JP2000152448A - ガス絶縁機器の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス絶縁機器において、異常時に発生する分
解ガスをその温度に影響されることなく確実に検出でき
る異常検出装置を得る。 【解決手段】 導体接続部４の接触不良により発生した
分解ガス１０を分解ガス検出器７に取り込むためのガス
取り込み口１１を、上記分解ガスの温度が上記導体接続
部４の真上部における温度より所定の値以上低くなる位
置と上記分解ガスの濃度が急減する手前の位置との間に
設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガスによって絶
縁されている電力機器における導体接続部の接触異常を
検出する異常検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、例えば特開昭６３−２７７４
０９号公報に記載された従来のガス絶縁機器の異常検出
装置の構成図である。図において、１は内部に絶縁ガス
（以降、ＳＦ₆ガスとして説明する）が封入された筒状
のガス絶縁容器、２は中心導体、３はガス区分スペー
サ、４は導体接続部である。５は導体接続部４の真上の
容器部分に設けられ、導体接続部４で発生した分解ガス
を取り込むためのガス取り込み・貯留口で、配管６ａ，
６ｂで分解ガス検出器７が接続されている。また、８は
ガスを強制的に循環させる循環器である。

【０００３】このような従来の異常検出装置において
は、ガス絶縁容器１に封入されたＳＦ ₆ガスにより中心
導体２が絶縁されている。この中心導体２の導体接続部
４に接触不良が発生した場合、これに伴って分解ガスが
発生する。発生した分解ガスは、接触部の発熱によって
過熱されているため、周辺ガスとの密度差によって真上
に上昇し、ガス取り込み・貯留口５に溜まる。循環器８
は、この分解ガスを配管６ａから配管６ｂへと強制循環
させ、その経路上に配した分解ガス検出器７によって、
分解ガスの発生を検出しようとするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の異
常検出装置では、分解ガス検出器の出力があれば必ず異
常発生と判定してしまうが、実際、分解ガス発生器は出
力に温度特性を持ち、分解ガスが発生していなくても温
度上昇のみで一定の出力を出してしまうことがある。導
体接続部の真上に配したガス取り込み・貯留口に溜まる
ガスは一定の高い温度を保持しており、分解ガス検出器
の出力が初期の段階でのガス温度上昇によるものである
か、接触不良による分解ガス発生によるものであるかの
判断がつきにくかった。したがって、分解ガス検出器の
出力が一定時間以上続いて安定して初めて、上記判断を
行うことができた。

【０００５】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、その目的は、ガス温度に影響さ
れることなく、ガス絶縁機器の導体接続部の接触不良に
よる分解ガス発生を確実に検出して、精度の高い異常検
出装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るガス絶縁
機器の異常検出装置においては、発生した分解ガスの温
度が導体接続部の真上部における温度より所定の値以上
低くなる位置まで、ガス取り込み口を導体接続部の真上
部から離して設けるものである。

【０００７】また、分解ガス検出器に温度センサを設
け、当該温度センサからの温度と上記分解ガス検出器の
温度特性とに基づいて、上記分解ガス検出器の出力値を
補正するものである。

【０００８】また、導体接続部の真上部に設けた第１の
ガス取り込み口、発生した分解ガスの温度が導体接続部
り真上部における温度より所定の値以上低くなる位置ま
で、上記第１のガス取り込み口から離して設けた第２の
ガス取り込み口、および上記第１のガス取り込み口に接
続された第１の分解ガス検出器の出力値と上記第２のガ
ス取り込み口に接続された第２の分解ガス検出器の出力
値との比を求めて予め定められた閾値と比較する判定回
路を備え、上記比が上記閾値を超えた場合に異常と判定
するものである。

