JPH068793B2 - 熱劣化検出方法 - Google Patents
熱劣化検出方法Info
- Publication number
- JPH068793B2 JPH068793B2 JP579886A JP579886A JPH068793B2 JP H068793 B2 JPH068793 B2 JP H068793B2 JP 579886 A JP579886 A JP 579886A JP 579886 A JP579886 A JP 579886A JP H068793 B2 JPH068793 B2 JP H068793B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- deterioration
- time
- melting
- temperature
- degree
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気機器絶縁に用いられる絶縁材料等の熱劣
化を検出する方法に関する。
化を検出する方法に関する。
電気機器の絶縁には、通常、固体絶縁材料、液体絶縁材
料及び気体絶縁材料が単独に又は組合わせて使用されて
いる。
料及び気体絶縁材料が単独に又は組合わせて使用されて
いる。
そして、油入変圧器等における液体絶縁やガス絶縁開閉
装置等における気体絶縁の場合にあっては、分解生成ガ
ス分析等の物理化学的手法により絶縁劣化を判定する方
法が提案され、一部実用化されている。しかし、回転機
等における固体絶縁にあっては、電気的試験による方
法、いわゆる「絶縁診断法」が判定方法の中心となって
いる。
装置等における気体絶縁の場合にあっては、分解生成ガ
ス分析等の物理化学的手法により絶縁劣化を判定する方
法が提案され、一部実用化されている。しかし、回転機
等における固体絶縁にあっては、電気的試験による方
法、いわゆる「絶縁診断法」が判定方法の中心となって
いる。
しかし、現状の電気的試験による直流試験法、交流試験
法、誘電正接試験法、部分放電試験法等の絶縁診断法で
は、被測定機器の定格電圧を越えて試験電圧を印加する
ことはできない。したがって、得られる諸特性の変化は
小さく、しかもその試験結果は試験時の環境条件、特に
湿温の影響を受ける。そのため、絶縁劣化に対する安定
した対応がとれないまま、経験的に劣化状況を推測する
にとどまっている。
法、誘電正接試験法、部分放電試験法等の絶縁診断法で
は、被測定機器の定格電圧を越えて試験電圧を印加する
ことはできない。したがって、得られる諸特性の変化は
小さく、しかもその試験結果は試験時の環境条件、特に
湿温の影響を受ける。そのため、絶縁劣化に対する安定
した対応がとれないまま、経験的に劣化状況を推測する
にとどまっている。
また、物理科学的方法としては、絶縁材料の動的粘弾性
特性の変化、たとえば動的弾性率と損失弾性率との比で
表されるメカニカル−tanδの変化、或いは赤外線分光
分析の赤外線吸収スペクトルの変化を判定基準とする劣
化度判定法が提唱され、一部実用化されている。
特性の変化、たとえば動的弾性率と損失弾性率との比で
表されるメカニカル−tanδの変化、或いは赤外線分光
分析の赤外線吸収スペクトルの変化を判定基準とする劣
化度判定法が提唱され、一部実用化されている。
ところが、メカニカル−tanδの変化を判定基準とする
劣化度判定法においては、適用できる試料としてはフィ
ルム材が主体で、更にフィルム材であっても、材料の脆
化が著しい高劣化度領域においては、測定中に試料が破
壊し易く、劣化度の判定ができなくなる。他方、赤外線
分光分析の赤外線吸収スペクトルの変化を判定基準とす
る劣化度判定法においては、黒色の材料や劣化により黒
変した材料等の明度の低い材料では、赤外線吸収率が高
く、劣化度の判定が困難である。
劣化度判定法においては、適用できる試料としてはフィ
ルム材が主体で、更にフィルム材であっても、材料の脆
化が著しい高劣化度領域においては、測定中に試料が破
壊し易く、劣化度の判定ができなくなる。他方、赤外線
分光分析の赤外線吸収スペクトルの変化を判定基準とす
る劣化度判定法においては、黒色の材料や劣化により黒
変した材料等の明度の低い材料では、赤外線吸収率が高
く、劣化度の判定が困難である。
本発明は、このような欠点を取り除くために案出された
ものであり、電気機器等の保全における修理，更新等の
処置を、予め試料に基づいて求めた熱劣化度合に関する
データに対して信頼度高く行うことができるように、熱
劣化の程度を広範囲にわたって検出することを目的とす
る。
ものであり、電気機器等の保全における修理，更新等の
処置を、予め試料に基づいて求めた熱劣化度合に関する
データに対して信頼度高く行うことができるように、熱
劣化の程度を広範囲にわたって検出することを目的とす
る。
本発明は、その目的を達成すべく、被測定物質と同一材
料の試料を種々の温度で劣化させ、その試料の劣化温度
