JP2001161013A - ガス絶縁電気機器 - Google Patents

ガス絶縁電気機器

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JP2001161013A
JP2001161013A JP34055099A JP34055099A JP2001161013A JP 2001161013 A JP2001161013 A JP 2001161013A JP 34055099 A JP34055099 A JP 34055099A JP 34055099 A JP34055099 A JP 34055099A JP 2001161013 A JP2001161013 A JP 2001161013A
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JP
Japan
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gas
gas sensor
concentration
decomposition
abnormality
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JP34055099A
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English (en)
Inventor
Koji Ueda
晃司 上田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス絶縁電気機器のガス密封容器内で発生し
た異常原因を早急に判定することを可能とする。 【解決手段】 ガス密封容器1内の上部に上部ガスセン
サ10aを、下部に下部ガスセンサ10bを設け、それ
ぞれのガスセンサの出力値が異常判定濃度を検知する時
間差(ΔT)若しくは、それぞれのセンサの出力値が定
常状態となった場合の分解ガス濃度差(ΔC)を信号処
理装置11で判定する。ΔT>>0場合、ΔC>0の場
合は中心導体2の接続部4の接触不良、ΔT≒0の場
合、ΔC≒0の場合は部分放電6と判定する。

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、ガス絶縁電気機
器(Gas Insulated Switchgear、以下GISとする。)
内部の部分放電、接触不良などの異常発生部位を検出す
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
号公報に開示された従来のガスセンサを備えたGISの
構成図である。図4において、図面に付した符号101
はガス密封容器、102は中心導体、103はガス区分
スペーサ、105はガス密封容器101内に封入された
消弧ガスであるSF6 ガス、106は導体上の異物など
に起因する不良である部分放電、110は部分放電10
6によってSF6 ガス105が分解されたSF6 分解ガ
スを検出することが可能なガスセンサ、111はガスセ
ンサ110の出力信号を処理する信号処理装置をそれぞ
れ示している。
【0003】次に、上記のような従来のGISにおい
て、内部導体上に付着した異物による部分放電により発
生したSF6 分解ガス検出を例に、動作について説明す
る。GISのガス密封容器101は、内部は純粋なSF
6 ガスが充填されており、ガス区分スペーサ103によ
り複数のガス密封空間に分割されている。中心導体10
2は電気流路であり、中心導体102とガス密封容器1
01間の絶縁が部分的に破壊されると部分放電106が
発生する。
【0004】この部分放電106によるアークエネルギ
ーによりガス密封容器101内のSF6 ガスが分解し、
SF4 、HF、SOF2 などのSF6 ガスの分解ガスが
発生する。このとき発生した分解ガスを、ガス密封容器
101内部に取り付けたガスセンサ110により検出す
る。ガスセンサ110からの出力信号は電気信号として
外部の信号処理装置111に出力される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のGISのガスセ
ンサは以上のように構成されているが、分解ガスが発生
する要因には、前述の容器内の異物による部分放電や、
中心導体接続部の接触不良があり、GISは金属容器で
密封されているため、内部を開放して点検するまで部分
放電なのか接触不良なのかという異常の原因の特定がで
きなかった。そのため、異常の発見、除去に長い時間を
要する場合があった。この発明は、上記のような問題点
を解決するためになされたものであり、GISにおい