【０００９】また、導体接続部の真上部に設けた第１の
ガス取り込み口、発生した分解ガスの温度が導体接続部
の真上部における温度から所定の値以上低くなる位置ま
で、上記第１のガス取り込み口から離して設けた第２の
ガス取り込み口、上記第１のガス取り込み口に接続され
た第１の分解ガス検出器に設けた第１の温度センサ、上
記第２のガス取り込み口に接続された第２の分解ガス検
出器に設けた第２の温度センサ、および、当該第１およ
び第２の温度センサからのそれぞれの温度と上記第１お
よび第２の分解ガス検出器のそれぞれの温度特性とに基
づいて、上記第１および第２の分解ガス検出器のそれぞ
れの出力値を補正する補正回路、および補正された上記
第１の分解ガス検出器の補正出力値と上記第２の分解ガ
ス検出器の補正出力値との比を求めて予め定められた閾
値と比較する判定回路を備え、上記比が上記閾値を超え
た場合に異常と判定するものである。

【００１０】また、導体接続部の真上部から離して設け
るガス取り込み口の位置を、発生した分解ガスの温度が
上記導体接続部の真上部における温度より所定の値以上
低くなる位置から、当該分解ガスの濃度分布が急減する
手前の位置までの間とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の一形態例であるガス絶縁機器の異常検出装置を示
すもので、従来と同様、１は内部に絶縁ガスが封入され
たガス絶縁容器で筒状のものを水平に設置している。２
は中心導体、３はガス区分スペーサ、４は導体接続部で
ある。この導体接続部４において接触不良が起こると、
異常発熱９が発生し、分解ガス１０が発生する。１１は
分解ガス検出器７につながるガス取り込み口、１２は分
解ガス検出器７の出力信号を処理する信号処理回路であ
る。また、図に示すように、ガス取り込み口１１の位置
Ｂは導体接続部４の真上に相当する位置Ａから容器軸方
向に所定の距離だけ離してある。この距離については、
後に詳しく述べる。

【００１２】このように構成された異常検出装置におけ
る動作について説明するにあたり、まず、ガス絶縁機器
の内部における導体接続部４の真上のガスの状態および
分解ガス検出器７の温度特性を、図２〜図４を用いて説
明する。なお、説明の都合上、容器内ガスはＳＦ₆ガス
とし、さらに分解ガス検出器７は好ましくはイオン検出
を行う電解型の検出器とする。図２はガス絶縁機器の導
体接続部４の近傍を示す図であり、１３は導体接続部４
の真上（Ａ点）あたりのガスを示している。またＡ点か
ら容器軸方向にＸcm離れた位置（Ｘは変数）をＢ点とす
る。図３は、図２において距離Ｘを変化させたときのＢ
点の温度分布の実験データを示すもので、曲線１４は導
体接続部４に接触不良が発生していない場合の温度分布
例、曲線１５は導体接続部４に接触不良が発生して異常
発熱９が起こり、分解ガスが発生した場合の温度分布例
である。また曲線１６は、導体接続部４の接触不良によ
り発生した分解ガスの濃度分布をイオンクロマトグラフ
ィにてサンプリング測定したデータである。図４は、分
解ガス検出器７の温度特性データ例を示すものであり、
分解ガスが発生していない場合の当該検出器の検出部分
の温度とそのときの出力との関係を示している。

