変圧器の温度上昇はどこまで許容？過負荷・絶縁劣化・寿命の見方

『温度』と『温度上昇』を分けて見る

温度上昇は、機器温度と周囲温度の差です。同じ変圧器温度でも、真夏の40℃近い電気室と冬の15℃の電気室では意味が異なります。点検記録には温度だけでなく、周囲温度、負荷電流、測定位置、時刻、換気状態を残します。

油入変圧器では上部油温、モールド変圧器では巻線温度センサーや表面温度など、測っている対象が異なります。温度計の値が巻線最高点温度そのものとは限りません。製品仕様とセンサー位置を確認し、異なる測定方法の値を単純比較しないようにします。

負荷損は電流の増加で大きくなり、放熱条件で温度が変わる

変圧器には鉄心で生じる無負荷損と、巻線の抵抗などで生じる負荷損があります。負荷損はおおむね電流の二乗に関係して増えるため、負荷率が上がると発熱が急に増えます。短時間のピークと連続過負荷では、温度への影響が異なります。

同じ負荷でも、盤内換気の停止、吸排気口の目詰まり、周囲機器の発熱、直射日光、冷却ファン故障、離隔不足で温度は上がります。容量不足と決めつける前に、換気・通風と測定条件を確認します。

過負荷運転は絶縁物の劣化を速める

変圧器本体の寿命は、巻線の絶縁紙や樹脂など絶縁物の状態に大きく左右されます。JEMAは熱、酸素、水分、電界、部分放電、熱サイクル、振動、汚損などを劣化要因として挙げています。三菱電機も、許容限度を超える過負荷では絶縁劣化が進み、寿命が短くなると説明しています。

一時的な高温が直ちに寿命到来を意味するわけではありませんが、警報を解除して運転を続ける判断も危険です。過負荷の大きさと継続時間、負荷履歴、温度履歴、絶縁状態を確認し、負荷移行・増容量・運転計画の見直しを検討します。

赤外線カメラは局部発熱の発見に使い、内部温度の代わりにしない

赤外線カメラは、端子、ブッシング、ケーブル接続部、開閉器などの温度差を非接触で見つけるのに有効です。ただし、材質ごとの放射率、反射、距離、風、視野角で表示温度が変わります。絶縁カバー越しや盤扉外側の温度から内部巻線温度を断定できません。

同一負荷・同一環境で相間比較と過去比較を行い、異常部があれば停電点検へつなげます。端子増締めを安易に行わず、締付けトルク、接触面、圧着端子、導体変色、絶縁劣化を確認します。

20年は更新検討の目安で、年数だけの交換基準ではない

JEMAは高圧配電用変圧器の更新推奨時期を使用開始後20年とし、期待寿命30年を基に、機械的応力、異常電圧、負荷状況など実使用環境の影響を考慮した参考値と説明しています。20年は製造者の保証値ではありません。

油入変圧器では絶縁油試験や油中ガス分析、絶縁紙の評価、モールド変圧器では部分放電や外観・絶縁診断など、形式と重要度に合う状態評価を行います。故障時の操業損失、更新部材の納期、停電可能時期も含め、故障してから交換する計画にしないことが重要です。

• ✓製造年、形式、容量、冷却方式、過去の負荷・温度履歴
• ✓絶縁油、ガス、絶縁抵抗、部分放電などの点検・診断記録
• ✓ブッシング、ガスケット、温度計、ファン等の付属品状態
• ✓最大需要電力、将来増設、太陽光・蓄電池PCSの追加計画
• ✓更新時の停電工程、仮設電源、搬入経路、消防・防災条件

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