て、分解ガスが発生した場合に、その異常原因の判定を
速やかに行い、復旧作業の迅速化を図ることを目的とす
るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明によるGIS
は、中心導体を収納すると共に、中心導体を絶縁するガ
スが密封されたガス密封容器、ガス密封容器に配置され
ガスが分解された分解ガスを検知するガスセンサ、ガス
センサからの出力信号を処理する信号処理装置を備え、
ガスセンサはガス密封容器内の上部に配置された上部ガ
スセンサと、ガス密封容器内の下部に配置された下部ガ
スセンサによって構成されたものである。
【0007】さらに、この発明によるGISは、上記の
ような構成において、上部ガスセンサが異常判定濃度以
上の分解ガスを検知した後、遅れて下部ガスセンサが異
常判定濃度以上の分解ガスを検知した場合、信号処理装
置が異常原因を中心導体の接続部の接触不良と判定する
ものである。
【0008】また、この発明によるGISは、上記のよ
うな構成において、上部ガスセンサが異常判定濃度以上
の分解ガスを検出し、上記上部ガスセンサの出力が定常
状態となった時の分解ガス濃度と、下部ガスセンサが検
出する分解ガスに差が生じる場合、信号処理装置が異常
原因を中心導体の接続部の接触不良と判定するものであ
る。
【0009】さらに、この発明によるGISは、上記の
ような構成において、上部ガスセンサおよび下部ガスセ
ンサは、複数の導体を接続してなる中心導体の接続部近
傍に配置されるものである。
【0010】また、この発明によるGISは、上記のよ
うな構成において、上部ガスセンサおよび下部ガスセン
サが、同時に異常判定濃度以上の分解ガスを検知した場
合、信号処理装置が異常原因を部分放電と判定するもの
である。
【0011】さらに、この発明によるGISは、上記の
ような構成において、上部ガスセンサが異常判定濃度以
上の分解ガスを検出し、上記上部ガスセンサの出力が定
常状態となった時の分解ガス濃度と、下部ガスセンサが
検出する分解ガス濃度とが同値である場合、信号処理装
置が異常原因を部分放電と判定するものである。
【0012】
【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のGISについて図1〜図3を参照して説
明する。この発明によるGISは、図1に示すように、
一つのガス密封容器内の上部と下部にそれぞれ上部ガス
センサ、下部ガスセンサを備えたことを特徴としてい
る。図1において、符号1はGISを構成するガス密封
容器、2はガス密封容器1の内部に通された電気流路で
ある中心導体、3はガス密封容器1の内部を複数個のガ
ス密封空間に分離するためのガス区分スペーサ、4は複
数の導体を接続してなる中心導体2の接続部を示してい
る。
【0013】また、符号5aは中心導体2の接続部4に
おいて接触不良が生じた場合に、加熱された分解ガスが
接続部4近傍からガス密封容器1の上部に流れる分解ガ
スの流れを示しており、また5bは中心導体2からの部
分放電6によって生じた分解ガスがガス密封容器1内部
に均一に広がる様子を示す分解ガスの広がりをそれぞれ
示している。部分放電6が発生した場合は、発生する熱
エネルギーが微小であるために分解ガスが加熱されて容
器内を上昇することはなく、全体に均一に拡散する。
【0014】さらに、符号10a、10bはガス密封容
器1の上部、下部にそれぞれ配置された上部ガスセン
サ、下部ガスセンサであり、少なくともこの発明による
GISはガスセンサとしてこれら二つのガスセンサを備
えている。上部ガスセンサ10a、下部ガスセンサ10
bからのガスセンサ出力12a、12bは信号処理装置
11に入力される。また符号20はガス密封容器1内の
分解ガスや水分を吸着する吸着剤を示すものである。な
お、上部ガスセンサ10aおよび下部ガスセンサ10b
は、中心導体2の接続部4に近い位置にそれぞれ配置す
るものとする。
【0015】次に、上記のようなGISの動作について
説明する。ガス密封容器1内部の中心導体2の接続部4
において接触不良が発生した場合、HFなどのSF6
解ガスが発生する。その際、接触不良のために生じた熱
エネルギーで分解ガスの温度が上昇し、分解ガスの流れ
5aに示す矢印方向に沿ってガス密封容器1の上部に拡
散し、その後、分解ガスがゆっくりと冷却されてガス密
封容器1の内部全体に拡散していく。
【0016】接触不良が異常原因である場合、接触不良
の状態が継続する限り分解ガスは発生し続け、ガス密封
容器1内の分解ガス濃度は上部ガスセンサ10aのガス
センサ出力12aが、下部ガスセンサ10bのガスセン