【００１３】導体に電流が流れた場合、その導体自身が
持つ抵抗によってジュール熱と呼ばれる熱が発生するこ
とは公知の事実であり、電流値が大きくなると導体表面
に発生する渦電流損による発熱が上記発熱に加わること
も知られている。一様な導体であれば、これら熱は一様
に分布し、かつ発熱量も一定に抑制されるべく抵抗値が
設計されている。しかしながら、これら導体上に欠陥や
接続部などの不連続領域が存在するとその部分における
抵抗値が大きくなり、発熱量もジュールの法則に従って
局部的に大きくなる。図２における導体接続部４は中心
導体２と比較して接触抵抗が若干高くなるため、通電に
よる発熱に伴う温度分布としては、曲線１４および曲線
１５からもわかるように、導体接続部４の真上のＡ点で
は温度が高い傾向が観察され、そこから容器軸方向への
距離Ｘが大きくなるほど温度分布は低くなる。異常が発
生した場合の曲線１５は正常時の曲線１４を高い方にシ
フトしたものが観測されるが、いずれの場合において
も、５０cmを超える位置では温度上昇がほとんど無くな
り、温度分布による影響を無視することが可能である。
また、曲線１６からわかるように、接触不良に伴う分解
ガス濃度についてもＡ点が最も高く、距離Ｘが大きくな
るほど低下するが、距離Ｘが５０cmを超えてもその低下
傾向は温度分布に比べて緩やかであり、９０ｃｍを超え
ると急激に低下する。これは、温度はガス絶縁機器の容
器あるいは外部環境の温度によって速やかに冷却される
のに対して、分解ガス濃度はガスの再結合や拡散などに
よってのみしか減衰しないためと考えられる。一方、図
４に示したように、分解ガス検出器７は、分解ガスが発
生していなくても、温度上昇によってその出力が急勾配
で増大することがわかる。このために単純に分解ガス検
出器７の出力信号のみでは、正常範囲での導体接続部４
の発熱によるものであるか、接触不良によって発生した
分解ガス検出によるものであるかの区別が困難である。

【００１４】以上のことを踏まえて、図１にもどり、本
実施の形態例の動作について述べる。導体接続部４で接
触不良が起こるとその近傍で異常発熱９が発生する。こ
の異常発熱９は接触抵抗の増加に伴って増大し、その温
度が１５０℃を超えたところから、ＳＦ₆ガスの分解が
始まりＨＦ等の分解ガス１０が発生する（日本化学会誌
No.2 P165〜169（1980)による）。この分解ガス１０
は、導体上の少なくとも１５０℃以上の異常発熱にさら
されたものであり、周辺の正常なＳＦ₆ガスに比較して
高い温度を保有しているため、導体接続部４の真上（Ａ
点）に上昇した後、ゆっくりと周辺に拡散分布する。こ
のＡ点においては、図３で先に述べたように温度が高い
ので、図４で述べた分解ガス検出器７の温度特性によ
り、分解ガスの有無検出ができない。したがって、分解
ガス検出器７につながるガス取り込み口１１をＡ点から
容器軸方向に離す必要がある。その位置（Ｂ点）は、発
生した分解ガスの濃度が保たれつつ、ガス温度が分解ガ
ス検出器７の温度特性の影響を受けないような低い状態
である範囲が好ましく、図３の例であれば、Ａ点から５
０cm以上９０cm以下の距離にすればよいことがわかる。

【００１５】上記のようにして、ガス取り込み口１１を
ガスの温度の影響を受けないような位置に配置すること
によって、そのガス取り込み口１１につながる分解ガス
検出器７は、導体接続部４の接触不良によって発生した
分解ガス１０を確実に検出することが可能となる。信号
処理回路１２は、分解ガス検出器７の出力信号を入力
し、例えばその信号変化が予め定められた値以上となっ
た場合に、ガス絶縁機器が異常であると判定する。以上
により、分解ガス検出器の温度特性を考慮し、分解ガス
の温度の影響を受けずに、ガス絶縁機器の導体接続部の
異常を確実に検出することができる。

【００１６】実施の形態２．なお、上記実施の形態１に
おいては、ガス取り込み口１１を分解ガスの温度の影響
を受けない位置に移動させることによって、分解ガスの
検出を確実に行うものを示したが、分解ガス検出器に温
度センサを設け、その温度にもとづいて分解ガス検出器
の出力を補正することによっても、結果的に、ガスの温
度の影響を受けない異常検出が可能となる。図５は本実
施の形態２による異常検出装置の構成を示す図で、図１
に示した実施の形態１による構成において、ガス取り込
み口１１を導体接続部４の真上の位置Ａ点に設け、それ
につながる分解ガス検出器７に温度センサ１７を設置し
て、さらに分解ガス検出器７の出力を補正する補正処理
回路１８を加えたものである。

