JP2002118912A - ガス絶縁電気機器及びその異常検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のガス絶縁電気機器は、その内部で放電
などの異常が発生したときに、異常が生じたことはわか
るものの、どの位置で、何が、どのような原因で放電を
起こしたかは、分解して点検するまで詳細を知ることは
出来なかった。そのため、分解後に異常箇所の取替え部
品の手配を開始しなければならないなど、保全性が良い
とは言えなかった。 【解決手段】 部分放電（放電）２５によつて生じる電
磁波を、その到着時刻とともに検出する放電センサ２２
ａ〜２２ｄを設ける。放電センサ２２ａ〜２２ｄの検出
信号の検出時刻差から、故障位置判定回路３０が放電２
５の発生位置を演算する。あらかじめ記憶してあるガス
絶縁電気機器の内部の立体的位置情報をもとに、演算で
求めた位置にある部品が絶縁部品であるか、金属部品で
あるかを判定することもできる。

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、発電所、変電所
等に設置されるガス絶縁開閉装置などのガス絶縁電機機
器及び、その異常検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は例えば特開平８−２７１４７７号
公報に示されている従来のガス絶縁開閉装置（ガス絶縁
電気機器）の構成図である。図に於いて、５はＳＦ６等
の絶縁ガスが封入されたガス密封容器、６はガス密封容
器５の外気と内部とを仕切る外被、７ａ，７ｂはガス密
封容器５において隣のガス区分８ａ，８ｂを各々仕切る
スペーサである。９はスペーサ７ａ，７ｂにより、ガス
密封容器５内の中心部に支持される中心導体、１０は中
心導体９に電気的に接続された電流遮断部、１１は電流
遮断部１０で電流を遮断したときに発生するアークを説
明のため図示したもの、４はガス密封容器５の内部の分
解ガス量（空気、水分の混入または熱分解などにより絶
縁ガスが劣化した量）を検出するガスセンサ、１３はガ
スセンサの出力信号、１４はガスセンサ制御信号であ
る。

【０００３】通電中のガス絶縁開閉装置において、中心
導体９には高電圧、大電流が流れているが、ガス密封容
器５に密封された絶縁ガスにより絶縁性能が保たれてい
る。絶縁ガスは電流遮断部１０で電流を遮断する場合に
所定の遮断性能を得るためにも必要である。

【０００４】次に、動作について説明する。例えば、ガ
ス密封容器５の内部で、放電や地絡などの異常が発生し
た場合、その故障電流による高温によって故障箇所近傍
にガス密封容器５の内部の絶縁ガスが分解した分解ガス
が発生する。この分解ガスはガス密封容器５の内部に徐
々に拡散し、蓄積する。そしてガスセンサ４の分解ガス
検出量が所定値を越えれば内部異常と判断する。また、
故障が軽微で発生ガス量が少なくても発生した分解ガス
がガス密封容器５の内部で経年的に蓄積され、蓄積量が
所定のレベルを越え、ガスセンサ４で検出された場合に
も内部異常と判断する。

【０００５】なお、電流遮断部１０が正常に電流を遮断
した場合にも分解ガスは一時的には多量に発生し、ガス
センサ４に検出され内部異常と判断されてしまうので、
電流遮断操作の指令信号を利用してガスセンサ４の検出
機能を一時的にマスクするためにガスセンサ制御信号１
４が用いられている。

【０００６】通常運転時、または定期点検時にガスセン
サ４の出力信号が分解ガス量が所定値を越えたことを示
したならば、内部異常であるとして当該装置への課電を
止め、絶縁ガスを排出したのち内部点検を行って故障部
位がどこであるかを確認し、必要であれば修理して、絶
縁ガスを再封入するという事後処理的処置が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のガス絶縁電気機
器は以上のように構成されているので、通常運転時、ま
たは定期点検時にガスセンサ４の出力信号が分解ガス量
が所定値を越えたことを示したならば、内部異常である
ことは判るものの、故障部位がどこで、どんな故障であ
るかは、当該装置への課電を止めて、絶縁ガスを排出し
たのち分解して内部点検を行うまで判らない。このよう
な方法では、故障部位と故障の内容が判るまでは、例え
ば交換部品の手配などが出来ないため、修理が迅速に行
われない、また、修理以外に適切な対応処置があり得る
のか否かが判らないという問題があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、複数の種類の異なる各種センサ
をガス絶縁電気機器内に設置し、その出力信号を利用し
て、ガス絶縁電気機器の内部で故障が起こった場合に、
分解点検しなくても故障位置（故障部位及び当該故障部
位が絶縁部品であるか、金属部品であるかが判れば保全
性向上効果が大きい）と故障種別の判定を可能とするこ
とにより、ガス絶縁電気機器の装置保全の機能を向上さ
せ、保全作業の効率を向上したガス絶縁電気機器を得る
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明のガス絶縁電気
機器は、導体を収納するとともに、この導体を絶縁する
絶縁ガスが密封されたガス密封容器、ガス密封容器の内
部に配置されガス密封容器の内部で発生した放電により
生じた電磁波を検出する３個以上の部分放電センサ（放
電センサ）、３個以上の放電センサの内の少なくとも３
個が検出した電磁波の検出時刻差をもとに放電の発生位
置を演算する故障位置判定回路を備えたものである。