サ出力12bよりも大きい状態が続く。同時に、ガス密
封容器1内の吸着剤により分解ガスがゆっくりと吸着さ
れ、最終的には発生ガスと吸着ガスの量がバランスした
状態となる。
【0017】図2は、接触不良発生時の上部、下部ガス
センサ10a、10bのガスセンサ出力12a、12b
の分解ガス濃度の経時変化を示している。図2に示すよ
うに、接触不良に起因する温度上昇により、接続部4近
傍から容器内上部に向って分解ガスの流れができ、ガス
密封容器1の上部に分解ガスが拡散するため、上部ガス
センサ10aからの出力であるガスセンサ出力12aの
値が大きくなる。異常発生からTa時間の経過で上部ガ
スセンサ10aのガスセンサ出力12aの値は、異常判
定濃度C1 となる。
【0018】その後、さらに時間が経過してTb時間と
なったとき、ガス密封容器1内における拡散作用により
下部ガスセンサ10bでも異常判定濃度C1 を検出す
る。このように、信号処理装置11において、ガスセン
サ出力12a、12bの時間差ΔT1 (Tb−Taの値
に相当する。)から、ΔT1 >>0である場合は、異常
原因は接触不良であると判定することができる。
【0019】また、上部ガスセンサ10aおよび下部ガ
スセンサ10bを接続部4の近傍に配置することによっ
て、接触不良に起因する分解ガスの検出を、より速やか
に行うことが可能となるという効果も得られる。
【0020】一方、中心導体2において異物等が原因と
なる部分放電6が生じた場合、HF等のSF6 分解ガス
が発生する。部分放電6が生じた場合では接触不良の場
合と比較すると発生する熱的なエネルギーはごく微小で
あるため、発生する分解ガスの温度は周囲のSF6 ガス
の温度とあまり変わりがなく、対流現象も見られず、分
解ガスは分解ガスの広がり5bの矢印で示すようにガス
密封容器1内に均一に拡散していく。従って、上部ガス
センサ10a、下部ガスセンサ10bは、同時または微
小な時間差で、異常判定濃度C2 を検出する。
【0021】次に、図3に部分放電6が生じた場合の、
上部、下部ガスセンサ10a、10bのガスセンサ出力
12aa、12bbの分解ガス濃度の経時変化を示す。
異常が発生してからTaa時間経過して上部ガスセンサ
10aの出力値であるガスセンサ出力12aaが異常判
定濃度C2 となり、Tbb時間経過して下部ガスセンサ
10bの出力値であるガスセンサ出力12bbが異常判
定濃度C2 に達したとすると、TaaとTbbの時間差
であるΔT2 は0または0に近い値となる。このよう
に、上部、下部ガスセンサ10a、10bのガスセンサ
出力12aa、12bbから、信号処理装置11におい
て、ΔT2 ≒0の場合は部分放電6が異常原因であると
判定することができる。
【0022】このように、ガス密封容器1内部の上部と
下部にそれぞれ上部ガスセンサ10a、下部ガスセンサ
10bを設け、二つのガスセンサが異常判定濃度を検出
する時間差ΔT(ΔT1 またはΔT2 に相当する。)
が、ΔT>>0の場合は接続部4の接触不良、ΔT≒0
の場合は部分放電6と判定することができ、それぞれの
異常原因に応じた処置をすばやく行うことが可能とな
る。
【0023】実施の形態2.上述の実施の形態1におい
てはガス密封容器1内部に設けた上部ガスセンサ10a
と下部ガスセンサ10bが異常判定濃度を検出する時間
差によって、異常原因が部分放電6か接触不良であるか
を判定することが可能なGISについて説明した。この
実施の形態2では、二つのガスセンサの出力値の差によ
って異常原因を判定することが可能なGISについて説
明する。
【0024】中心導体2の接続部4において接触不良が
発生した場合、図2に示すような分解ガス濃度の出力が
得られることについては上述した通りである。接触不良
によって発生した分解ガスは高温のためガス密封容器1
の上部にまず拡散して、容器の上部と下部で分解ガスの
濃度差が生じる。下部ガスセンサ10bのガスセンサ出
力12bが異常判定濃度C1 よりも大きな値を検出し、
定常状態となった時点での、上部、下部ガスセンサ10
a、10bが検出するガスセンサ出力12a、12bの
分解ガス濃度差(ΔC1 )がΔC1 >0である場合、信
号処理装置11において、異常原因は接触不良と判定す
る。
【0025】一方、中心導体2において部分放電6が発
生した場合、図3に示すような分解ガス濃度の出力が得
られることについては上述した通りである。部分放電6
によって発生する分解ガスの熱エネルギーは微小であ
り、接触不良が生じた場合のようにガス密封容器1内の
上部、下部で分解ガスの濃度差が生じるという傾向はほ
とんど見られず、両者の分解ガス濃度が定常状態に達し