【００１７】このように構成された異常検出装置におい
ては、分解ガス検出器７に取り込まれる分解ガスは温度
が高く、分解ガスが発生していなくても分解ガス検出器
７が出力をしてしまうが、補正処理回路１８において、
その時の温度センサ１７からの温度と図４で前述した温
度特性とを基に補正値を求め、分解ガス検出器７の出力
を温度補正する。補正値は、例えば温度特性を温度の関
数として保持し、その関数に温度センサ１７からの温度
を代入することにより得られる。温度補正は、例えば、
その補正値を実際の分解ガス検出器７の出力値から差し
引けばよい。例えば温度センサ１７からの温度が３５℃
の場合、図４の温度特性によれば、正常時における分解
ガス検出器７の出力が「２」であるので、実際の出力値
から「２」を差し引くという補正を行う。もし異常が発
生していて分解ガスが発生しているならば、この補正後
の出力が「０」とならず、したがって補正後の出力をも
って異常を検出することができる。この結果、分解ガス
検出の最終出力は、ガスの温度の影響を受けなくなる。

【００１８】実施の形態３．また、二つの分解ガス検出
器を異なる位置に設置し、それらの出力の比が正常時の
ものであるか異常時のものであるかを判定することによ
り、分解ガスの温度に拘わらず、異常を確実に検出でき
る。図６は本実施の形態３による異常検出装置の構成を
示す図で、第１のガス取り込み口１１を導体接続部４の
真上の位置Ａ点に、第２のガス取り込み口１１ａをガス
の温度の影響を受けない範囲（上記実施の形態１の例で
は、Ａ点から容器軸方向に５０cm〜９０cm離れた位置）
に設けている。また、１９はそれぞれのガス取り込み口
につながる分解ガス検出器７および７ａからの出力の比
を演算する演算回路、２０は演算回路から入力した比
が、正常時のものであるか異常時のものであるかを判定
する判定回路である。

【００１９】図７は、ガス絶縁機器への通電開始からの
時間経過に伴う分解ガス検出器７および７ａからの出力
の比（第２の分解ガス検出器７ａの出力／第１の分解ガ
ス検出器７の出力）の変化を示したもので、曲線２１は
正常時、曲線２２は異常発生時のものである。通電開始
の最初では二つの分解ガス検出器７および７ａの出力は
同じであるので比の値は１に近い値となる。やがて、導
体接続部４の温度上昇に伴って、その真上に位置する分
解ガス検出器７の出力にドリフトが出始めると比の値は
１以下となり、通常の状態では、曲線２１のように安定
した出力となる。一方、導体接続部４に接触不良が発生
し分解ガス１０が発生すると、実施の形態１で述べたよ
うに、分解ガス検出器７ａにおいても検出出力が行われ
るので、比の値は曲線２２のように増加傾向を示す。し
たがって、判定回路２０は正常時と異常時とを区別でき
る比の値、つまり通常の安定時の比の値よりは十分大き
な値を閾値（図７において直線２３で示す）として、演
算回路１９からの演算結果がその閾値を超えた場合に異
常と判定するようにする。以上のように、分解ガス発生
の有無を二つの分解ガス検出器の出力比により判定する
ようにしたので、異常検出を速やかに行える。