【００１０】また、導体を収納するとともに、この導体
を絶縁する絶縁ガスが密封されたガス密封容器、ガス密
封容器の内部に配置されガス密封容器の内部で発生した
放電により生じた電磁波を検出する３個以上の放電セン
サ、３個以上の放電センサの内の少なくとも３個が検出
した電磁波の検出時刻差をもとに電磁波の発生位置を演
算する故障位置判定回路、ガス密封容器内の各位置に存
在する部品が絶縁部品であるか金属部品であるかを示す
立体的位置情報を記憶した記憶回路、故障位置判定回路
が演算した電磁波の発生位置と立体的位置情報とから、
故障部品が絶縁部品か金属部品かを特定する第１の故障
部位判定回路を備えたものである。

【００１１】また、導体を収納するとともに、この導体
を絶縁する絶縁ガスが密封されたガス密封容器、ガス密
封容器の内部に配置されガス密封容器の内部で発生した
放電により生じた電磁波を検出する３個以上の放電セン
サ、３個以上の放電センサの内の少なくとも３個が検出
した電磁波の検出時刻差をもとに電磁波の発生位置を演
算する故障位置判定回路、ガス密封容器内の有機性素材
で構成された絶縁部品が熱分解して発生した絶縁部品分
解ガスを検出する絶縁部品分解ガスセンサ、絶縁ガスが
熱分解して発生した絶縁ガス分解ガスを検出する絶縁ガ
ス分解ガスセンサ、絶縁部品分解ガスセンサの出力の有
無と絶縁ガス分解ガスセンサの出力の有無により故障部
品が絶縁部品であるか金属部品であるか絶縁ガスである
かを判定する第２の故障部位判定回路を備えたものであ
る。

【００１２】また、放電センサが検出した電磁波の信号
の位相を、導体に印加された電圧の位相を基準に測定す
る位相測定回路、電磁波の信号の頻度を測定するパルス
数測定回路、電磁波の信号のレベルを測定するレベル測
定回路のうちの少なくとも２つの回路と、少なくとも２
つの回路の出力結果の組み合わせにより、放電の発生要
因を判定する部分放電要因判定回路とを備えたものであ
る。

【００１３】また、部分放電要因判定回路は、故障部品
が絶縁部品である場合、放電が絶縁部品のクラックに起
因するものか、絶縁部品上に存在する金属異物に起因す
るものか、絶縁部品と接地金属間で生じた地絡であるか
を判定する故障種別判定回路を備えたものである。

【００１４】また、部分放電要因判定回路は、故障部品
が金属部品である場合、放電が金属部品のエッジに起因
するものか、金属部品上に存在する金属異物に起因する
ものか、導体接続部の接触不良に起因するものか、金属
部品と接地金属間で生じた地絡であるかを判定する故障
種別判定回路を備えたものである。

【００１５】また、部分放電要因判定回路は、故障部品
が絶縁ガスである場合、絶縁ガスの劣化の要因が、熱分
解ガスの増加によるものか、絶縁部品の熱分解ガスの混
合による劣化か、空気又は水分の混入による劣化である
かを判定するものである。

【００１６】この発明のガス絶縁電気機器の異常検出方
法は、電磁波を検出する３個以上の放電センサをガス絶
縁電気機器のガス密封容器内に配置する手順と、３個以
上の放電センサの少なくとも３個が検出した電磁波の到
着時間差をもとに放電の発生位置を演算する手順とを含
むものである。

【００１７】また、ガス密封容器内の各位置に存在する
部品が絶縁部品であるか金属部品であるかを示す立体的
位置情報を記憶する手順と、演算して得た故障位置と立
体的位置情報から、故障部品が絶縁部品か金属部品かを
特定する手順とを含むものである。

【００１８】また、有機性素材で構成された絶縁部品が
熱分解により発生する絶縁部品分解ガスを検出する絶縁
部品分解ガスセンサと、絶縁ガスが熱分解により発生す
る絶縁ガス分解ガスを検出する絶縁ガス分解ガスセンサ
をガス密封容器内に配置する手順と、絶縁部品分解ガス
センサの出力の有無と絶縁ガス分解ガスセンサの出力の
有無とにより、故障部品が絶縁部品であるか金属部品で
あるか絶縁ガスであるかを判定する手順とを含むもので
ある。