及び劣化時間の変化に対する融解熱曲線の融解ピークの
変化に基づき、被測定物質の熱劣化度をアレニウスの反
応速度式から求まる温度と時間の関数として求め、実働
機器から採取した被測定物質の示差走査熱量測定による
融解熱曲線の融解ピークとの対比により、実働機器の熱
劣化度を検出することを特徴とする。
料の試料を種々の温度で劣化させ、その試料の劣化温度
及び劣化時間の変化に対する融解熱曲線の融解ピークの
変化に基づき、被測定物質の熱劣化度をアレニウスの反
応速度式から求まる温度と時間の関数として求め、実働
機器から採取した被測定物質の示差走査熱量測定による
融解熱曲線の融解ピークとの対比により、実働機器の熱
劣化度を検出することを特徴とする。
一般に、熱劣化による電気機器の絶縁材料の化学構造的
な変化は、化学反応速度論に従う。他方、一定濃度での
溶液の粘度は、化学構造によって一義的に決まる。すな
わち、結晶性ポリマーの熱劣化による結晶構造の変化が
反応速度論に従うとすると、結晶構造量Ｘの変化は、次
式(1)で表される。
な変化は、化学反応速度論に従う。他方、一定濃度での
溶液の粘度は、化学構造によって一義的に決まる。すな
わち、結晶性ポリマーの熱劣化による結晶構造の変化が
反応速度論に従うとすると、結晶構造量Ｘの変化は、次
式(1)で表される。
dx/dt＝Ａ・exp（−ΔＥ／ＲＴ）・ｇ(x)………(1) 但し、ｔ：劣化時間， Ａ：頻度因子 ΔＥ：活性化エネルギー Ｒ：ガス定数 Ｔ：劣化の絶対温度 ｇ(x)：劣化機構を表す関数 材料の劣化が時間０からｔまで進み、結晶構造量がｘ０
からｘｔまで変化したとして式(1)を積分すると、次式
(2)となる。
からｘｔまで変化したとして式(1)を積分すると、次式
(2)となる。
ここで、右辺の積分は時間の次元となっているので、換
算時間θと呼ばれている。すなわち、換算時間θは、次
式(3)で表される。
算時間θと呼ばれている。すなわち、換算時間θは、次
式(3)で表される。
従って(2)式は、次式(4)に変換される。
劣化機構を示す関数ｇ(x)と頻度因子Ａが一定の劣化領
域では、種々の温度条件で劣化が生じても換算時間θが
等しければ、結晶構造量の変化も等しくなる。すなわ
ち、両者の関係は、次式(5)で表される。
域では、種々の温度条件で劣化が生じても換算時間θが
等しければ、結晶構造量の変化も等しくなる。すなわ
ち、両者の関係は、次式(5)で表される。
θ＝ｆ(x)……………(5) 更に、示差走査熱量測定による融解熱曲線における融解
エネルギーＱが結晶構造量により一義的に決まるものと
すると、融解エネルギーＱは次式(6)で表される。
エネルギーＱが結晶構造量により一義的に決まるものと
すると、融解エネルギーＱは次式(6)で表される。
Ｑ＝ｈ(x)……………(6) すなわち、換算時間θと融解エネルギーＱとの間には、
次式(7)の関係が成り立つ。
次式(7)の関係が成り立つ。
θ＝ｆ｛ｈ-1（Ｑ）｝……………(7) したがって、熱劣化の換算時間θは、式(7)に示すよう
に融解エネルギーＱの変化から求めることができる。
に融解エネルギーＱの変化から求めることができる。
以下、電気絶縁材料として多用されているポリエチレン
テレフタレートを試料として用いた実施例により、本発
明の特徴を具体的に説明する。
テレフタレートを試料として用いた実施例により、本発
明の特徴を具体的に説明する。
槽内温度が160℃,180℃,200℃の熱風循環式恒温槽内で
劣化させた被測定物質と同一材料の試料の示差走査熱量
測定による融解熱曲線の一例を第１図に示す。ポリエチ
レンテレフタレートは、異なる融解温度の結晶の分布に
対応した温度幅Ｔ１〜Ｔ２をもって融解している。そし
て、劣化によりメイン融解ピークのやや低温度側に新た
な融解ピークが現れ、そのピークは劣化の進行と共に深
くなっている。
劣化させた被測定物質と同一材料の試料の示差走査熱量
測定による融解熱曲線の一例を第１図に示す。ポリエチ
レンテレフタレートは、異なる融解温度の結晶の分布に
対応した温度幅Ｔ１〜Ｔ２をもって融解している。そし
て、劣化によりメイン融解ピークのやや低温度側に新た
な融解ピークが現れ、そのピークは劣化の進行と共に深
くなっている。
第２図は、この各劣化温度160℃,180℃,200℃における
劣化時間と劣化により新たに生成した融解ピークの深さ
との関係を示している。ピークの深さは、劣化時間の対
数に比例して直線的に深くなっていることがわかる。
劣化時間と劣化により新たに生成した融解ピークの深さ
との関係を示している。ピークの深さは、劣化時間の対
数に比例して直線的に深くなっていることがわかる。
次に、第２図の劣化温度をパラメータとした、劣化によ
り新たに生成した融解ピークの増加直線から、劣化の換
算時間θを用いたマスターカープを作成する。まず、第
２図の回帰直線から求めた融解ピークの深さが0.5mJ／m
g・sec,1mJ／mg・secになるまでの劣化温度と劣化時間
との関係を、第３図に示すアレニウスの式に基づく座標
