電気施設管理19【電験3種 法規】絶縁油の保守は絶縁耐力+酸価度試験!酸化は温度で促進 平成19年度 A問題10 完全解説

電験3種 法規科目 電気施設管理 平成19年度 A問題10 絶縁油の健康診断!絶縁耐力と酸価度を測る

今回は平成19年度 法規科目 A問題10絶縁油の保守・点検のための試験を扱う空欄補充問題です。平成26年度 A問題8(電気施設管理13)と同系統で、絶縁油の劣化メカニズムが問われます。

覚えるのは「保守は絶縁耐力試験+酸価度試験」。劣化すると酸価が上がり、抵抗率・耐圧が下がる。そして酸化反応は運転による温度上昇で促進される——この流れを押さえれば即答できます。

目次

平成19年度 法規科目 A問題10:問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 法規科目 配電 平成19年度 A問題10 問題文
平成19年度 法規科目 A問題10 問題文

出典:一般財団法人 電気技術者試験センター「平成19年度 第三種電気主任技術者試験」法規科目 A問題10

電験3種 法規科目 【電気施設管理】 平成19年度 A問題10

 自家用需要家が絶縁油の保守・点検のため行う試験に関する空欄補充問題です。上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)及び(ウ)に当てはまる語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

(注)平成19年度は公式問題PDFが公表されていないため、電験王等の過去問データに基づいて問題文を再構成しています。

自家用需要家が絶縁油の保守・点検のため行う試験には、絶縁耐力試験及び(ア)試験が一般に実施されている。絶縁油は使用中に劣化して酸価が上がり、(イ)や耐圧が下がるなどの性能が低下する。酸化反応は変圧器の運転による(ウ)の上昇によって特に促進される。

(ア)(イ)(ウ)
(1)酸価度濃度湿度
(2)酸価度抵抗率湿度
(3)重合度濃度湿度
(4)酸価度抵抗率温度
(5)重合度抵抗率温度
答え(ア)酸価度・(イ)抵抗率・(ウ)温度 = (4)

答えは(4):酸価度・抵抗率・温度

絶縁油の保守・点検(電気施設管理)

★自家用需要家が絶縁油の保守・点検のため行う試験=絶縁耐力試験及び酸価度試験が一般に実施されている。/★絶縁油は使用中に劣化して酸価が上がり、抵抗率や耐圧が下がるなど性能が低下する。/★酸化反応は変圧器の運転による温度の上昇によって特に促進される。

★劣化の因子は温度・酸素・水分。この3つが基本です。

条文ではなく実務知識の問題です——電気管理者の日常業務

★2つの試験の役割分担

試験測るもの意味
★絶縁耐力試験★★絶縁破壊電圧[kV]★★今の絶縁性能そのもの
★酸価度試験★★酸価[mgKOH/g]★★劣化の進み具合

耐力試験は「今どうか」、酸価度試験は「どこまで進んだか」——役割が違います

両方を組み合わせて、交換や再生の時期を判断します

「重合度」は絶縁紙(固体絶縁)の劣化診断の指標——油の一般試験ではありません

★★酸価が上がると何が起きるか

指標劣化すると意味
★酸価★★上がる★★酸性成分が増える
★体積抵抗率★★下がる★★電気を通しやすくなる
★絶縁破壊電圧(耐圧)★★下がる★★絶縁性能が落ちる
★色★★濃くなる★★目視でもわかる

酸価だけが上がり、他は下がります——向きを覚えると迷いません

「濃度」は何の濃度か曖昧——絶縁性能を表す語は抵抗率です。

★★温度が10℃上がると反応速度は約2倍

$$k \propto e^{-E_a/RT}$$
アレニウスの式(化学反応速度の温度依存性)
温度が上がると指数的に速くなる
$$\Delta T = 10^\circ\mathrm{C} \Rightarrow k \approx 2k$$
経験則(10℃2倍則)
★絶縁物の寿命にも使われる

温度が10℃上がると化学反応の速度は約2倍になります——逆に言えば寿命は半分

変圧器を過負荷で運転すれば油温が上がり、劣化が加速します——だから温度管理が重要なのです。

「湿度」は運転で上昇するものではありません——上がるのは温度です。

★絶縁油の劣化3因子

因子影響対策
★温度★★酸化反応を加速する★★過負荷を避ける・冷却を保つ
★酸素★★酸化の原因そのもの★★窒素封入・コンサベータ
★水分★★絶縁破壊電圧を大きく下げる★★吸湿呼吸器(シリカゲル)