【００１９】また、放電センサが検出した電磁波の信号
の位相を導体に印加された電圧の位相を基準に測定する
手順と、電磁波の信号の頻度を測定する手順と、電磁波
の信号のレベルを測定する手順のうちの少なくとも２つ
の手順と、少なくとも２つの手順によって得た結果の組
み合わせにより故障の発生要因を判定する手順とを含む
ものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明の実施の
形態１のガス絶縁開閉装置（この発明に言うガス絶縁電
気機器）の構成を図１に示す。図において、１は部分放
電センサ（放電センサ）、圧力センサ、ガスセンサなど
のセンサ出力信号を処理する信号処理回路、２はガス絶
縁開閉装置の内部で故障が発生した場合にその故障位置
（部位）と故障種別とを表示する故障表示装置、３は信
号処理回路１に入力される信号でガス絶縁開閉装置の状
態を示す状態モニター信号である。４ａはガス密封容器
５の内部の絶縁ガスが熱分解または劣化して発生した分
解ガスの量を検出する絶縁ガス分解ガスセンサ、４ｂは
ガス密封容器５の内部の絶縁部品（有機性素材）が熱分
解して発生した分解ガス量を検出する絶縁部品分解ガス
センサである。

【００２１】５はＳＦ６等の絶縁ガスが封入されたガス
密封容器、６はガス密封容器５の外気と内部とを仕切る
外被、７ａ，７ｂはガス密封容器５において隣のガス区
分８ａ，８ｂを各々仕切るスペーサである。９はスペー
サ７ａ，７ｂにより、ガス密封容器５内の中心部に支持
される中心導体（単に導体という）、１０は中心導体９
に電気的に接続された電流遮断部、１１は電流遮断部１
０で電流を遮断したときに発生するアークを説明のため
図示したものである。

【００２２】１２は分解ガスを吸着するガス吸着材、２
２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは部分放電の発生を検知
する部分放電センサ（放電センサ）、２５は説明のため
記入した部分放電が発生している箇所、３０は故障の発
生位置を判定する故障位置判定回路、３３は故障の種別
を判定する故障種別判定回路である。３６は部分放電発
生の要因を判定する部分放電要因判定回路である。

【００２３】なお、ガス密封容器５の内部の導体接続部
の接触不良を絶縁ガス分解センサ４ａで検知できる理由
は、導体接続部の接触不良による温度上昇で絶縁ガスが
分解して発生する分解ガスを絶縁ガス分解ガスセンサ４
ａで検出できるからである。また、電流遮断部１０で電
流を正常に遮断した場合にもアーク１１が発生し、その
アーク１１に起因して電磁波発生、ガス圧力上昇、分解
ガス発生などが伴うので、部分放電センサ（放電セン
サ）２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、圧力センサ２
０、絶縁ガス分解ガスセンサ４ａなどのセンサが各々の
検出対象を検出するが、この正常な電流遮断を内部故障
と誤って判断することを防止するために、入力される電
流遮断指令信号を利用して、状態モニター信号３にて各
々のセンサの出力信号をマスクする。

【００２４】次に、図１の動作について、内部で次の故
障が発生している場合の処理を例として説明する。 １） 絶縁部品のクラック、絶縁部品上の金属異物、金
属部品のエッジ、または金属部品上の金属異物などの欠
陥が原因で部分放電が発生している場合。 ２） 絶縁部品または金属部品で放電が発生している場
合。 ３） 導体接続部の接触不良が発生している場合。 ４） 絶縁ガスまたは絶縁部品が熱分解して分解ガスを
発生しているか、ガス密封容器のガスケット不良などに
より絶縁ガスに空気や水分が混入して絶縁ガスが劣化し
ている場合。

【００２５】絶縁部品のクラック、絶縁部品上の金属異
物、金属部品のエッジ、または金属部品上の金属異物な
どの欠陥が原因で部分放電が発生している場合。このよ
うな部分放電発生の要因が存在する場合、その要因であ
る欠陥部分に電界が集中して電界強度が部分放電開始電
界強度より高くなると、その場所で部分放電が発生す
る。部分放電発生箇所２５から放射される電磁波を、ガ
ス絶縁開閉装置に装着した４か所の部分放電センサ２２
ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄで検知して、その出力信号
を故障位置判定回路３０で演算することにより、その３
次元的位置を知ることができる。

【００２６】前述の位置の演算方法について説明する。
部分放電発生箇所２５から放射される電磁波は、発生箇
所２５からの距離の近さに応じて、例えば、センサ２２
ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに、それぞれ時刻Ｔａ，Ｔ
ｂ，Ｔｃ，Ｔｄに到着する。各放電センサの位置は既知
で、かつ立体的に配置されているので、時刻Ｔａを基準
として、Ｔｂ−Ｔａ，Ｔｃ−Ｔａ，Ｔｄ−Ｔａを求め、
この時刻差（検出時刻差）を基に、各センサから部分放
電発生箇所２５までの距離を求める（放電の発生位置の
演算を行う手順という）。この複数の距離に一致する点
が求める位置である。なお、各センサから演算処理装置
までの伝送時間差による誤差が生じないように、例えば
配線長を合わせるとか、演算ソフト上で補正するなどの
処理をすることは言うまでもない。

【００２７】次に、前述のようにして位置が特定された
ときに、その位置に存在する部品が絶縁部品か金属部品
であるかを特定する方法を説明する。まず、第１の方法
としては、ガス密封容器５の内部構造は、正確に判って
いるから、内部空間の全ての位置に関して、各位置に部
品が存在するか否か、また、存在する部品が絶縁部品で
あるか、金属部品であるかを示す、立体的位置情報を図
示しない記憶回路にあらかじめ記憶しておき（立体的位
置情報を記憶する手順という）、前述の求めた位置に対
応する部分について、前記位置情報から特定する。この
演算は故障位置判定回路３０内の第１の故障部位判定回
路（図示しない）で行う。

