変圧器のホットスポット解析

思っている以上に大きい。変圧器の寿命は、巻線を包む絶縁紙が熱で劣化してもろくなる速さで決まり、その速さは温度に指数関数的に依存する。熱的に改良していない紙では、6 K上がるごとに劣化は2倍になる。負荷を増やすと、巻線の銅損は電流の2乗で増え、油の温度と、巻線と油の温度差の両方が上がる。最も熱い点（ホットスポット）の温度を計算すれば、どれくらい速く寿命を使うかがわかる。電磁界解析で損失の分布を、熱流体解析で油の流れと温度を求めるのが詳細な方法だが、まずはIEC 60076-7の式で全体の感覚をつかもう。

この計算は、1.5倍の負荷をずっと続けたときの定常状態の値だ。実際の油の温度は数時間の時定数でゆっくり上がるので、短い時間の過負荷ではホットスポットはここまで上がらない。だからIECの指針では、温度の時間変化を計算し、1日のうち劣化速度の低い時間と高い時間を足し合わせて、寿命の消費を評価する。夜間に負荷率0.8で劣化速度0.1の時間があれば、昼間の少しの過負荷を相殺できる。ただし、ホットスポットが高くなりすぎると、劣化とは別に、絶縁紙の水分から気泡が出て絶縁破壊を招くおそれがあるので、温度そのものにも上限がある。周囲温度の影響も大きく、30℃の日は定格負荷でも劣化が3倍になる。

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