点プロットで表す。この第３図に示された関係線図の勾
配ΔＥ／Ｒから活性化エネルギーΔＥを求め、該活性化
エネルギーΔＥを式(3)に代入する。このようにして、
換算時間θを算出する。そして、第４図に示すように、
横軸に換算時間θ及び劣化度をとり、縦軸に新たに生成
する融解ピークの深さをとり、試料の熱劣化によって新
たに生成する融解ピークの深さに関するマスターカーブ
Ａを得た。
り新たに生成した融解ピークの増加直線から、劣化の換
算時間θを用いたマスターカープを作成する。まず、第
２図の回帰直線から求めた融解ピークの深さが0.5mJ／m
g・sec,1mJ／mg・secになるまでの劣化温度と劣化時間
との関係を、第３図に示すアレニウスの式に基づく座標
点プロットで表す。この第３図に示された関係線図の勾
配ΔＥ／Ｒから活性化エネルギーΔＥを求め、該活性化
エネルギーΔＥを式(3)に代入する。このようにして、
換算時間θを算出する。そして、第４図に示すように、
横軸に換算時間θ及び劣化度をとり、縦軸に新たに生成
する融解ピークの深さをとり、試料の熱劣化によって新
たに生成する融解ピークの深さに関するマスターカーブ
Ａを得た。
第４図から明らかなように、例示した各劣化温度160℃,
180℃,200℃において新たに生成する融解ピークの深さ
は、それぞれ同一線上に乗っている。すなわち、新たに
生成する融解ピークの深さと劣化の換算時間θとの間に
は、非常に強い相関関係があることが判る。
180℃,200℃において新たに生成する融解ピークの深さ
は、それぞれ同一線上に乗っている。すなわち、新たに
生成する融解ピークの深さと劣化の換算時間θとの間に
は、非常に強い相関関係があることが判る。
たとえば、電気機器絶縁線輪の耐熱寿命が130℃の温度
雰囲気中で20,000時間であるとすると、式(3)から寿命
点の換算時間θａは３×10-19となり、この換算時間θ
ａを横軸の劣化度軸上に1.0を目盛って寿命点として示
しておく。次に、試料と同じくポリエチレンテレフタレ
ートからなる絶縁材料を電気機器の絶縁線輪（図示せ
ず）に用い、該電気機器を所要時間稼働した後で、前記
絶縁材料を前記絶縁線輪から微少量採取する。そして、
示差走査熱量測定による融解熱曲線に基づき、劣化によ
り新たに生成したピークの深さＣｂを求め、第４図の縦
軸上のＣｂとマスターカーブＡとの交叉する点の座標か
ら換算時間θｂを得る。この換算時間θｂは、温度及び
時間の関数である。したがって、電気機器の運転時間が
判ればその間の平均的な温度（等価温度）を、或いは運
転時の温度が判れば運転時間を、式(3)によって算出す
ることができる。このようにして、熱劣化の度合を算出
することが可能となる。また、換算時間θｂを横軸の劣
化度の目盛に対応させると、電気機器絶縁線輪の余寿命
を知ることができる。
雰囲気中で20,000時間であるとすると、式(3)から寿命
点の換算時間θａは３×10-19となり、この換算時間θ
ａを横軸の劣化度軸上に1.0を目盛って寿命点として示
しておく。次に、試料と同じくポリエチレンテレフタレ
ートからなる絶縁材料を電気機器の絶縁線輪（図示せ
ず）に用い、該電気機器を所要時間稼働した後で、前記
絶縁材料を前記絶縁線輪から微少量採取する。そして、
示差走査熱量測定による融解熱曲線に基づき、劣化によ
り新たに生成したピークの深さＣｂを求め、第４図の縦
軸上のＣｂとマスターカーブＡとの交叉する点の座標か
ら換算時間θｂを得る。この換算時間θｂは、温度及び
時間の関数である。したがって、電気機器の運転時間が
判ればその間の平均的な温度（等価温度）を、或いは運
転時の温度が判れば運転時間を、式(3)によって算出す
ることができる。このようにして、熱劣化の度合を算出
することが可能となる。また、換算時間θｂを横軸の劣
化度の目盛に対応させると、電気機器絶縁線輪の余寿命
を知ることができる。
上記実施例では、ポリエチレンテレフタレートについて
述べたが、この他にも、ケーブル絶縁用に多く用いられ
ているポリエチレンなどの結晶性ポリマーに適用でき
る。
述べたが、この他にも、ケーブル絶縁用に多く用いられ
ているポリエチレンなどの結晶性ポリマーに適用でき
る。
また、本発明の熱劣化検出方法は、電気機器絶縁物に限
ることなく、他の分野で使用されている結晶性ポリマー
の熱劣化検出にも応用ができることは言うまでもない。
ることなく、他の分野で使用されている結晶性ポリマー
の熱劣化検出にも応用ができることは言うまでもない。
以上に説明したように、本発明の熱劣化検出方法におい
ては、微小量試料の示差走査熱量測定による融解熱曲線
の融解ピークの深さの変化から、被測定物質の熱劣化量
を温度と時間の関数として求め、実働機器から採取した
被測定物質の示差走査熱量測定による融解熱曲線の融解
ピークの深さと対比させることにより、実働機器の熱劣
化度合を検出するようにしたものである。したがって、
電気機器等の保全における修理，更新等の処置を、予め