【００２８】次に、第２の方法としては、部分放電発生
箇所２５の位置が絶縁部品である場合（ここでいう絶縁
部品とは有機性素材で構成されたものを言う）、高温の
放電のため、絶縁部品と絶縁ガスがともに熱分解して、
各々の種類の異なる分解ガスを発生する。従って、前記
位置に絶縁部品があり、かつ、絶縁ガス分解ガスセンサ
４ａと絶縁部品分解ガスセンサ４ｂとが、それぞれガス
を検出しておれば絶縁部品であると判定する。また、部
分放電発生箇所２５の位置が金属部品である場合、絶縁
部品が分解してガスを生じることはない。従って、前記
位置に金属部品があり、かつ、絶縁ガス分解ガスセンサ
４ａと絶縁部品分解ガスセンサ４ｂとが、それぞれガス
を検出していなければ金属部品であると判定する。以上
の判定は、故障位置判定回路３０内の第２の故障部位判
定回路（図示しない）で行う。

【００２９】以上の説明に於いて、部分放電センサ２２
ａ〜２２ｄは４個配置すると説明したが、３個以上であ
ればよい。また、多数を配置した場合も、その全ての信
号を取り込む必要はなく、少なくとも３個の信号を取り
込めばよい。なお、以下の各実施の形態は、特に説明を
記さないが、実施の形態１のいずれかの方法により、放
電位置の特定を行った上で行うものである。また、説明
では部分放電なる呼称を用いたが、放電が部分であると
限定するものではない。

【００３０】実施の形態２．次に、部分放電発生箇所２
５の故障種別、即ち、発生要因の判定方法について説明
する。図２は故障の発生要因をも判定できるように、図
１の構成に以下のものを追加した構成図である。図中の
図１のものと同符号のものは同一のものを示すので詳細
な説明は省略する。２０は地絡の発生を検知する圧力セ
ンサ、２６はガス密封容器５の内部の水分を検出する水
分センサ、２７は酸素センサ、４０は地絡発生箇所、４
１は地絡発生箇所で発生したアークである。また、図３
は図２の部分放電要因判定回路３６の構成を詳細に示す
ブロック図である。図に於いて、４９は部分放電センサ
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの出力信号（部分放電
センサ出力信号という）、５０は部分放電センサ出力信
号４９を信号処理回路１で処理してディジタル信号に変
換する第１Ａ／Ｄコンバータ、５１は計器用変流器６０
からの計器用変流器出力信号６２と、計器用変圧器６１
からの計器用変圧器出力信号６３を電子回路に適する信
号に変換するトランス、５２はトランス５１から出力さ
れた電流と電圧のアナログ信号をディジタル信号に変換
する第２Ａ／Ｄコンバータ、５３は第２Ａ／Ｄコンバー
タ５２の出力信号を基に測定ウィンドウを作成する測定
ウィンドウ作成回路である。

【００３１】５４は放電パルスの位相、レベル、パルス
数などを作成する放電パルス処理回路、５５は放電パル
ス処理回路５４で作成したパルス特性と測定ウィンドウ
作成回路５３で作成した作成した測定ウィンドウによ
り、部分放電発生の要因を判定する要因判定回路、５６
は放電パルスの発生している位相を測定する位相測定回
路、５７は放電パルスのパルス数を測定するパルス数測
定回路、５８は放電パルスのレベルを測定するレベル測
定回路である。６０は中心導体９に流れる大電流を小電
流に変換する計器用変流器、６１は同じく電圧を変換す
る計器用変圧器である。

【００３２】なお、地絡の発生を圧力センサ２０で検知
できる理由は、地絡が起こった場合に発生するアークの
熱エネルギーにより絶縁ガスの温度が急激に上昇して、
ガス密封容器５のガス圧力が急に上昇するのを圧力セン
サ２０で検知できるからである。

【００３３】図４は電気学会技術報告第５０２の４．５
表をもとにして、部分放電の要因別の放電パルスパター
ンの形（特徴）をまとめたものを図示するもの、図５は
その特徴を説明するもの、図６はその要因の判定方法を
まとめたものである。なお、放電パルスパターンは部分
放電センサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄで検出した
信号から得ることができる。図４のパターンの波形に於
いて、サイン波は導体９に印加されている電源の電圧波
形を示し、サイン波内部の針状の信号は放電による電磁
波の信号をその位相、及びレベルの変化を説明するため
に略示している。図４、図５、図６の「要因」欄は、エ
ッジや金属異物など部分放電発生の要因を示し、図４の
「部分放電パルスパターン」欄は、印加電圧が部分放電
開始電圧とほぼ等しい場合と、１．５乃至３倍の場合に
おける、印加電圧波形と放電パルス波形との関係を示
し、図５の「部分放電パルスパターンの特徴」欄は放電
パルスの波形の特徴を記載している。

