JPH0619323B2

JPH0619323B2 - 絶縁物の劣化診断方法

Info

Publication number: JPH0619323B2
Application number: JP59181823A
Authority: JP
Inventors: 久安三井
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1994-03-16
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPS6159242A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明は絶縁物の劣化状態を絶縁物の色の変化を測定す
ることにより非破壊的に診断する絶縁物の劣化診断方法
に関する。

［発明の技術的背景］電気機器の巻線等における絶縁物は、その機器の信頼性
を左右するものである。

絶縁物に要求される主な特性としては、電気的特性、機
械的特性、熱的特性、物理化学的特性があげられる。そ
して、これらの特性を診断する方法も種々のものがあ
る。

すなわち、上述した絶縁診断には、電気的方法による試
験、モニタリング、物理化学的試験などがある。

また、上記電気的方法による試験には、更に詳細に分類
すると、耐電圧試験、非破壊絶縁特性試験等がある。こ
こで、耐電圧試験として交流電圧試験は、印加交流電圧
と時間特性から絶縁物の余寿命を推定するものである。
また、非破壊絶縁特性試験として誘電正接試験は、電圧
−tanδ及び温度−tanδ特性から吸湿、乾燥、ボイドの
状態、劣化の程度を推定するものである。

モニタリングは、分解ガス検知により温度上昇監視等を
行うものである。

物理化学的試験は、赤外線分析、元素分析、熱分析等に
より状態診断を行うものである。

［背景技術の問題点］上記において電気的方法による試験は、高価で大がかり
な電源装置、測定装置等を必要とし、またその測定とデ
ータの解析には熟達した技術を必要とするため、絶縁診
断を行う機会を制限させていた。

また、モニタリングの場合には、高価で大がかりな分解
ガス検知装置等を被診断電気機器に付属させなければな
らないため、絶縁診断を行う対象機器は制限させてい
た。

更に、物理化学的試験は、被診断絶縁物から試料を削り
取って分析する方法が多いため、絶縁物によっては不可
能な場合があるばかりか、そのデータの解析にも熟達し
た技術を必要とする等の不具合があった。

この他に、光電変換装置を用い、反射光の強さによって
絶縁材の残存寿命を測定する方法（特開昭４９−８２９
６号公報）も知られているが、この方法では、単に反射
光の強さの強弱だけで絶縁診断を行っているため、精度
の高い診断を行うことができなかった。

［発明の目的］本発明は上記事情に基いてなされたもので、その目的と
するところは、容易かつ非破壊的に絶縁物の劣化状態を
診断することが可能な絶縁物の劣化診断方法を提供する
ことにある。

［発明の概要］本発明による絶縁物の劣化診断方法は、予め絶縁劣化判
定基準となる絶縁物の絶縁特性の変化と当該絶縁特性の
変化に対応する前記絶縁物の色相，明度，彩度の変化と
を数値による相対関係として整理し、基準となる絶縁特
性が劣化したと判定される値に対応した絶縁物の明度
（Ｌ^＊），色度（ａ^＊，ｂ^＊）についての劣化判定基準
値を定め、劣化診断に際しては前記絶縁物からなる診断
対象物の色を、色相，明度，彩度の組合せによる測定デ
ータとして測定し、当該測定データと前記劣化判定基準
値とを照合し、Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊のいずれかの値が劣化
判定基準値を越えたとき劣化したと判定することを特徴
としたものである。

［発明の実施例］まず、本発明の実施例の説明に先立ち本発明の原理につ
いて説明する。

すなわち、色は、色み，明るさ，鮮やかさの３要素で成
り立っており、また、色は、色相，明度，彩度の３属性
で表すことができる。従来から、上記３属性を区分した
ものとして、色の夫々の段階に記号と番号とを付したMu
nsell色票系、JIS標準色票がある。また、近時、色を数
値で表すことのできる色彩色差計（例えば、ミノルタカ
メラ株式会社製CR＝100，CR＝110等）が開発され、だれ
でも、共通の表現で色を伝えあえるようになった。な
お、上記色彩色差計により数値で表される色は、上記Mu
nsell色票系に置き換えることができる。

そこで、本発明は、事前に基準となる絶縁物を強制劣化
させ、この絶縁物に必要な特性（例えば、破壊電圧、引
張り強さなど）と、その絶縁物の色相、明度、彩度との
関係と、絶縁物としての機能を果たし得なくなる限界特
性に対応した色の限界基準値とを調べておく。

