JP2001155927A

JP2001155927A - ガス絶縁電気機器

Info

Publication number: JP2001155927A
Application number: JP34054999A
Authority: JP
Inventors: Chieko Nishida; 智恵子西田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2001-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のガスセンサを有するガス絶縁電気機器
は、ガス密封容器内の事故の有無のみしか判定できず、
ガス密封容器内の事故発生点を特定することができなか
った。【解決手段】中心導体３が収納されると共に、中心導
体３を絶縁するガスが封入されると共に、ガス区分スペ
ーサ２によって複数のガス密封空間に分割されたたガス
密封容器１には、ガス密封空間の両端部の上部にそれぞ
れＳＦ₆分解ガス濃度を検出する二つのガスセンサ７が
配置され、この二つのガスセンサ７の出力を信号処理装
置８で処理することにより、ガス密封容器１内での事故
発生点を標定するものである。

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、機器内部の地絡
等の事故発生部位を検出するガスセンサを備えたガス絶
縁電気機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、例えば特開平８−２７１４７７
号公報に示された従来のガスセンサを備えたガス絶縁開
閉装置を示す構成図である。図４において、１はガス密
封容器、２はガス区分スペーサ、３は中心導体、４は地
絡であり、事故発生点を示している。６は地絡４により
発生した分解ガス、７は地絡４により発生するＳＦ₆分
解ガスを検出するガスセンサ、８はガスセンサ７の信号
を処理する信号処理装置である。９はガスセンサ７から
送信される電気信号からなるガスセンサ出力である。

【０００３】次に、ＧＩＳ（ＧａｓＩｎｓｕｌａｔｅ
ｄＳｗｉｔｃｈｇｅａｒ：ガス絶縁開閉装置）におい
て、内部地絡事故により発生したＳＦ₆分解ガス検出を
例にして、動作について説明する。ＧＩＳのガス密封容
器１の内部は、純粋なＳＦ₆ガスが充填されており、ガ
ス区分スペーサ２により、複数のガス密封空間に分割さ
れている。中心導体３は電気流路であり、中心導体３と
ガス密封容器１間の絶縁が破壊されると、これらの間に
地絡４が発生する。この地絡４によるアークエネルギー
により、ガス密封容器１内のＳＦ₆ガスが分解し、Ｓ
Ｆ₄、ＨＦ、ＳＯＦ₂などのＳＦ₆分解ガスが発生する。
このとき発生した分解ガス６を、ガス密封空間に取り付
けたガスセンサ７により検出する。ガスセンサ７の信号
は、電気信号のガスセンサ出力９として、外部の信号処
理装置８に出力される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のガスセンサは、
以上のように構成されており、ガス密封容器１内の事故
の有無のみしか判定できず、ガス密封容器１内のいずれ
の場所で事故が発生したのか特定できなかった。

【０００５】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、ガス密封容器内のいずれの
場所で事故が発生したかを判断し、詳細な位置標定を実
現し、事故発生箇所の除去、復旧を迅速に行うことがで
きるようにしたガス絶縁電気機器を得ることを目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるガス絶
縁電気機器においては、電気機器を収納すると共に、電
気機器を絶縁するガスが封入されたガス密封容器、この
ガス密封容器に設けられ、特定のガス成分のガス濃度に
応じて信号を出力する二つのガスセンサ、各ガスセンサ
の出力信号を処理する信号処理装置を備え、各ガスセン
サをガス密封容器内での事故発生点が標定されるように
配置したものである。

【０００７】また、ガス密封容器は、ガス区分スペーサ
によって複数のガス密封空間に分割され、二つのガスセ
ンサは、同一のガス密封空間内での事故発生点が標定さ
れるように配置されているものである。

【０００８】さらに、電気機器を収納すると共に、電気
機器を絶縁するガスが封入されたガス密封容器、このガ
ス密封容器に設けられ、特定のガス成分のガス濃度に応
じて信号を出力するガスセンサ、ガス密封容器に設けら
れ、ガス密封容器の事故を検出する事故検出手段、ガス
センサ及び事故検出手段の出力信号を処理する信号処理
装置を備え、ガスセンサ及び事故検出手段をガス密封容
器内での事故発生点が標定されるように配置したもので
ある。