【００３４】部分放電パルスパターンは、図４に示すよ
うに、パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの６種類に分類
される。これらの部分放電パルスパターンの特徴に基づ
いて部分放電発生の要因を判定することが出来る。部分
放電センサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄのアナログ
検出信号は、信号処理回路１でノイズ除去や波形整形が
実施され、かつ、適切な信号振幅に調整されて部分放電
要因判定回路３６に入力される。そして、第１Ａ／Ｄコ
ンバータ５０でディジタル信号に変換されて放電パルス
（に類似した信号）が作成される。この放電パルスは放
電パルス処理回路５４で放電パルスの位相、レベル、パ
ルス数が測定され、その結果にもとづいて要因判定回路
５５で要因が判定される。

【００３５】要因判定の概要について説明する。まず、
故障位置が絶縁部品であると特定された場合、部分放電
センサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄで検出した信号
のパターンが、放電要因判定回路３６により、図６の
「要因判定法」のパターンＥであると判定された場合に
は、絶縁部品のクラックなどに起因する部分放電であ
り、図６の「要因判定法のパターンＣまたはパターンＤ
であると判定された場合には、絶縁部品上の金属異物な
どに起因する部分放電である。

【００３６】また、故障位置が金属部品であると特定さ
れた場合、部分放電センサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２
２ｄで検出した信号のパターンが、放電要因判定回路３
６により、図６の 要因判定法 のパターンＡまたはパ
ターンＢであると判定された場合には、金属部品のエッ
ジなどに起因する部分放電であり、図６の 要因判定法
のパターンＣまたはパターンＤであると判定された場
合には、金属部品上の金属異物などに起因する部分放電
である。なお、図７にパターン別に要因判定方法をまと
めたものを示す。

【００３７】要因判定の具体例について説明する。 実施例１．部分放電発生の要因が導体上のエッジである
と判定する場合。位相判定回路５６で、部分放電開始時
の放電パルスの位相が、導体９に印加されている電圧位
相を基準にして、その電圧の波高値付近であり、正負い
ずれかの半サイクルで発生していると判定され、かつ、
印加電圧を部分放電開始電圧の１．５〜３倍にしたと
き、レベル測定回路５８で電圧の正の半サイクルのパル
スレベルが負の半サイクルのレベルより大きいと判定さ
れる。

【００３８】実施例２．部分放電発生の要因がタンク内
面上のエッジであると判定する場合。位相測定回路５６
で、部分放電開始時の放電パルスの位相が印加電圧の波
高値付近であり、電圧の正負いずれかの半サイクルで発
生していると判定され、かつ、印加電圧を部分放電開始
電圧の１．５〜３倍にしたとき、レベル判定回路５８
が、電圧の負の半サイクルのパルスレベルが正の半サイ
クルのレベルより大きいと判定される。

【００３９】実施例３．部分放電発生の要因が、金属部
品上または絶縁部品上のフロート状態が変化していない
金属異物であると判定する場合。位相測定回路５６で、
部分放電開始時の放電パルスの位相が印加電圧の波高値
付近であり、電圧の正負の両サイクルで発生していると
判定され、かつ、パルス数測定回路５７が、放電パルス
が一定間隔で発生していると判定し、更に、印加電圧が
部分放電開始電圧の１．５〜３倍のときの放電パルスの
位相が１倍のときの位相と変わりないと判定される。

【００４０】実施例４．部分放電発生の要因が、金属部
品上または絶縁部品上のフロート状態が変化している金
属異物であると判定する場合。位相測定回路５６が、部
分放電開始時の放電パルスの位相が電圧の波高値付近で
あり、電圧の正負の両サイクルで発生していると測定
し、かつ、パルス数測定回路５７が、放電パルスの発生
が散発的であると測定し、印加電圧が部分放電開始電圧
の１．５〜３倍のとき、放電パルスの位相が１倍のとき
と同位相であると判定される。

【００４１】実施例５．部分放電発生の要因が、絶縁部
品のクラック、ボイドである場合。位相測定回路５６
が、放電パルスの開始時位相が印加電圧の波高値付近で
あり、電圧の正負の半サイクルで発生し、かつ、印加電
圧が部分放電開始電圧の１．５〜３倍のとき、電圧上昇
側に発生していると判定する。

【００４２】実施例６．部分放電発生の要因が、電気的
接触部での接触不良である場合。位相測定回路５６が、
放電パルスの開始時位相が電流が最大となる付近で発生
していると判定し、かつ、パルス数測定回路５７が放電
パルスが不規則に多数発生していると測定する。なお、
実施例１〜６において、放電パルスの発生している位相
を測定する位相測定回路５６、放電パルスのパルス数を
測定するパルス数測定回路５７、放電パルスのレベルを
測定するレベル測定回路５８は全てを備えている必要は
必ずしもなく、例えば、そのうちの２つを備えておれ
ば、判定の精度は低下するもののそれなりの判定は可能
となる。