そして、診断される絶縁物の色を経時的に測定し、この
絶縁物の色が上記限界値に達したときをもってこの絶縁
物の寿命がきたと診断するものである。

上記診断方法は、絶縁物の色を明度および色度（色相お
よび彩度）により数値化すると、この数値と上記絶縁物
の絶縁特性とが、加熱温度および加熱時間によらずに一
本の曲線、または直線で表せるということを見出だした
ことに基いている。

次に、本発明の一実施例として、回転電機のスペーサに
用いられているポリエステル積層板の絶縁劣化診断につ
いて説明する。

すなわち、まず、上記ポリエステル積層板の複数（複数
の試料）を強制的に加熱劣化させる。その際に、色を色
彩色差計CR−110により測定し、明度Ｌ^＊、色相および
彩度を表す色度ａ^＊，ｂ^＊（ａ^＊，ｂ^＊はそれぞれの色
の方向を示しており、ａ^＊は赤−緑方向を、ｂ^＊は黄−
青方向を表している。彩度ｃ^＊はｃ^＊＝［ａ^＊２＋ｂ
^＊２］^1/2の関係がある。）を求める。また、各試料の
重量減少率、破壊電圧、引張り強さを別に求める。

これらの結果として、第１図に加熱時間と明度Ｌ^＊との
関係を示す。ここで、第１図〜第６図において△印は初
期値を示し、〇印は２２０℃における劣化を示し、●印
は２００℃における劣化を示し、◎は１８０℃における
劣化を示している。第１図によれば加熱劣化に伴って明
度Ｌ^＊が小さくなることがわかる。

また、第２図に加熱による色度ａ^＊，ｂ^＊の関係を示
す。この第２図によれば劣化温度が異なってもほぼ同じ
ように、劣化が進むにつれて（ａ^＊，ｂ^＊）座標軸上を
図中矢印で示すように右回りの弧を描くことがわかる。

さらに、第３図に明度Ｌ^＊と重量減少率との関係を示
し、第４図に明度Ｌ^＊と破壊電圧との関係を示す。第５
図に明度Ｌ^＊と引張り強さとの関係を示す。これら第３
図ないし第５図によれば、明度Ｌ^＊と重量減少率、破壊
電圧、引張り強さ夫々とは十分に相関性があることがわ
かる。

上記において、破壊電圧が絶縁物における重要な特性で
あり、破壊電圧が初期値の７５％に到達したところで、
この絶縁物が寿命に至ったと判定する。すると、第４図
から破壊電圧が７５％のときの明度Ｌ^＊は６０であり、
また、第１図から寿命点は２２０℃で５４時間であり、
２００℃では１４０時間であり、１８０℃では３４０時
間であると読み取ることができる。

また、第２図から（ａ^＊，ｂ^＊）座標がＡ点（１１，３
７）を越えた弧上に位置すると、その時の破壊電圧は初
期値の７５％以下に低下することがわかる。

そこで、この絶縁物の場合、明度Ｌ^＊≦６０または、
（ａ^＊，ｂ^＊）座標が（１１，３７）を越えた弧上に位
置するかの、どちらかの条件を満たした場合には寿命に
至ったと判断し、その絶縁物を廃棄し、新しい絶縁物と
交換する。この交換点は、Munsell記号で表すと、7.5YR
6/6となり、この時に絶縁物が寿命に至ったと判断する
ものである。

上記実施例は絶縁物として回転電機のスペーサに用いら
れているポリエステル積層板について述べているが、高
電圧回転電機のコイルに用いられているエポキシマイカ
絶縁物においても同様なことが言える。すなわち、第６
図は上記エポキシマイカ絶縁物における明度Ｌ^＊と破壊
電圧との関係を示している。このエポキシマイカ絶縁物
においても劣化温度が異なっても明度Ｌ^＊と破壊電圧と
の関係は十分な相関関係が見られる。なお、この場合、
第４図とは異なり明度Ｌ^＊が高くなるにつれて破壊電圧
が低下しているが、これは、劣化が進むにつれて黒色化
した樹脂分が消失し、白色のガラス、マイカ等が露出す
るようになったために生じたことによっている。