蓄積しておいたデータベースに基づいて、高い信頼性で
行うことができ、また、電気機器の絶縁設計を直接的に
検証し、絶縁設計にフィードバックすることにより電気
機器の信頼性向上を図ることができるという効果を奏す
る。
ては、微小量試料の示差走査熱量測定による融解熱曲線
の融解ピークの深さの変化から、被測定物質の熱劣化量
を温度と時間の関数として求め、実働機器から採取した
被測定物質の示差走査熱量測定による融解熱曲線の融解
ピークの深さと対比させることにより、実働機器の熱劣
化度合を検出するようにしたものである。したがって、
電気機器等の保全における修理，更新等の処置を、予め
蓄積しておいたデータベースに基づいて、高い信頼性で
行うことができ、また、電気機器の絶縁設計を直接的に
検証し、絶縁設計にフィードバックすることにより電気
機器の信頼性向上を図ることができるという効果を奏す
る。
第１図は劣化させた試料の示差走査熱量測定による融解
熱曲線の一例を示し、第２図は融解ピークの深さと劣化
時間との関係を示し、第３図は劣化温度と劣化時間との
関係をアレニウスの式に基づく座標点プロットで表した
ものであり、第４図は融解ピークの深さと換算時間及び
劣化度との関係を示す図である。
熱曲線の一例を示し、第２図は融解ピークの深さと劣化
時間との関係を示し、第３図は劣化温度と劣化時間との
関係をアレニウスの式に基づく座標点プロットで表した
ものであり、第４図は融解ピークの深さと換算時間及び
劣化度との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−113398（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−32388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−117441（ＪＰ，Ａ) 神原編、「高分子材料試験法▲Ｉ▼−高 分子実験学講座７−」，初版，昭和33年１ 月５日発行，共立出版，Ｐ．307〜Ｐ309
Claims (1)
- 【請求項１】被測定物質と同一材料の試料を種々の温度
で劣化させ、その試料の劣化温度及び劣化時間の変化に
対する融解熱曲線の融解ピークの変化に基づき、被測定
物質の熱劣化度をアレニウスの反応速度式から求まる温
度と時間の関数として求め、実働機器から採取した被測
定物質の示差走査熱量測定による融解熱曲線の融解ピー
クとの対比により、実働機器の熱劣化度を検出すること
を特徴とする熱劣化検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP579886A JPH068793B2 (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 熱劣化検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP579886A JPH068793B2 (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 熱劣化検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62163954A JPS62163954A (ja) | 1987-07-20 |
| JPH068793B2 true JPH068793B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=11621098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP579886A Expired - Fee Related JPH068793B2 (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 熱劣化検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068793B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4952521B2 (ja) * | 2007-11-08 | 2012-06-13 | 富士通株式会社 | 二次電池用セパレータの測定方法 |
| JP5737042B2 (ja) * | 2011-07-27 | 2015-06-17 | 住友電装株式会社 | 成形品の熱履歴評価方法 |
| JP6292839B2 (ja) * | 2013-11-22 | 2018-03-14 | 千代田化工建設株式会社 | 樹脂の評価方法 |
| JP2018516427A (ja) * | 2015-03-18 | 2018-06-21 | デイ, ライアンDAY, Ryan | 電気化学デバイスの熱特徴分析 |
| CN109001253B (zh) * | 2018-07-19 | 2021-04-06 | 张海波 | 一种防护热板法的建筑节能保温材料的导热系数检测设备 |
