997/00009173 | |||||||||
| ID登録タイプ | JaLC | |||||||||