【００２０】実施の形態４．なお、上記実施の形態２に
おいては分解ガス検出器の出力に温度補正を施し、補正
後の出力で異常を検出するものについて示し、また上記
実施の形態３においては、二つの分解ガス検出器の出力
を比較することにより異常検出を行うものを示したが、
二つの分解ガス検出器のそれぞれの出力に温度補正を施
した後、両者を比較することにより異常検出を行うよう
にすれば、さらに精度の高い異常検出が行える。図８は
本実施の形態４による異常検出装置の構成を示す図で、
図６で示した実施の形態３によるものと同様、第１のガ
ス取り込み口１１を導体接続部４の真上の位置Ａ点に、
第２のガス取り込み口１１ａをガスの温度の影響を受け
ない範囲に設けている。それぞれのガス取り込み口１１
（１１ａ）につながる分解ガス検出器７（７ａ）にはそ
れぞれ温度センサ１８（１８ａ）を設置している。演算
回路１９ａは、分解ガス検出器７および７ａの出力をそ
れぞれの温度センサからの温度に基づいて、上記実施の
形態２で説明したものと同様の温度補正を行ったあと
に、それら出力の比を演算し、判定回路２０によって、
その比が正常時のものであるか異常時のものであるかが
判定される。

【００２１】図９の曲線２４は、ガス絶縁機器への通電
開始からの補正された出力の比（第２の分解ガス検出器
７ａの補正出力／第１の分解ガス検出器７の補正出力）
の変化を示したものである。ガス絶縁機器に通電される
と、二つの分解ガス検出器の出力がそれぞれ温度補正さ
れているため、正常な状態においては、その出力比は１
近傍の安定した値をとる。分解ガス１０が発生すると、
二つの分解ガス検出器へ取り込まれるガスに濃度差が生
じ、その出力比が１以下に低下する。したがって、管理
目的に応じて、１未満の閾値２５を予め設定し、判定回
路２０は、入力した比がその閾値２５以下になった場合
に異常と判定するのである。以上のように、二つの分解
ガス検出器の出力に温度補正を施してから、それらの出
力を比較するようにしたので、精度の高い異常検出が行
える。

【００２２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００２３】導体接続部の接触不良により発生する分解
ガスの取り込み口を、その温度が導体接続部の真上部に
おける温度より所定の値以上低くなる位置まで、上記導
体接続部の真上部から離して設けたので、分解ガス検出
器はガス温度の影響を受ける事なく分解ガス検出を行
え、安定した異常検出が行える。

【００２４】また、分解ガス検出器に温度センサを設
け、その温度センサからの温度をもとに分解ガス検出器
の出力を温度補正するようにしたので、ガス温度の影響
を除去することができる。

【００２５】また、導体接続部の真上部と、発生した分
解ガスの温度が導体接続部の真上部における温度より所
定の値以上低くなる位置との二箇所にガス取り込み口を
設け、それぞれのガス取り込み口に接続された分解ガス
検出器の出力を比較することによって異常を検出するよ
うにしたので、異常検出を速やかに行える。

【００２６】また、二つの分解ガス検出器に温度センサ
を設け、それぞれの出力に温度補正を施した後、それら
を比較するようにしたので、より精度の高い異常検出が
可能となる。

【００２７】また、発生した分解ガスの温度が導体接続
部の真上部における温度より所定の値以上低くなる位置
と、当該分解ガスの濃度分布が急減する手前の位置との
間にガス取り込み口を設けたので、分解ガスの発生を確
実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１によるガス絶縁機器
の異常検出装置を示す構成図である。