【０００９】また、事故検出手段は、電気機器の異常電
流を検出する異常電流検出手段であるものである。ま
た、事故検出手段は、ガス密封容器内のガス圧力の上昇
を検出する圧力上昇検出手段であるものである。

【００１０】さらにまた、ガス密封容器は、ガス区分ス
ペーサによって複数のガス密封空間に分割されると共
に、ガスセンサ及び事故検出手段は、ガス密封空間内で
の事故発生点が標定されるように同一のガス密封空間に
配置されているものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１について、ＧＩＳにおける地絡検出を例に
とり、説明する。図１は、この発明の実施の形態１によ
るガスセンサを備えたガス絶縁電気機器を示す構成図で
ある。図において、１はＧＩＳの電気機器を収納し、電
気機器を絶縁するガスが封入されたガス密封容器、２は
ガス密封容器１を複数のガス密封空間に分割するガス区
分スペーサ、３はガス密封容器１に収納された電気流路
である中心導体、４は中心導体３とガス密封容器１間の
絶縁が破壊されて発生した地絡であり、事故発生点を示
している。６は地絡４により発生した分解ガス、８はガ
スセンサ７の出力信号を処理する信号処理装置であり、
電気機器外部に設けられている。７ａ、７ｂはＧＩＳの
ガス密封容器１のガス区分スペーサ２で区切られたガス
密封空間の両上端部にそれぞれ取り付けられ、地絡４に
よって発生する分解ガスを検出するガスセンサで、特定
のガス成分のガス濃度に応じて電気信号を出力する。９
ａ、９ｂはそれぞれガス７ａ、７ｂの電気信号からなる
ガスセンサ出力である。図２は、この発明の実施の形態
１によるガス絶縁電気機器のガスセンサの応答例であ
る。図において、９ａ、９ｂは図１におけるものと同一
のものである。

【００１２】次に、動作について説明する。図１におい
て、ＧＩＳガス密封空間内部において、地絡４が発生し
た場合、そのアークエネルギーにより、ＨＦ等のＳＦ₆
分解ガスが発生する。このとき、アーク近傍に発生した
分解ガス６は、アークによる圧力上昇、温度上昇によ
り、ガス密封容器１内部を移動していくが、このとき温
度上昇による対流の作用により、分解ガス６は、先ずガ
ス密封容器１上部に拡散し、その後、ガス密封容器１の
上面に沿い、容器の内側上面に沿って左右に移動してい
く。その後ガス密封容器１端のガス区分スペーサ２で反
射するなどのため、ガス密封空間全体に広がり、やがて
空間内濃度は均一となる。

【００１３】図２は、このときのガスセンサ７ａ、７ｂ
の出力を示したものである。ガスセンサ７ａはガス密封
空間の一端の上部に設けられたものであり、ガスセンサ
７ｂは、ガスセンサ７ａの反対側の端に設けられてい
る。図２は、Ｘ＝２［ｍ］、Ｙ＝０．６［ｍ］の場合の
ガスセンサの応答を示したものであるが、ここでは二つ
のガスセンサ７ａ、７ｂの応答時間の差は約１０秒であ
り、発生した分解ガス６は、ガス密封容器１内部上面
を、移動速度Ｖ＝０．１４ｍ／ｓｅｃで移動することが
わかる。ここで、地絡点からガスセンサ７ａまでの距離
をＸ、ガスセンサ７ｂまでの距離をＹとすると、２つの
センサの時間差△Ｔとの関係は、 △Ｔ×Ｖ＝｜Ｘ−Ｙ｜（１）Ｘ＋Ｙ＝ＣＣ：２つのセンサ間の距離（既知）（２）で表される。△Ｔは２つのガスセンサ出力９ａ、９ｂか
ら信号処理装置８により、それぞれの例えば第一ピーク
値を検出し、この時間差を算出することで求めることが
できる。一方、Ｃの値は既知であるから、△Ｔを測定で
きれば演算処理により、それぞれのガスセンサから地絡
点の距離Ｘ、Ｙが算出でき、ガス密封容器１内の地絡発
生点を求めることができる。