【００４３】実施の形態３．開閉装置の内部故障が絶縁
部品または金属部品とタンクなどとの間で地絡４１があ
る場合について説明する。地絡が発生しているときに
は、地絡箇所４０のアーク４１から電磁波が発生すると
ともに、そのアーク４１の高温により絶縁ガスが熱分解
して分解ガスを発生する。地絡箇所４０が絶縁部品の時
は絶縁部品も熱分解して分解ガスが発生する。このアー
クから放射される電磁波を４カ所の部分放電センサ２２
ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄで検出し、この信号を故障
位置判定回路３０で演算してアーク４１の３次元的位置
を知ることができる。

【００４４】前述の位置の演算方法について説明する。
部分放電発生箇所２５から放射される電磁波は、発生箇
所２５からの距離の近さに応じて、例えば、センサ２２
ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに、それぞれ時刻Ｔａ，Ｔ
ｂ，Ｔｃ，Ｔｄに到着する。各放電センサの位置は既知
で、かつ立体的に配置されているので、時刻Ｔａを基準
として、Ｔｂ−Ｔａ，Ｔｃ−Ｔａ，Ｔｄ−Ｔａを求め、
この時間差を基に各センサから発生箇所までの距離を求
める。位置が判定されると、次にアーク４１が生じた部
分の部品が絶縁部品であるか金属部品であるかを特定す
る。絶縁部品である場合、高温のアークにより絶縁部品
と絶縁ガスがともに熱分解して、絶縁材質各々の種類の
異なる分解ガスを発生する。従って絶縁部品分解ガスセ
ンサ４ｂと、絶縁ガス分解ガスセンサ４a が、ともに検
出されている場合はアークの位置が絶縁部品であると判
定する。金属部品である場合、絶縁ガスは熱で分解する
が、絶縁部品は分解ガスを発生しない。従って、絶縁ガ
ス分解ガスセンサ４a が分解ガスを検出し、絶縁部品分
解ガスセンサ４ｂが検出しない場合はアークの位置が金
属部品であると判定する。

【００４５】実施の形態４．導体接続部の接触不良が発
生している場合。この場合の放電パルスの形態は図４に
示すように、他の場合と比べて異なる特徴を示す。ま
た、接触不良による放電パルスは一般にレベルが低く、
これによって絶縁ガスが分解されることは少ないので、
ガス分解センサは何も信号を出力しない。従って、位相
測定回路５６の出力が、電流の最大となる付近（一般に
は電圧がゼロの付近である。）で発生していることを示
すとともに、パルス数測定回路５７が放電パルスが不規
則に多数発生していると測定する。そして、印加電圧を
放電開始電圧の１．５〜３倍に上げたとき、位相と放電
のレベルがほとんど変わらず、パルス数が増加するよう
であれば接触不良と判定する。

【００４６】実施の形態５．部分放電や地絡が発生して
おらず、絶縁ガスが経年的に劣化している場合について
説明する。この場合には、部分放電センサ２２ａ〜２２
ｄや圧力センサ２０が何らの信号を検知せず、絶縁ガス
分解ガスセンサ４ａや絶縁部品分解ガスセンサ４ｂが分
解ガスを検知する。この場合、絶縁ガスの入れ替え又は
気密不良の修理が必要となる可能性がある。通常、ガス
密封容器５の内部にはガス吸着剤が設けられており、絶
縁性能を劣化させる分解ガスや空気、水分などを吸着す
ることにより、内部のガス絶縁性能が維持されている。
従って正常な電流遮断時のアークの高温により発生した
分解ガスもガス吸着材に吸着されて絶縁ガスの性能が劣
化することはない。

【００４７】故障種別判定回路３３により、絶縁ガス分
解ガスセンサ４ａや絶縁部品分解ガスセンサ４ｂで測定
した分解ガス量のトレンドが減る傾向になく、かつ、分
解ガス量が所定値を越えたと判定された時に、絶縁ガス
の入れ替え及び内部点検が必要と判定する。また、酸素
センサ２７または水分センサ２６で測定した検出量のト
レンドが減る傾向でなく、かつ、検出量が所定値を越え
た場合にも絶縁ガスの入れ替え及び内部点検が必要と判
定する。

【００４８】そして、故障位置判定回路３０で判定され
た故障位置と、故障種別判定回路３３で判定された故障
種別と、部分放電要因判定回路３６で判定された部分放
電の要因は、図８に示すように、故障表示装置２に設け
られた画面に、装置のどの位置でどのような故障が、ど
のような要因により発生しているかをビジュアルに表示
される。

【００４９】

【発明の効果】この発明によるガス絶縁電気機器は、内
部で生じた放電による電磁波を検出する３個以上の部分
放電センサと、少なくとも３個の部分放電センサが検出
した電磁波の到着時間差をもとに放電の発生位置を演算
する故障位置判定回路を備えているので、分解するまで
もなく故障が発生した段階でその位置を知ることが出
来、保全性が向上する。

【００５０】また、ガス絶縁電気機器の内部の部品配置
に関する立体的位置情報と、故障位置判定回路が演算し
た故障位置から故障部品が絶縁部品か金属部品かを特定
する第１の故障部位判定回路を備えているので、分解す
るまでもなく故障が発生した段階でその位置および、故
障部品の種類を知ることが出来、保全性が向上する。

【００５１】また、絶縁ガス分解ガスセンサと絶縁部品
分解ガスセンサとを備え、故障発生時にその出力から故
障位置が絶縁物か金属かを判定する第２の故障部位判定
回路を備えているので、分解するまでもなく故障が発生
した段階でその位置および、故障部品の種類を知ること
が出来、保全性が向上する。

【００５２】また、放電の位相測定回路、パルス数測定
回路、レベル測定回路の内の少なくとも２つと、この回
路の出離欲の組み合わせから部分放発生要因判定する部
分放電発生要因判定回路とを備えたので、放電の発生要
因を知ることが出来、保全性が向上する。

【００５３】また、部分放電要因判定回路は、絶縁部品
のクラックか、金属異物か、絶縁物と設置金属間の地絡
かを判定するので、保全性が向上する。

【００５４】また、部分放電要因判定回路は、金属部品
のエッジか、金属異物か、導体接続部の接触不良かを判
定するので、保全性が向上する。

【００５５】また、部分放電要因判定回路は、絶縁ガス
の劣化の要因が、熱分解ガスの増加によるものか、絶縁
部品の熱分解ガスの混合による劣化か、空気または水の
混入による劣化であるかを判定するので、保全性が向上
する。

【００５６】この発明によるガス絶縁電気器の異常検出
方法は、部分放電センサが検出した電磁波の到着時間差
をもとに放電の発生位置を演算する手順を含むので、ガ
ス絶縁電気機器の保全性を向上させることができる。

【００５７】また、ガス絶縁電気機器内部の立体的位置
情報を備える手順と、この立体的位置情報から、故障部
品が絶縁部品か金属部品かを特定する手順とを含むので
ガス絶縁電気機器の保全性を向上させることができる。

【００５８】また、絶縁部品分解ガスセンサと絶縁ガス
分解ガスセンサの出力の有無により故障部品が絶縁部品
であるか金属部品であるか絶縁ガスであるかを判定する
手順を含むので、ガス絶縁電気機器の保全性を向上させ
ることができる。

【００５９】また、放電による電磁波の位相を測定する
手順、頻度を測定する手順、レベルを測定する手順の
内、少なくとも２つと、これらによって得た結果の組み
合わせにより故障の発生要因を判定する手順とを含むの
でガス絶縁電気機器の保全性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１のセンサ付きガス絶
縁開閉装置の構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態２のセンサ付きガス絶
縁開閉装置の構成図である。

【図３】 図２のガス絶縁開閉装置の部分放電要因判定
回路のブロック図である。

【図４】 部分放電パルスの要因別パターンを波形で説
明する図である。

【図５】 部分放電パルスの要因別パターンの特徴を説
明する図である。

【図６】 部分放電の要因判定法をまとめた図である。

【図７】 部分放電の要因判定法をパターン別にまとめ
た図である。

【図８】 この発明の実施の形態２の故障表示装置の表
示内容を説明する図である。

【図９】 従来のセンサ付きガス絶縁開閉装置の構成図
である。

【符号の説明】

１ 信号回路、 ２ 故障表示装置、 ３ 状態モ
ニター信号、４ ガスセンサ、 ４ａ 絶縁ガス分解セ
ンサ、４ｂ 絶縁部品分解ガスセンサ、 ５ ガス密封
容器、１３ ガスセンサ出力信号、 ２０ 圧力セン
サ、２２ａ〜２２ｄ 部分放電センサ（放電センサ）、
２６ 水分センサ、２７ 酸素センサ、 ３０ 故障
位置判定回路、 ３３ 故障種別判定回路３６ 部分放
電要因判定回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G015 AA09 CA01 2G033 AA00 AB01 AB07 AC05 AC08 AD18 AE04 AE07 AF02 AG11 AG12 5G017 EE02 5G028 GG16 GG21 5G365 DN04 DN05