た場合でもその分解ガス濃度は同値または微小な差とな
る(ΔC2 ≒0)。
【0026】このことから、信号処理装置11におい
て、上部ガスセンサ10aのガスセンサ出力12a(ま
たは12aa)と、下部ガスセンサ10bのガスセンサ
出力12b(または12bb)の定常状態に達した時点
での分解ガス濃度差ΔC(ΔC 1 またはΔC2 に相当す
る。)が、ΔC>0の場合は異常原因は接続部4の接触
不良、ΔC≒0の場合は部分放電6と判定することが可
能となる。
【0027】
【発明の効果】この発明によるGISは、信号処理装置
において、ガス密封容器の上部と下部にそれぞれ上部ガ
スセンサ、下部ガスセンサを取り付けたため、がス密封
容器内の上部と下部とで分解ガス濃度をそれぞれ検出で
き、分解ガス濃度が異常判定濃度に達した時間の差から
異常原因を判定することが可能となる。
【0028】さらに、この発明によるGISは、信号処
理装置において、ガス密封容器の上部と下部にそれぞれ
設けた上部、下部ガスセンサが、異常を検出し、その分
解ガス濃度が定常状態に達した時点での分解ガス濃度差
から異常原因を判定することが可能となる。
【0029】また、この発明によるGISは、中心導体
の接続部近傍に上部ガスセンサ、下部ガスセンサを配置
しているため、接続部の接触不良に起因する分解ガス濃
度の変化を早急に検出することが可能となる。
【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
機器の要部断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態1および実施の形態2
の説明に必要な図である。
【図3】 この発明の実施の形態1および実施の形態2
の説明に必要な図である。
【図4】 従来の技術によるガス絶縁電気機器を示す図
である。
【符号の説明】
1. ガス密封容器 2. 中心導体 3. ガス区分スペー
サ 4. 接続部 5a. 分解ガスの流れ 5b. 分解ガスの広がり 6.
部分放電 10a. 上部ガスセンサ 10b. 下部ガスセンサ 1
1. 信号処理装置 12a、12b、12aa、12bb. ガスセンサ出力
20. 吸着剤。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中心導体を収納すると共に、上記中心導
    体を絶縁するガスが密封されたガス密封容器、上記ガス
    密封容器に配置されガスが分解された分解ガスを検知す
    るガスセンサ、上記ガスセンサからの出力信号を処理す
    る信号処理装置を備え、上記ガスセンサは上記ガス密封
    容器内の上部に配置された上部ガスセンサと、上記ガス
    密封容器内の下部に配置された下部ガスセンサによって
    構成されたことを特徴とするガス絶縁電気機器。
  2. 【請求項2】 上部ガスセンサが異常判定濃度以上の分
    解ガスを検知した後、遅れて下部ガスセンサが異常判定
    濃度以上の分解ガスを検知した場合、信号処理装置が異
    常原因を中心導体の接続部の接触不良と判定することを
    特徴とする請求項1記載のガス絶縁電気機器。
  3. 【請求項3】 上部ガスセンサが異常判定濃度以上の分
    解ガスを検出し、上記上部ガスセンサの出力が定常状態
    となった時の分解ガス濃度と、下部ガスセンサが検出す
    る分解ガスに差が生じる場合、信号処理装置が異常原因
    を中心導体の接続部の接触不良と判定することを特徴と
    する請求項1記載のガス絶縁電気機器。
  4. 【請求項4】 上部ガスセンサおよび下部ガスセンサ
    は、複数の導体を接続してなる中心導体の接続部近傍に
    配置されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいず
    れか一項記載のガス絶縁電気機器。
  5. 【請求項5】 上部ガスセンサおよび下部ガスセンサ
    が、同時に異常判定濃度以上の分解ガスを検知した場
    合、信号処理装置が異常原因を部分放電と判定すること
    を特徴とする請求項1記載のガス絶縁電気機器。
  6. 【請求項6】 上部ガスセンサが異常判定濃度以上の分
    解ガスを検出し、上記上部ガスセンサの出力が定常状態
    となった時の分解ガス濃度と、下部ガスセンサが検出す
    る分解ガス濃度とが同値である場合、信号処理装置が異
    常原因を部分放電と判定することを特徴とする請求項1
    記載のガス絶縁電気機器。
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