【００１４】実施の形態２．実施の形態１では、２つの
ガスセンサ７ａ、７ｂの応答タイミングの時間差によ
り、地絡発生点の位置標定を実施したため、ガスセンサ
は少なくとも２つ以上必要であるが、実施の形態２は、
その他の事故検出手段の信号を信号処理装置に取り込む
ことで、１つのガスセンサで標定を実施するようにした
ものである。

【００１５】以下、実施の形態２について、図を用いて
説明する。図３は、この発明の実施の形態２によるガス
絶縁電気機器を示す構成図である。図において、１〜
６、８は図１におけるものと同一のものである。７はガ
ス密封容器１のガス区分スペーサ２によって分割された
ガス密封空間の一端に設けられたガスセンサ、１０はガ
ス密封容器１のガス区分スペーサ２によって分割された
ガス密封空間のガスセンサ７と反対側の端部近傍に設け
られ、母線保護リレーによって構成された事故検出手段
である。

【００１６】実施の形態１では、２つのガスセンサの応
答時間差により地絡発生点の位置標定を実施したが、こ
こでは事故検出手段１０の応答時間Ｔ１と、ガスセンサ
７の応答時間Ｔ２の差△Ｔにより位置標定を行う。事故
検出手段１０として、異常電流を検出した場合に信号を
出力する母線保護リレーを例にして説明する。母線保護
リレーは、ＧＩＳにおいて事故が発生した場合に、異常
発生を出力する接点情報であり、地絡事故発生後、数１
０ｍｓ〜数１００ｍｓ後に出力される。これはガスセン
サ７の応答時間の数秒以上と比較して、十分短い時間
（すなわちＴ１＜＜Ｔ２）であるから、Ｔ１＝０と考え
てよい。これより地絡点とガスセンサの距離をＸとする
と、Ｘ＝△Ｔ×Ｖ＝Ｔ２×Ｖ（３）と表すことができる。実施の形態１と同様に、信号処理
装置８で検出したＴ２からＸの値を求め、ガス密封容器
１内の連絡点の位置標定を実施できる。

【００１７】実施の形態３．実施の形態２においては、
事故検出手段１０として母線保護リレーを用いたが、こ
れ以外にも事故により応答する検出器を用いて同様のこ
とを行うことができ、実施の形態３では、ガス圧力の上
昇を検出するガス圧力上昇検出手段を用いている。

【００１８】地絡事故により発生する衝撃圧力波を検出
する衝撃圧力波リレーを用いた場合について、図３を援
用して説明する。なお、図３では、事故検出手段１０
は、ガスセンサ７が設けられているガス密封空間の外に
設けられているが、実施の形態３では、事故検出手段１
０は、ガスセンサ７が設けられているガス密封空間に設
けられる。ガスセンサ７設置のガス密封容器１のガス区
分スペーサ２によって分割されたガス密封空間内にガス
センサ７と共に設けられ、事故を検出できる衝撃圧力波
リレーの信号と、ガスセンサ７の信号を、信号処理装置
８に取り込む。圧力波は分解ガスの移動速度よりも十分
早い約１３５ｍ／ｓの速度で、ガス密封容器内部を伝搬
するため、式（３）が成立する。このようにして、実施
の形態２と同様にして、地絡点の位置標定を実施でき
る。

【００１９】さらに、事故検出手段として、圧力センサ
を用いた場合についても同様に、ガスセンサと比較して
十分応答時間が早いため、同様の効果を得ることができ
る。

【００２０】

【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。電気機
器を収納すると共に、電気機器を絶縁するガスが封入さ
れたガス密封容器、このガス密封容器に設けられ、特定
のガス成分のガス濃度に応じて信号を出力する二つのガ
スセンサ、各ガスセンサの出力信号を処理する信号処理
装置を備え、各ガスセンサをガス密封容器内での事故発
生点が標定されるように配置したので、二つのガスセン
サを用いて事故発生点を標定することができる。