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体を収納するとともに、この導体を絶
   縁する絶縁ガスが密封されたガス密封容器、前記ガス密
   封容器の内部に配置され前記ガス密封容器の内部で発生
   した放電により生じた電磁波を検出する３個以上の放電
   センサ、 前記３個以上の放電センサの内の少なくとも３個が検出
   した前記電磁波の検出時刻差をもとに前記放電の発生位
   置を演算する故障位置判定回路を備えたことを特徴とす
   るガス絶縁電気機器。
2. 【請求項２】 導体を収納するとともに、この導体を絶
   縁する絶縁ガスが密封されたガス密封容器、前記ガス密
   封容器の内部に配置され前記ガス密封容器の内部で発生
   した放電により生じた電磁波を検出する３個以上の放電
   センサ、前記３個以上の放電センサの内の少なくとも３
   個が検出した前記電磁波の検出時刻差をもとに前記電磁
   波の発生位置を演算する故障位置判定回路、 前記ガス密封容器内の各位置に存在する部品が絶縁部品
   であるか金属部品であるかを示す立体的位置情報を記憶
   した記憶回路、 前記故障位置判定回路が演算した前記電磁波の発生位置
   と前記立体的位置情報から、故障部品が絶縁部品か金属
   部品かを特定する第１の故障部位判定回路を備えたこと
   を特徴とするガス絶縁電気機器。
3. 【請求項３】 導体を収納するとともに、この導体を絶
   縁する絶縁ガスが密封されたガス密封容器、前記ガス密
   封容器の内部に配置され前記ガス密封容器の内部で発生
   した放電により生じた電磁波を検出する３個以上の放電
   センサ、前記３個以上の放電センサの内の少なくとも３
   個が検出した前記電磁波の検出時刻差をもとに前記電磁
   波の発生位置を演算する故障位置判定回路、 前記ガス密封容器内の有機性素材で構成された絶縁部品
   が熱分解して発生した絶縁部品分解ガスを検出する絶縁
   部品分解ガスセンサ、 前記絶縁ガスが熱分解して発生した絶縁ガス分解ガスを
   検出する絶縁ガス分解ガスセンサ、 前記絶縁部品分解ガスセンサの出力の有無と、前記絶縁
   ガス分解ガスセンサの出力の有無とにより故障部品が絶
   縁部品であるか金属部品であるか前記絶縁ガスであるか
   を判定する第２の故障部位判定回路を備えたことを特徴
   とするガス絶縁電気機器。
4. 【請求項４】 放電センサが検出した放電による電磁波
   の信号の位相を、導体に印加された電圧の位相を基準に
   測定する位相測定回路、前記電磁波の信号の頻度を測定
   するパルス数測定回路、前記電磁波の信号のレベルを測
   定するレベル測定回路のうちの少なくとも２つの回路
   と、 前記少なくとも２つの回路の出力結果の組み合わせによ
   り、前記放電の発生要因を判定する部分放電要因判定回
   路とを備えたことを特徴とする請求項３記載のガス絶縁
   電気機器。
5. 【請求項５】 部分放電要因判定回路は、故障部品が絶
   縁部品である場合、放電が前記絶縁部品のクラックに起
   因するものか、前記絶縁部品上に存在する金属異物に起
   因するものか、前記絶縁部品と接地金属間で生じた地絡
   であるかを判定する故障種別判定回路を備えたことを特
   徴とする請求項４記載のガス絶縁電気機器。
6. 【請求項６】 部分放電要因判定回路は、故障部品が金
   属部品である場合、放電が前記金属部品のエッジに起因
   するものか、前記金属部品上に存在する金属異物に起因
   するものか、導体接続部の接触不良に起因するものか、
   前記金属部品と接地金属間で生じた地絡であるかを判定
   する故障種別判定回路を備えたことを特徴とする請求項
   ４記載のガス絶縁電気機器。
7. 【請求項７】 部分放電要因判定回路は、故障部品が絶
   縁ガスである場合、前記絶縁ガスの劣化の要因が、熱分
   解ガスの増加によるものか、絶縁部品の熱分解ガスの混
   合による劣化か、空気又は水分の混入による劣化である
   かを判定するものであることを特徴とする請求項４記載
   のガス絶縁電気機器。
8. 【請求項８】 電磁波を検出する３個以上の放電センサ
   をガス絶縁電気機器のガス密封容器内に配置する手順
   と、 前記３個以上の放電センサの少なくとも３個が検出した
   前記電磁波の検出時刻差をもとに前記放電の発生位置を
   演算する手順とを含むことを特徴とするガス絶縁電気機
   器の異常検出方法。
9. 【請求項９】 ガス密封容器内の各位置に存在する部品
   が絶縁部品であるか金属部品であるかを示す立体的位置
   情報を記憶する手順と、演算して得た放電の発生位置と
   前記立体的位置情報から、故障部品が絶縁部品か金属部
   品かを特定する手順とを含むことを特徴とする請求項８
   に記載のガス絶縁電気機器の異常検出方法。
10. 【請求項１０】 ガス密封容器内の有機性素材で構成さ
    れた絶縁部品が熱分解により発生する絶縁部品分解ガス
    を検出する絶縁部品分解ガスセンサと、絶縁ガスが熱分
    解により発生する絶縁ガス分解ガスを検出する絶縁ガス
    分解ガスセンサとを前記ガス密封容器内に配置する手順
    と、 前記絶縁部品分解ガスセンサの出力の有無と前記絶縁ガ
    ス分解ガスセンサの出力の有無とにより、故障部品が絶
    縁部品であるか金属部品であるか前記絶縁ガスであるか
    を判定する手順とを含むことを特徴とする請求項８記載
    のガス絶縁電気機器の異常検出方法。
11. 【請求項１１】 放電センサが検出した電磁波の信号の
    位相を導体に印加された電圧の位相を基準に測定する手
    順と、 前記電磁波の信号の頻度を測定する手順と、 前記電磁波の信号のレベルを測定する手順のうちの少な
    くとも２つの手順と、前記少なくとも２つの手順によっ
    て得た結果の組み合わせにより故障の発生要因を判定す
    る手順とを含むことを特徴とする請求項９記載のガス絶
    縁電気機器の異常検出方法。