報告書番号

H15002

タイトル（和文）

外部短絡時電磁機械力による電力用変圧器の故障確率－巻線の構造異常と絶縁物の劣化推定を考慮した評価－

タイトル（英文）

Fault Probability of Power Transformer by Internal Electromagnetic Force due to Short-Circuit Current - Evaluation Based on Abnormality in Winding Configuration And Aging Estimation of Insulation Materials -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

電力用変圧器（以下，変圧器）改修のガイドラインでは，変圧器故障時の系統への影響度を，変圧器故障確率を基に評価し，改修計画を立案することが推奨されている。変圧器の故障様相としては，外部短絡時に発生する電磁機械力による応力で，絶縁物（絶縁紙やプレスボード）が破損することが想定されている。発生する電磁機械力およびそれによる故障確率は，巻線の構造異常注により増大する可能性がある。変圧器は高経年運用が志向されている。このため絶縁物の熱劣化による締付力の低下等により，将来的な構造異常の増加が懸念されている。しかし，巻線の構造異常を考慮した変圧器故障確率の評価手法は見当たらない。本報告では，変圧器巻線が正常状態と構造異常状態（スペーサの脱落による垂直方向ずれ，熱劣化による巻線の収縮，地震動等による水平方向ずれ）で変圧器外部短絡時に変圧器内部で発生する機械力を計算し，これに基づく破壊確率の試算を行った。その結果，構造異常がある場合，故障確率が顕著に増大する可能性があり，これを考慮した変圧器改修計画が重要であることが示唆された。巻線構造異常を考慮した変圧器故障確率の評価では，巻線の構造異常量を定量的に評価する必要がある。変圧器故障確率評価における巻線構造異常の定量的評価手法としては，周波数応答解析（FRA）が有望である。

概要 （英文）

Fault probability is an essential parameter in planning refurbishment of power transformers. One of the main causes of faults of power transformers is break of insulators such as insulation papers and spacers due to electromagnetic force generated by high short-circuit current. The mechanical strength of the insulators is degraded by thermal aging. On the other hand, the electromagnetic force is determined by configuration of windings and it may be increased due to abnormality in winding configuration such as displacement of the winding due to fall out of the spacers. Therefore, it is important to evaluate the fault probability of power transformers concerning abnormality in winding configuration. In this report, an evaluation method of fault probability of power transformers concerning abnormality in winding configuration is proposed. Furthermore, the fault probabilities of two power transformers are evaluated by concerning abnormalities in winding configuration, and it is found that the fault probability is increased by the abnormality in winding configuration such as vertical displacement of winding due to fall out the spacers.

報告者

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