【００２１】また、ガス密封容器は、ガス区分スペーサ
によって複数のガス密封空間に分割され、二つのガスセ
ンサは、同一のガス密封空間内での事故発生点が標定さ
れるように配置されているので、ガス区分スペーサによ
って分割されたガス密封空関内での事故発生点を標定す
ることができる。

【００２２】さらに、電気機器を収納すると共に、電気
機器を絶縁するガスが封入されたガス密封容器、このガ
ス密封容器に設けられ、特定のガス成分のガス濃度に応
じて信号を出力するガスセンサ、ガス密封容器に設けら
れ、ガス密封容器の事故を検出する事故検出手段、ガス
センサ及び事故検出手段の出力信号を処理する信号処理
装置を備え、ガスセンサ及び事故検出手段をガス密封容
器内での事故発生点が標定されるように配置したので、
ガスセンサ及び事故検出手段を用いて事故発生点を標定
することができる。

【００２３】また、事故検出手段は、電気機器の異常電
流を検出する異常電流検出手段であるので、異常電流検
出手段を用いて、事故発生点を標定することができる。
また、事故検出手段は、ガス密封容器内のガス圧力の上
昇を検出する圧力上昇検出手段であるので、圧力上昇検
出手段を用いて事故発生点を標定することができる。

【００２４】さらにまた、ガス密封容器は、ガス区分ス
ペーサによって複数のガス密封空間に分割されると共
に、ガスセンサ及び事故検出手段は、ガス密封空間内で
の事故発生点が標定されるように同一のガス密封空間に
配置されているので、ガス区分スペーサによって分割さ
れたガス密封空関内での事故発生点を標定することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１によるガス絶縁電気
機器を示す構成図である。

【図２】この発明の実施の形態１によるガス絶縁電気
機器のガスセンサの応答例である。

【図３】この発明の実施の形態２によるガス絶縁電気
機器を示す構成図である。

【図４】従来のガス絶縁電気機器を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１ガス密封容器、２ガス区分スペーサ、３中
心導体、４地絡、６ＳＦ₆分解ガス、７ガス
センサ、８信号処理装置、９ガスセンサ出力、
１０事故検出手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気機器を収納すると共に、上記電気機
器を絶縁するガスが封入されたガス密封容器、このガス
密封容器に設けられ、特定のガス成分のガス濃度に応じ
て信号を出力する二つのガスセンサ、上記各ガスセンサ
の出力信号を処理する信号処理装置を備え、上記各ガス
センサを上記ガス密封容器内での事故発生点が標定され
るように配置したことを特徴とするガス絶縁電気機器。
【請求項２】ガス密封容器は、ガス区分スペーサによ
って複数のガス密封空間に分割され、二つのガスセンサ
は、ガス密封空間内での事故発生点が標定されるように
同一のガス密封空間に配置されていることを特徴とする
請求項１記載のガス絶縁電気機器。
【請求項３】電気機器を収納すると共に、上記電気機
器を絶縁するガスが封入されたガス密封容器、このガス
密封容器に設けられ、特定のガス成分のガス濃度に応じ
て信号を出力するガスセンサ、上記ガス密封容器に設け
られ、上記ガス密封容器の事故を検出する事故検出手
段、上記ガスセンサ及び事故検出手段の出力信号を処理
する信号処理装置を備え、上記ガスセンサ及び事故検出
手段を上記ガス密封容器内での事故発生点が標定される
ように配置したことを特徴とするガス絶縁電気機器。
【請求項４】事故検出手段は、電気機器の異常電流を
検出する異常電流検出手段であることを特徴とする請求
項３記載のガス絶縁電気機器。
【請求項５】事故検出手段は、ガス密封容器内のガス
圧力の上昇を検出する圧力上昇検出手段であることを特
徴とする請求項３記載のガス絶縁電気機器。
【請求項６】ガス密封容器は、ガス区分スペーサによ
って複数のガス密封空間に分割されると共に、ガスセン
サ及び事故検出手段は、ガス密封空間内での事故発生点
が標定されるように同一のガス密封空間に配置されてい
ることを特徴とする請求項５記載のガス絶縁電気機器。