-
1986
- 1986-01-14 JP JP579886A patent/JPH068793B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 神原編、「高分子材料試験法▲Ｉ▼−高分子実験学講座７−」，初版，昭和３３年１月５日発行，共立出版，Ｐ．３０７〜Ｐ３０９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62163954A (ja) | 1987-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Osburn et al. | Dielectric breakdown in silicon dioxide films on silicon: I. Measurement and interpretation | |
| Baferani et al. | High temperature insulation materials for DC cable insulation—Part I: Space charge and conduction | |
| KR100541996B1 (ko) | 전기기기의 절연 진단방법 | |
| DeSorbo | Calorimetric studies on annealing quenched-in defects in gold | |
| JPH068793B2 (ja) | 熱劣化検出方法 | |
| De Antonis et al. | Measuring the bulk resistivity of CdZnTe single crystal detectors using a contactless alternating electric field method | |
| JPS6031179B2 (ja) | 水素冷却発電機の初期故障の検知方法 | |
| Koch et al. | On-site methods for reliable moisture determination in power transformers | |
| JPH0350977B2 (ja) | ||
| CN112816791A (zh) | 一种基于介电频谱的电缆绝缘材料活化能测量方法和装置 | |
| Montanari | An investigation on the thermal endurance of EPR model cables | |
| JP2794596B2 (ja) | 温度履歴推定法 | |
| Powell | An instrument for the measurement of the thermal conductivity of liquids at high temperatures | |
| JP3011556B2 (ja) | 油入電気機器の経年劣化診断方法 | |
| Zhu et al. | A dampness discrimination method for MV power cable joints based on PDC testing under thermal excitation conditions | |
| JPS6279375A (ja) | 絶縁膜の評価方法 | |
| Freund et al. | Proton conductivity and thermoelectric effect in magnesium hydroxide | |
| JPS6247540A (ja) | 熱劣化検出方法 | |
| Lee et al. | Radiation effects on dielectric properties of ethylene propylene rubber | |
| JPS6042643A (ja) | 熱劣化検出方法 | |
| Abe et al. | A sensing system for degradation diagnosis of oil-filled transformers | |
| Sorita et al. | On-line detection of overheating material in turbine generators using chemical analysis | |
| JP2636448B2 (ja) | 電線・ケーブルの劣化診断方法 | |
| JPH06100526B2 (ja) | 電気機器における絶縁特性の熱劣化検出方法 | |
| Lofaro et al. | USING CONDITION MONITORING TO PREDICT REMAINING LIFE OF ELECTRIC CABLES. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |