技術者は朝の点検を行っていると、変圧器のブリーザー内のシリカゲルの色が青から明るいピンクに変わっているのを見つけ、オイルコンザーバー内のオイルレベルが最小値に近いことに気づきます。彼女は両方の出来事を記録するために確認しますが、メンテナンスマニュアルから、これらの観察が一つの問題の二つの早期警告サインを示していることを思い出します：変圧器の閉じたオイルシステムに水分と空気が侵入していることです。10年前、別の会社の変圧器でも同じ問題が発生し、設備が故障しました。事故後、溶解ガス分析報告書は、ブリーザーの状態に長い間見られた水素レベルの上昇の兆候があったことを示しました。この問題はガスリレーによって検出されました - この場合、ブクホルツリレーが特徴です。.
記事は、オイル変圧器におけるブリーザーとガスリレーの動作、重要性、信号の解釈方法、そして新しいユニットのコストについての詳細を提供します。.
ブリーザーはオイルコンザーバーの一部です。これは、変圧器が呼吸する際にオイルコンザーバーを通じて引き込まれる空気から水分を除去するシリカゲルベースのデバイスです。ガスリレーは、通常、コンザーバーとタンクの間に設置され、変圧器の故障によるガスの蓄積を検出する別の保護デバイスです。ブリーザーの価格は通常$50から$300の間で、ガスリレーは通常$100から$600の間でコストがかかります。一般的に、1 MVAを超える定格のすべての電力変圧器はガスリレーを装備する必要があります（IEC 60076-1規格）。すべてのコンザーバータイプはブリーザーを使用することが義務付けられています。ブリーザー内のシリカゲルは、色が変わったときに再生されるまで、3〜6ヶ月ごとに定期的にチェックする必要があります。.
なぜオイル浸漬変圧器には両方が必要なのか
オイル浸漬変圧器で使用されるオイルは、冷却と絶縁の二重機能を果たします。これらの機能は、ガスリレーとブリーザーが保護する二つの敵、すなわち水分と内部故障からのガスによって危険にさらされる可能性があります。オイル充填変圧器は、オイルが温度に応じて膨張し収縮するため、呼吸します：負荷が増加すると、オイルが加熱されて膨張し、ブリーザーを通じて空気を押し出します。オイルが冷却されると、空気がタンクに戻ります。乾燥剤ブリーザーがなければ、空気はオイルに水分を持ち込みます。水は絶縁失敗の最も早い原因です。変圧器オイルに数百ppmの水分が含まれるだけで、その誘電強度に劇的な影響を与える可能性があります — ブレークダウン電圧は60kV以上から30kV未満に低下することがあります。.
ガスリレーは別の戦いを戦っています。内部故障 — 短絡ターン、コア故障、緩い接続 — は熱を発生させ、電気アークを放出し、油をガスに分解します。形成されたガスはタンクの上部に上昇し、ガスリレーに通じるパイプを通ってコンザーバーに行き、他の保護装置がそれを検知する前にガスリレーがガスを検知できるようにします。.
ブリーザー：機能と設計
脱水ブリーザーは、通常コンザーバータンクの上部に設置される円筒形のユニットです。ブリーザーは、すべての入ってくる空気が通過するシリカゲルを通常使用する吸湿材を使用します。シリカゲルは、油に行く前に入ってくる空気から湿気を取り除きます。シリカゲルの色が活性状態（主に青）から水和状態（グレー、白、またはオレンジ、グレードによる）に変わることは、吸湿材が湿気を吸収するための残りの容量を示します。.
このユニットは通常、雨の飛沫による水分で吸湿材が飽和するのを防ぐためのオイルシールまたは逆流防止弁を備えています。この装置はまた、ガスが逃げることを許可し、湿気が入るのを防ぎます。現代のブリーザーは、指示窓、再生用の吸湿材を備えた取り外し可能なカートリッジ、湿気がユニット内に凝縮する可能性がある寒冷環境用のヒーターを備えていることがあります。通常の脱水ブリーザーは、1〜3キログラムのシリカゲルを持ち、数MVAのトランスに対応して動作します。大規模なものは、より大きなハウジングまたはいくつかのブリーザーの組み合わせを必要とします。.
ガスリレー：機能と設計
ガスリレー — 発明者マックス・ブクホルツ（1921年）にちなんでブクホルツリレーと呼ばれることが一般的です — は、メインタンクとコンザーバーを接続する配管システムに配置されており、ガスの上昇を促すわずかな傾斜があります。これには2つのフロートスイッチが含まれ、一部のタイプには波を区別するバリアがあります。.
- ガスの蓄積：小さな内部故障は、ガスのゆっくりとした蓄積を引き起こします。その結果、上部タンク室の油が上に押し上げられ、上部フロートのレベルが低下し、アラーム接点が閉じます。その後、技術者はリレーを排気し、検査用のガスサンプルを作成できます。.
- 油の急上昇：大きな故障が発生した場合、例えば巻線の短絡が発生すると、油は高速度でタンクからコンザーバーに急上昇し始めます。バッフルが解放され、下部フロートが下に移動し、トリップ接続が閉じられ、トランスの切断につながります。.
このようにして、ブクホルツリレーは、電流がトランスを切断するのに十分なほど上昇する前に故障の発生を検知する最初で最も効果的な保護装置となります。.
ガスリレーとブリーザーの種類
| タイプ | 説明 | 典型的な価格範囲 |
|---|---|---|
| 標準シリカゲルブリーザー | 1-3 kgの吸湿材コラム、オイルシール、ウィンドウ | $50-$300 |
| 大容量 / 工業用ブリーザー | 5-15 kgのコラム、パワートランス用、ヒーターオプション | $300-$1,500 |
| 色変化を示すブリーザー | 青からピンクのシリカゲル、交換可能なカートリッジ | $80-$400 |
| クラシックブクホルツリレー（フロートタイプ） | Two floats, gas alarm + surge trip, glass sight | $100-$500 |
| 電子 / スマートガスリレー | 追加センサー、リモート表示、DGA対応ポート | $400-$1,200 |
配電または産業用トランスの場合、ブクホルツフロートタイプリレーと色変化シリカゲルブリーザーが好まれるツールです。なぜなら、これらが最も信頼性が高く、最も安価だからです。電子バージョンは、遠隔地でのリレー動作に関するデータを提供します。.
信号の読み取り：各デバイスが伝えること
| 観察 | 考えられる意味 | アクション |
|---|---|---|
| シリカゲルがピンク / 白に変わった | 吸湿剤が消耗した; 油に水分が侵入している | シリカゲルを再生または交換; 油の水分含有量を確認 |
| 青いゲルのあるコンザーバー内の油位が低い | 油漏れまたは空気侵入 | 漏れを見つけて修理; 油を補充 |
| ガスリレーアラームが作動、ガラス内のガス | ゆっくりとした内部故障; ガス成分がそれを特定 | DGA用のガスサンプルを収集; 分析なしでリセットしない |
| ガスリレーのトリップが作動 | 大きな故障; 油のサージ | トランスをロックアウト; 再エネルギー化前に調査 |
| 頻繁なガスリレーアラーム、負荷変化なし | 繰り返される内部故障または緩い接続 | 完全な内部検査; 巻線抵抗とターン比テスト |
トランスのメンテナンスに関する最も重要な実践は、ガスリレーアラームをリセットだけでなく、ラボサンプルリクエストとして考慮することです。水素（H₂）とアセチレン（C₂H₂）の存在はアークの発生を示し、エチレン（C₂H₄）とエタン（C₂H₆）の存在はホットスポットを示し、水素の低濃度は部分放電を示します。各ケースはトランスの異なる領域につながります。.
仕様と選定
| パラメータ | ブリーザー | ガスリレー |
|---|---|---|
| 定格 / 評価 | 吸湿剤の質量：油量に対して1-15 kg | パイプサイズ：DN50-DN100のコンザーバーターパイプに適合 |
| 標準 | IEC 60076-1関連；メーカー仕様 | IEC 60076-1；メーカー標準に従ってテストされたリレー |
| 材料 | 亜鉛メッキ / ステンレスボディ、ガラスまたはポリカーボネートウィンドウ | ガラスサイトポートを持つ鋳造ボディ、真鍮/鋼製フロート |
| アラーム / トリップ接点 | なし（視覚のみ）または高湿度時のオプションアラーム | Two independent contacts: gas alarm, surge trip (e.g., 250 V, 2-3 A AC) |
| 取り付け | コンザーバー上部、空気入口 | タンクとコンザーバーの間のパイプ、1-5°の傾斜 |
使用するガスリレーと接点の定格（ACまたはDC）を考慮してパイプの内径サイズを選択します。吸湿剤については、変圧器の油容量と呼吸率に応じて吸湿剤の量を決定し、配電機器の場合は、1,000-2,000リットルの油ごとに約1 kgのシリカゲルを使用するという一般的なルールがあります。.
メンテナンス間隔と手順
両方のデバイスは安価で使いやすく、しばしば無視されるため、デバイスがその機能を効果的に果たせなくなる原因となります。論理的な計画は次のとおりです：
- ブリーザー – 3〜6ヶ月ごとにシリカゲルの色を確認します。効果がなくなった場合は、ゲルを交換または再生します。青いシリカゲルは、105-120°Cに設定したオーブンに入れて数時間加熱することで乾燥させ、青色に戻すことができます。.
- ガスリレー – 年に1回、テストバルブを開いてデバイスが機能することを確認します。このとき、デバイスが作動するとアラート接点が閉じます。.
- ガスリレー – 各油溶解ガス分析について、蓄積されたガス含有量を変圧器のボディ内のガス記録と比較します。.
- ブリーザーシール – 年に1回、油のレベルと逆流防止弁が適切なレベルにあることを確認します。乾燥したシールは、ブリーザー自身のポートから湿気が侵入する可能性を意味します。.
この簡単な監視のコストは年間数百ドルかもしれませんが、監視を行わないことによるコストは、湿気の影響を受けた巻線や検出されない内部故障につながり、完全な変圧器の巻き直しには新しい変圧器の50-80％のコストがかかる可能性があります。.
ガスリレーがサンプルを取得すると、ガス濃度は故障の原因を示します。これは、溶解ガス分析に関与するラボが常に最初に確認するものです。.
| ガスシグネチャー | 示された故障 | 推奨される次のステップ |
|---|---|---|
| 高H₂ + C₂H₂（アセチレン） | 巻線またはコアでのアーク | 内部検査；巻線抵抗およびターン比テスト |
| 高H₂のみ（低濃度） | 部分放電 | DGA監視を継続；緩んだハードウェアを確認 |
| 高C₂H₄ + C₂H₆（エチレン/エタン） | 熱的ホットスポット（過熱） | 負荷プロファイル、冷却、油レベルを確認；1-3ヶ月後にDGAを繰り返す |
| 高CO + CO₂ | 紙/絶縁体の劣化または過熱 | フラン分析；残りの絶縁寿命を推定 |
| 窒素優勢で故障ガスなし | 正常な呼吸 / 内部故障なし | 定期的な監視を継続 |
使用される場所
ブリーザーとガスリレーは、通常50 kVA以上の保守用タンクを備えた多くの油-filledトランスに見られます。標準構成には以下が含まれます：
- 配電トランス（50-2,500 kVA）：1 MVAを超える場合に強く推奨されるガスリレー付きの標準ブリーザー。.
- 電力トランス（5-100 MVA）：IEC 60076-1に従って義務付けられているアラームおよびトリップ機能を備えた大きなブリーザー、ブクホルツリレー。.
- 発電機昇圧トランスおよびネットワークトランス：通常、電子監視の可能性を備えた複数のブリーザーとリレーが装備されています。.
- 密閉型および膨張タンク設計のトランス：ブリーザーは膨張バッグのみで表されることがありますが、1 MVAを超える場合にはガスリレーが依然として重要です。.
密閉型およびエアロック型トランス（窒素を使用）はブリーザーの作業を簡素化しますが、特に変動負荷や高湿度の場所では、ブリーザー付きの保守用タンクが長年にわたって優位に立ちます。.
ブランドと価格比較
| ブランド | 起源 | 製品 | おおよその価格範囲 |
|---|---|---|---|
| MR ラインハウゼン | ドイツ | プレミアムガスリレーとアクセサリー | $300-$1,500 |
| ABB | スイス/スウェーデン | トランスフォーマーアクセサリーとしてのリレーとブリーザー | $150-$1,000 |
| シュナイダーエレクトリック | フランス | 配電クラスの保護アクセサリー | $80-$500 |
| Comem（イタリア） / Lokato | イタリア / 中国 | 専門のガスリレーおよびコンザーバーアクセサリーメーカー | $100-$600 |
| 一般的なアクセサリー供給業者 | 様々 | シリカゲルブリーザー、すべてのサイズ | $50-$1,200 |
| 江蘇省蘇辺電力 | 中国 | ブリーザー、ブクホルツリレー、アクセサリー付きの完全タンクアセンブリ | $60-$700 |
アクセサリーセグメントでは、MR ReinhausenやComemのようなメーカーがガスリレーの品質基準を設定しており、ヨーロッパのメーカーは電力トランスフォーマーソリューションの購入者の間で深刻な人気を誇っています。完全なトランスフォーマー — タンク、コンザーバー、ブリーザー、ブクホルツリレーが1つのアセンブリとしてテストされている — は、江蘇省のSubian Electric Powerのようなメーカーによって供給されており、すべての作業を製造サイトで行い、西洋のメーカーよりも約40-60%低い価格を提供しています。違いは、ガスリレーとブリーザーの品質がトランスフォーマーを購入する際にお金を節約する領域ではなく、良いメーカーがアクセサリーをトランスフォーマー設計の一部として扱うかどうかを定義する領域であるという点にあります。.
選び方と取り付け方法
- ガスリレーをパイプに接続します。コンザーバー接続直径（公称口径DN50-DN80）とトランスフォーマーの定格を選択して、トリップ回路の接点定格が適切であることを確認します。.
- ブリーザーはトランスフォーマーの油量に応じて選択する必要があります。油量が多いほど、呼吸率と乾燥剤の量が増加します。霜や湿気の多い条件で作業する場合は、ヒーターが設置されていることを確認してください。.
- リレーが正しく配置されていることを確認してください。リレーに向かって1-5°の傾斜が推奨されており、ガスがリレーに集まるようにします — リレーの矢印がコンザーバーを指していることを確認してください。.
- アラームとトリップ回路を別々に接続します。ガスアラームはSCADAに接続する必要がありますが、サージトリップはトランスフォーマーブレーカ回路に配線する必要があります。.
- ブリーザーをパイプの最上部に配置します。空気取り入れ口は、コンザーバー内の最大油位よりも上に配置し、油が乾燥剤を浸すことがないようにします。.
- 契約書にデバイスを指定します。購入注文書にリレーの種類とブリーザーの容量を記載し、納品証明書にテストレポートがあることを確認してください。.
よくある質問
ブリーザーとガスリレーの価格はいくらですか？
標準シリカゲルブリーザーの価格は、1 kgから3 kgの範囲で50ドルから300ドルの間で変動します。大容量の電力変圧器用ブリーザーの価格は、$300から$1,500またはそれ以上の範囲です。従来のブクホルツガスリレーは$100から$500の間で、リモートモニタリング機能付きの電子リレーは$400から$1,200の間で価格が設定されています。これらのアクセサリーは、完全な変圧器の価格の3％を超えることはありません。.
ブリーザーのシリカゲルはどのくらいの頻度でチェックまたは交換すべきですか？
色の目視チェックは、少なくとも3か月から6か月ごとに行い、湿度の高い環境ではより頻繁に行ってください。青いゲルがピンクまたは白に変わった場合、それは完全に使い切られています。105 °Cから120 °Cの間で加熱して再生するか、完全に交換してください。飽和したブリーザーを交換しないと、湿気が油に入り、絶縁システムの故障を引き起こします。.
ガスリレーは実際に何を検出しますか？
この装置は2種類の故障を特定できます。最初は、内部故障によって発生するガスの蓄積で、ガスが油を押し出してフロートを動かし、アラーム接点を引き起こします。2番目は、深刻な故障によって油が急激に流れ、バッフルが動いて変圧器の回路ブレーカーを瞬時に開くことです。収集されたガスは、その成分（水素、アセチレン、エチレン）を分析することで、故障がアーク、ホットスポット、または部分放電によるものであるかどうかを判断できます。.
負荷の変化がないのに、なぜ私のガスリレーアラームが作動し続けるのですか？
通常の負荷での繰り返しガスアラームは、内部故障、通常は接続不良、短絡、またはコアの過熱を示しています。ガスサンプルを採取し、油中のガス分析を行う前にアラームをリセットしないでください。ガスアラームが頻繁に作動する場合、変圧器は内部テスト（絶縁抵抗、ターン比、巻線抵抗テスト）の実施が必要です。.
ガスリレーなしで変圧器は運転できますか？
この声明は技術的には正しいですが、約1 MVA以上の定格出力を持つ変圧器にブクホルツを使用することは悪い慣行であり、IEC 60076-1に従って保護が義務付けられています。ブクホルツリレーは、相間短絡が発生する前に内部故障の発展を検出する唯一の機器です。これがなければ、故障の最初の兆候は壊滅的なトリップまたは火災になる可能性があります。リレーの価格は$100から$600の間で、このリレーは変電所で最も安価な保護手段の一つと見なされています。.
参考文献
- IEC 60076-1 — 電力変圧器、一般要件 — 油浸変圧器のガスリレーなどのアクセサリーをカバーするマスタースタンダード。.
- IEEE C57.106 — 絶縁ミネラルオイルの受入れと保守に関するガイド — ブリーザーのメンテナンスが保護する湿気の限界と油の状態に関するガイダンス。.
- IEEE 62 — 電力機器の診断フィールドテストに関するガイド — リレーと絶縁体のフィールドテストの文脈。.
- MR Reinhausen — アクセサリーとガスリレー — プレミアムガスリレー設計のための参考文書。.
- OSHA電気安全ガイダンス — エネルギーを帯びた変圧器保護システムで作業する際の職場安全の文脈。.
- トランスフォーマーズマガジン — ブリーザーとリレーのメンテナンスに関する実用的な記事を掲載した業界出版物。.
結論
油-filled変圧器でほとんど忘れられているが非常に必要な低コストで情報豊富なコンポーネントのリストに最初に登場するのは、ガスリレーとブリーザーです。最初のものは、変圧器内部の可能な問題を警告し、何かがうまくいかないときに示します。.
- シリカゲルの色を3〜6ヶ月ごとに確認し、機能していない場合は再生または交換してください。.
- どのガスリレーアラームも削除ボタンとして扱わず、DGAサンプルのリクエストとして扱ってください。.
- ガスリレーの機能を毎年チェックし、トリップ回路が正常に動作していることを確認してください。.
- In the transformer contract, include these two components and ask for the records of their tests.