《法規》〈電気施設管理〉[H20:問5]油入変圧器を構成する絶縁紙の劣化診断に関する空欄穴埋問題

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★★☆☆（普通）

次の文章は，油入変圧器を構成する絶縁紙の劣化診断に関する記述である。文中の$ \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ $に当てはまる最も適切な語句を解答群の中から選び，その記号を記述用紙の解答欄に記入しなさい。

$ \ \mathrm {a.} \ $絶縁紙の劣化は，油入変圧器の運転$ \ \fbox {　（１）　} \ $を決める主な要因の一つである。

$ \ \mathrm {b.} \ $絶縁紙は多数の$ \ \fbox {　（２）　} \ $分子が重合してできた巨大分子を主成分としており，その巨大分子の大きさは$ \ \fbox {　（３）　} \ $で表わされている。これは絶縁紙の材料特性である$ \ \fbox {　（４）　} \ $と高い相関性を有していること及び温度，水分，酸素の影響により，重合の鎖が時間の経過と共に切断され，$ \ \fbox {　（３）　} \ $が低下し，同時に，$ \ \fbox {　（４）　} \ $も低下することが知られている。$ \ \fbox {　（４）　} \ $が過度に低下すると，絶縁紙は変圧器外部での短絡事故時などに発生する電磁機械力に耐えられずに，破損につながることがある。更に，絶縁紙が分解する過程で生成し絶縁油に溶出する物質のうち，$ \ \left( \mathrm {CO_{2} + CO} \right) \ $量や$ \ \fbox {　（５）　} \ $量などは$ \ \fbox {　（３）　} \ $と相関性の高いことも知られており，劣化診断はこれらの物質に着目して行われている。

$ \ \mathrm {c.} \ $運転中の変圧器から絶縁紙を直接採取することは困難なため，絶縁油中の$ \ \left( \mathrm {CO_{2} + CO} \right) \ $量や$ \ \fbox {　（５）　} \ $量を測定し劣化診断する方法が実用化されているが，前者は気中放散があるので$ \ \fbox {　（６）　} \ $変圧器に適用することは難しい。

$ \ \mathrm {d.} \ $停止中の変圧器から，絶縁に影響の無い部分の$ \ \fbox {　（７）　} \ $を採取し，絶縁紙の$ \ \fbox {　（３）　} \ $を推定し劣化診断する方法も採用されている。

〔問5の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　メタノール　　　　　&（ロ）&　効　率　　　　　　　&（ハ）&　開放型 \\[ 5pt ] &（ニ）&　コンサベータ型　　　　　　　&（ホ）&　最大重合度　　　　　　　&（ヘ）&　鉄　心 \\[ 5pt ] &（ト）&　引張強さ　　　　　&（チ）&　プレスボード　　　　　&（リ）&　寿　命 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　密封型　　　　　&（ル）&　絶縁抵抗　　　　　&（ヲ）&　ゴ　ム \\[ 5pt ] &（ワ）&　特　性　　　　　&（カ）&　平均重合度　　　　　&（ヨ）&　最小重合度 \\[ 5pt ] &（タ）&　エタノール　　　　　&（ソ）&　絶縁耐力　　　　　&（ツ）&　セルロース \\[ 5pt ] &（ネ）&　フルフラール　　　　　&（ナ）&　プラスチック　　　　　&（ム）&　絶縁油 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

油入変圧器の絶縁紙の劣化診断に関する問題です。
本問は絶縁紙に関する出題ですが，油入変圧器の劣化診断にはその他にも絶縁油の劣化診断の方法等もあります。過去出題されたこともありますので，学習しておくようにしましょう。

1.変圧器を構成する部材
①非劣化部材
　鉄心，コイル
②劣化しても交換できる部材
　保護機器，冷却ファン，絶縁油
③徐々に劣化するが交換できない部材
　巻線部の絶縁に用いられる絶縁紙　←　変圧器の寿命に影響

2.絶縁紙の劣化診断
絶縁紙（電気絶縁紙）は主に多数のセルロース分子が重合してできた分子によりできていますが，熱によりセルロース分子が切断し，絶縁耐力と機械的強度が減少します。通常使用にて$ \ 30 \ $年程度使用すると以下の値になり，これが限界とされています。
　　絶縁耐力　　　：約$ \ 90 \ $％
　　機械的引張強度：$ \ 50～60 \ $％
　　平均重合度残率：$ \ 40～50 \ $％
また，絶縁紙の劣化指標としては，絶縁油中の$ \ \mathrm {CO} \ $，$ \ \mathrm {CO_{2}} \ $の生成量やフルフラール生成量も確立されています。

【解答】

(1)解答：リ
題意より解答候補は，（ロ）効率，（リ）寿命，（ワ）特性，になると思います。
ワンポイント解説「1.変圧器を構成する部材」の通り，絶縁紙の劣化は，油入変圧器の運転寿命を決める主な要因の一つです。

(2)解答：ツ
題意より解答候補は，（イ）メタノール，（タ）エタノール，（ツ）セルロース，（ネ）フルフラール，等になると思います。
ワンポイント解説「2.絶縁紙の劣化診断」の通り，絶縁紙は多数のセルロース分子が重合してできた巨大分子を主成分としています。

(3)解答：カ
題意より解答候補は，（ホ）最大重合度，（カ）平均重合度，（ヨ）最小重合度，等になると思います。
ワンポイント解説「2.絶縁紙の劣化診断」の通り，セルロース分子が重合してできた巨大分子の大きさを平均重合度といいます。また温度，水分，酸素の影響により，重合の鎖が時間の経過と共に切断され，平均重合度は低下します。

(4)解答：ト
題意より解答候補は，（ト）引張強さ，（ソ）絶縁耐力，等になると思います。
ワンポイント解説「2.絶縁紙の劣化診断」の通り，絶縁紙は劣化すると，平均重合度が低下するのと同時に引張強さが低下していきいます。

(5)解答：ネ
題意より解答候補は，（イ）メタノール，（タ）エタノール，（ツ）セルロース，（ネ）フルフラール，等になると思います。
ワンポイント解説「2.絶縁紙の劣化診断」の通り，絶縁油中の$ \ \left( \mathrm {CO_{2} + CO} \right) \ $量やフルフラール量を測定し劣化診断する方法があります。

(6)解答：ハ
題意より解答候補は，（ハ）開放型，（ニ）コンサベータ型，（ヌ）密封型，になると思います。
絶縁油中の$ \ \left( \mathrm {CO_{2} + CO} \right) \ $量は気中放散があるので，開放型変圧器では測定は困難です。

(7)解答：チ
題意より解答候補は，（ヘ）鉄心，（チ）プレスボード，（ヲ）ゴム，（ナ）プラスチック，等になると思います。
絶縁紙には強度や耐久性に優れるプレスボードが使用され，停止中の変圧器から，絶縁に影響の無い部分のプレスボードを採取し，絶縁紙の平均重合度を推定し劣化診断する方法もあります。