【図２】 導体接続部の近傍を示す図である。

【図３】 導体接続部で発生した分解ガスの温度分布お
よび濃度分布を示す図である。

【図４】 分解ガス検出器の温度特性を示す図である。

【図５】 この発明の実施の形態２によるガス絶縁機器
の異常検出装置を示す構成図である。

【図６】 この発明の実施の形態３によるガス絶縁機器
の異常検出装置を示す構成図である。

【図７】 図６の演算回路１９の出力の変化を示す図で
ある。

【図８】 この発明の実施の形態４によるガス絶縁機器
の異常検出装置を示す構成図である。

【図９】 図８の演算回路１９ａの出力の変化を示す図
である。

【図１０】 従来のガス絶縁機器の異常検出装置を示す
構成図である。

【符号の説明】

１ ガス絶縁容器、２ 中心導体、４ 導体接続部、７
分解ガス検出器、１０ 分解ガス、１１ ガス取り込
み口、１２ 信号処理回路、１７ 温度センサ、１８
補正処理回路、１９ 演算回路、２０ 判定回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体接続部を筒状の容器内に封入された
   ガスによって絶縁し、上記導体接続部の異常時に発生す
   る分解ガスを上記容器上端に設けたガス取り込み口を介
   して接続された分解ガス検出器によって検出するガス絶
   縁機器の異常検出装置において、 発生した上記分解ガスの温度が上記導体接続部の真上部
   における温度より所定の値以上低くなる位置まで、上記
   ガス取り込み口を上記導体接続部の真上部から離して設
   けたことを特徴とするガス絶縁機器の異常検出装置。
2. 【請求項２】 導体接続部を筒状の容器内に封入された
   ガスによって絶縁し、上記導体接続部の異常時に発生す
   る分解ガスを上記容器上端に設けたガス取り込み口を介
   して接続された分解ガス検出器によって検出するガス絶
   縁機器の異常検出装置において、 上記分解ガス検出器に温度センサを設け、当該温度セン
   サからの温度と上記分解ガス検出器の温度特性とに基づ
   いて、上記分解ガス検出器の出力値を補正することを特
   徴とするガス絶縁機器の異常検出装置。
3. 【請求項３】 導体接続部を筒状の容器内に封入された
   ガスによって絶縁し、上記導体接続部の異常時に発生す
   る分解ガスを上記容器上端に設けたガス取り込み口を介
   して接続された分解ガス検出器によって検出するガス絶
   縁機器の異常検出装置において、 上記導体接続部の真上部に設けた第１のガス取り込み
   口、発生した上記分解ガスの温度が上記導体接続部の真
   上部における温度より所定の値以上低くなる位置まで、
   上記第１のガス取り込み口から離して設けた第２のガス
   取り込み口、および上記第１のガス取り込み口に接続さ
   れた第１の分解ガス検出器の出力値と上記第２のガス取
   り込み口に接続された第２の分解ガス検出器の出力値と
   の比を求めて予め定められた閾値と比較する判定回路を
   備え、上記比が上記閾値を超えた場合に異常と判定する
   ことを特徴とするガス絶縁機器の異常検出装置。
4. 【請求項４】 導体接続部を筒状の容器内に封入された
   ガスによって絶縁し、上記導体接続部の異常時に発生す
   る分解ガスを上記容器上端に設けたガス取り込み口を介
   して接続された分解ガス検出器によって検出するガス絶
   縁機器の異常検出装置において、 上記導体接続部の真上部に設けた第１のガス取り込み
   口、発生した上記分解ガスの温度が上記導体接続部の真
   上部における温度より所定の値以上低くなる位置まで、
   上記第１のガス取り込み口から離して設けた第２のガス
   取り込み口、上記第１のガス取り込み口に接続された第
   １の分解ガス検出器に設けた第１の温度センサ、上記第
   ２のガス取り込み口に接続された第２の分解ガス検出器
   に設けた第２の温度センサ、および当該第１および第２
   の温度センサからのそれぞれの温度と上記第１および第
   ２の分解ガス検出器のそれぞれの温度特性とに基づい
   て、上記第１および第２の分解ガス検出器のそれぞれの
   出力値を補正する補正回路、および補正された上記第１
   の分解ガス検出器の補正出力値と上記第２の分解ガス検
   出器の補正出力値との比を求めて予め定められた閾値と
   比較する判定回路を備え、上記比が上記閾値を超えた場
   合に異常と判定することを特徴とするガス絶縁機器の異
   常検出装置。
5. 【請求項５】 導体接続部の真上部から離して設けるガ
   ス取り込み口の位置を、発生した分解ガスの温度が上記
   導体接続部の真上部における温度より所定の値以上低く
   なる位置から、当該分解ガスの濃度分布が急減する手前
   の位置までの間としたことを特徴とする請求項１または
   ３または４に記載のガス絶縁機器の異常検出装置。