なお、Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊にかえて、出荷時の標準的な絶
縁物の色（初期値）Ｌ^＊ _ｏ、ａ^＊ _ｏ、ｂ^＊ _ｏと劣化した
後の絶縁物の色Ｌ^＊ _ｓ、ａ^＊ _ｓ、ｂ^＊ _ｓとの差である色
差ΔＬ^＊、Δａ^＊、Δｂ^＊（すなわち、ΔＬ^＊＝Ｌ^＊ _ｓ
−Ｌ^＊ _ｏ、Δａ^＊＝ａ^＊ _ｓ−ａ^＊ _ｏ、Δｂ^＊＝ｂ^＊ _ｓ−
ｂ^＊ _ｏ）と絶縁特性の関係を、予め調べておき、色差Δ
Ｌ^＊、Δａ^＊、Δｂ^＊が所定の劣化を表す値になった
ら、絶縁更新することもできる。また、（Ｌ^＊、ａ^＊、
ｂ^＊）空間における初期値と使用後の色の間の直線距離
を表す色差ΔＥ＊ab、すなわちΔＥ^＊ab＝［（ΔＬ^＊）
^２＋（Δａ^＊）^２＋（Δｂ^＊）^２］^1/2と絶縁特性の関
係を予め調べておき、ΔＥ^＊abが所定の劣化を表す値に
なったら絶縁更新することもできる。

上記においては、色を数値化するのに、ＣＩＥ（国際照
明委員会）1976のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系であるＬ^＊ａ^＊ｂ
^＊系を用いたが、ＣＩＥ1931によるＸＹＺ表色系でも上
記と同様に、明度および色度（この色度により色相と彩
度とが知り得る）と絶縁特性とは十分な相関性が見ら
れ、絶縁物の劣化を非破壊的に診断することができる。

また、色の定量化を高精度におこなうには高精度分光計
でも可能であり、この場合には、試料を絶縁物より採取
して測定を行うものであり、現地の絶縁物を直接測定す
る必要がない場合に適用できるものである。

さらに、本発明の応用例として、本発明の方法を用いて
電気機器の履歴を推定することができる。すなわち、現
地で運転されている電気機器の絶縁物の色を上述した各
種条件にて強制劣化し、その際の色の変化を上記測定し
た結果と対比することにより、上記絶縁物の劣化診断か
らこの絶縁物が用いられている電気機器の履歴を推定す
ることが可能となる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、診断さ
れる絶縁物は固体のみでなく、液体も含めて各種適用可
能であり、色を定量化する手段も上記色彩色差計、分光
計に限定される物ではなく、この他にも本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、予め絶縁劣化判定
基準となる絶縁物の絶縁特性の変化と当該絶縁特性の変
化に対応する前記絶縁物の色相，明度，彩度の変化とを
数値による相対関係として整理し、基準となる絶縁特性
が劣化したと判定される値に対応した絶縁物の明度（Ｌ
^＊），色度（ａ^＊，ｂ^＊）についての劣化判定基準値を
定め、劣化診断に際しては前記絶縁物からなる診断対象
物の色を、色相，明度，彩度の組合せによる測定データ
として測定し、当該測定データと前記劣化判定基準値と
を照合し、Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊，のいずれかの値が劣化判
定基準値を越えたとき劣化したと判定するようにして、
絶縁物の劣化状態を診断するようにしたので、電気機器
の使用温度、使用時間に関係なく光を診断情報とした光
学的な測定のみで有機物を含む絶縁物の劣化を、その絶
縁物を傷付けることなく非破壊的かつ誰にでも容易に、
絶縁物の劣化状態を診断することを可能とした絶縁物の
劣化診断方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はポリエステルガラス積層板を強制劣化させた際
の加熱時間と明度Ｌ^＊との関係を示す特性図、第２図は
同ポリエステルガラス積層板を強制劣化させた際の加熱
による色度ａ^＊，ｂ^＊の関係を示す特性図、第３図は同
ポリエステルガラス積層板を強制劣化させた際の明度Ｌ
^＊と重量減少率との関係を示す特性図、第４図は同ポリ
エステルガラス積層板を強制劣化させた際の明度Ｌ^＊と
破壊電圧との関係を示す特性図、第５図は同ポリエステ
ルガラス積層板を強制劣化させた際の明度Ｌ^＊と引張り
強さとの関係を示す特性図、第６図はエポキシマイカ絶
縁物を強制劣化させた際の明度Ｌ^＊と破壊電圧との関係
を示す特性図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め絶縁劣化判定基準となる絶縁物の絶縁
特性の変化と当該絶縁特性の変化に対応する前記絶縁物
の色相，明度，彩度の変化とを数値による相対関係とし
て整理し、基準となる絶縁特性が劣化したと判定される
値に対応した絶縁物の明度（Ｌ^＊），色度（ａ^＊，
ｂ^＊）についての劣化判定基準値を定め、劣化診断に際
しては前記絶縁物からなる診断対象物の色を、色相，明
度，彩度の組合わせによる測定データとして測定し、当
該測定データと前記劣化判定基準値とを照合し、Ｌ^＊，
ａ^＊，ｂ^＊のいずれかの値が劣化判定基準値を越えたと
き劣化したと判定することを特徴とする絶縁物の劣化診
断方法。