3つが互いに影響し合って劣化が進みます——水分は特に耐圧への影響が大きい

わずか数十ppmの水分で耐圧が半減することもあります

だから吸湿呼吸器の点検が日常業務になるのです。

コンサベータと呼吸作用

変圧器の油は温度で膨張・収縮します——それに伴って空気が出入りするのです。

これを呼吸作用といい、外気の湿気が入る経路になります

吸湿呼吸器のシリカゲルが青からピンクに変われば交換——目視点検の代表例です。

絶縁油に求められる性能

性能理由
★絶縁耐力が高い★★巻線間・対地間を絶縁する
★冷却性がよい★★対流で熱を運ぶ(粘度が低い)
★引火点が高い★★火災の危険を減らす
★化学的に安定★★長期間劣化しにくい

絶縁と冷却の2役を担っています——だから劣化が両方に影響するのです。

油が劣化すると粘度も上がり、冷却性能も落ちます

その他の診断方法

方法わかること
★油中ガス分析★★内部の異常(過熱・部分放電・アーク)
★水分測定★★吸湿の程度
★重合度測定★★絶縁紙の劣化(寿命判定)

油中ガス分析は、分解して見なくても内部異常がわかる——非常に有力な手法です。

アセチレンが検出されればアーク放電の疑い——ガスの種類で異常の種類がわかります

重合度は絶縁紙の寿命を判定する指標——変圧器の寿命は紙で決まります

劣化油の処置

処置内容
★ろ過★★不純物・水分を除去する
★再生★★吸着剤で酸性成分を除去する
★交換★★劣化が進んだ場合に新油と入れ替える

軽度ならろ過や再生で使い続けられます——油は高価なので経済的

ただし絶縁紙の劣化は元に戻りません——油を替えても寿命は延びないのです。

酸価という指標

項目内容
★単位★★mgKOH/g(油1gの中和に要する水酸化カリウム量)
★新油★★0.02以下
★管理値の目安★★0.2程度で要注意

酸価は「油の中の酸性成分の量」を表します——中和に必要なアルカリの量で測るのです。

数値が上がるほど劣化が進んでいる——単調に増えるので進行度がわかります

酸性成分は金属を腐食させ、スラッジを生成します

スラッジが引き起こす問題

影響内容
★冷却の阻害★★放熱器や巻線の隙間に堆積して熱がこもる
★温度上昇★★冷却が悪化するとさらに劣化が加速する
★悪循環★★劣化→スラッジ→温度上昇→さらに劣化

スラッジは劣化生成物が固まったものです——油に溶けきれなくなって析出します。

いったんこの悪循環に入ると、劣化が加速度的に進みます——だから早期発見が重要なのです。

変圧器の寿命を決めるもの

条文の言葉ダミー語違い
絶縁油★★絶縁油★絶縁紙★★交換・再生できる/交換できない
劣化しても対処可能★★劣化しても対処可能★劣化したら寿命★★変圧器の寿命は絶縁紙で決まる

油は交換できますが、巻線に巻かれた絶縁紙は交換できません——だから紙の劣化が寿命です。

紙の劣化は重合度で判定します——本問の「重合度」がダミーとして出る理由

油を良好に保つことが、紙を守ることにつながります——油の管理が寿命を延ばすのです。

絶縁油の種類

種類特徴
★鉱油(パラフィン系・ナフテン系)★★最も一般的。安価で性能も十分
★シリコーン油★★引火点が高く難燃性。屋内変圧器に使う
★植物油(エステル系)★★生分解性が高く環境負荷が小さい

かつてはPCB入りの絶縁油が使われていました——現在は使用禁止で、処理が進められています

用途に応じて油の種類を選ぶ——屋内なら難燃性が重視されます

⏱️ 本番での進め方
① 保守試験は絶縁耐力試験+酸価度試験
② 劣化すると酸価は上がり、抵抗率・耐圧は下がる
③ 酸化は温度の上昇で促進——10℃で約2倍。
④ 「重合度」は絶縁紙の劣化指標——油ではない。

💡 覚え方
絶縁油の保守・点検試験=絶縁耐力試験+酸価度試験。劣化すると酸価が上がり、体積抵抗率と絶縁破壊電圧(耐圧)が下がる。酸化反応は運転による温度上昇で促進される(10℃上昇で約2倍)。劣化3因子=温度・酸素・水分。

⚠️ よくある間違い
「重合度」は絶縁紙の指標——油の一般試験ではない。下がるのは「濃度」ではなく抵抗率運転で上がるのは「湿度」ではなく温度

まとめ

(ア)酸価度(試験)
(イ)抵抗率(や耐圧が低下)
(ウ)温度(上昇で酸化促進)
保守試験絶縁耐力試験+酸価度試験
答え(4)

▼あわせて解きたい関連問題
・絶縁油の劣化(電気施設管理13):【法規】平成26年度 A問題8
・変流器(電気施設管理12):【法規】平成27年度 A問題10

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