JP2004037135A

JP2004037135A - 油中溶存ガス監視装置および油中溶存ガス監視方法

Info

Publication number: JP2004037135A
Application number: JP2002191677A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Kondo; 近藤　大輔
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】油の監視作業の後に油を大気と接触させることなく油入機器内に返送可能な油中溶存ガス監視装置および油中溶存ガス監視方法を提供すること。
【解決手段】非ベローズ型のガス抽出室３は、油送ポンプ１３を有する第一管路１１１と第二管路１１２とを介して油入機器１内と気密に接続されている。抽出ガス収容室４は、ガス抽出室３から切り離して設けられ、両室３，４は、開閉弁１５を介して気密に接続されている。ガス抽出工程においては、開閉弁１５を開いて被試験油で満杯とされたガス抽出室３と真空に保持された抽出ガス収容室４とを連通状態とし、ガス抽出後は開閉弁１５を閉じて両室３，４間を遮断し、被試験油は大気と接触することなく油入機器１内に返送される。抽出ガス収容室４内の抽出ガスは、大気と混合された状態でガス分析装置６にて分析される。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油中溶存ガス監視装置および監視方法に関し、詳しくは、変圧器、リアクトルなどの油入機器内に満たされた電気絶縁油中の溶存ガスの監視に好適な監視装置および監視方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油入機器内の電気絶縁層は、例えば電気絶縁油で含浸された電気絶縁紙で形成され、さらに上記電気絶縁層を大気から遮断するために、油入機器内は電気絶縁油で満たされている。かかる状態下にあっても油入機器を長期にわたって稼動する間に、電気絶縁層および電気絶縁油は、それらの中に僅かに存在する酸素による酸化により化学的に劣化して、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、低分子の各種炭化水素類などのガスを発生し、発生したガスは油入機器内を満す電気絶縁油中に溶解する。
【０００３】
かかる現象に着目して、電気絶縁油中に溶解した上記ガスの成分や溶解量を経時的に測定して油入機器の劣化度や異常の有無を監視することが従来からなされており、そのための油中溶存ガスの測定装置も提案されてきている。以下、従来技術並びに本発明に就き説明するが、説明の順位の早い図に示された部位と同じ部位が後続の図に示される場合には、互いに同じ符号を付して後続の図では説明を省略する。
【０００４】
図３および図４は、特開平３−７８９２４号公報に開示された油中溶存ガスの監視装置を説明する概略構造説明図であって、１は油入機器、２は油入機器１内に満たされた電気絶縁油、３はガス抽出室、９１はガス抽出室３の容積を可変とするためのベローズ、１０はベローズ９１を上下するための駆動用モータ、５は油緩衝容器、２０はフロートスイッチ、６はガス分析装置、１１および１２は三方切換弁、１５、１６、１８、および１９はいずれも開閉弁、１３は油送ポンプである。油入機器１とガス抽出室３とは、開閉弁（この場合は三方切換弁）１１および油送ポンプ１３を有する管路１１１と開閉弁（この場合は三方切換弁）１２を有する管路１１２とで接続されており、また上記の両管路は、両開閉弁１１、１２を接続するバイパス管路１１３にて接続されている。
【０００５】
つぎに上記従来技術の動作に就き説明すると、図３の状態、即ちベローズ９１が最上部に位置してガス抽出室３の容積が最小の状態において油送ポンプ１３を駆動して電気絶縁油２を油入機器１とガス抽出室３との間で矢印Ａの方向に循環させて油入機器１内の電気絶縁油２をガス抽出室３内に取り込む。ついで三方切換弁１１、１２の切換えと駆動用モータ１０の駆動とにより図４の状態にもたらす。即ち図４の状態では、電気絶縁油２は、油送ポンプ１３によりガス抽出室３、管路１１１、管路１１２、およびバイパス管路１１３の間で矢印Ｂの方向に循環しており、且つベローズ９１は、駆動用モータ１０により最下部まで引き下げられてガス抽出室３の容積が最大の状態とされてガス抽出室３内は真空とされている。電気絶縁油２は、上記の循環により良好に攪拌されるので、油中溶存ガスは真空中に放出されガス抽出される。
【０００６】
ガス抽出後、開閉弁１５、１６、および１８を開いてガス抽出室３内に大気を取り込んでガス抽出室３内を静圧とし、開閉弁１８を閉じ、開閉弁１９を開いてからフロートスイッチ２０により油緩衝容器５内の油面が所定の位置になるまで駆動用モータ１０によりベローズ９１を上方に移動させる。これによって抽出ガスと大気との混合ガスは、ガス分析装置６に送られてガス分析される。
【０００７】
ところで、上記特開平３−７８９２４号公報に開示された油中溶存ガスの監視装置は、ベローズ９１および駆動用モータ１０を使用するものであるので、つぎに述べる致命的な欠点がある。即ち、変圧器やリアクトルなどに限らず、油入機器は長期にわたって稼動されるものであり、また当該油入機器を可及的安定に維持するために油中溶存ガスの監視は、高頻度での実施が要求される。しかしながらベローズ９１は、高頻度での監視のために機械的に繰り返し伸縮されるので、比較的短期間のうちに破損する問題がある。加えてベローズ９１の上下には大きな力が要るので、駆動用モータ１０としては、大きな駆動トルクを有する高重量で高価な大容量ものが必要であり、またさらにベローズ９１自体も形状的に複雑なものであるので、高価であって入手に時間を要する、などの問題もある。
【０００８】
図５は、特開平２−６０４１５号公報に開示された油中溶存ガスの監視装置を説明する概略構造説明図であって、３１はガス抽出室３内のガス空間、７はフィルター、９２はガス抽出室３内の油を攪拌するための攪拌装置、１４は開閉弁、１７は真空ポンプである。
【０００９】
つぎに上記従来技術の動作に就き説明すると、油入機器１内の電気絶縁油２の監視に際しては、開閉弁１１、１２、１４、１６、および１８を閉じ、開閉弁１５を開き真空ポンプ１７を稼動させてガス抽出室３内を真空にする。ついで開閉弁１５を閉じ、開閉弁１１、１２、１４を開き、油送ポンプ１３を駆動して油入機器１内の電気絶縁油２の一定量をガス抽出室３内に供給し、開閉弁１１、１２、１４を閉じる。つぎに駆動用モータ１０により攪拌装置９２を駆動してガス抽出室３内の電気絶縁油２を攪拌してガスを抽出する。ガス空間３１に集められた抽出ガスは、エアーポンプ８を駆動することにより、フィルター７、ガス分析装置６、および開閉弁１８を経由してガス空間３１に帰還するように循環され、ガス分析装置６を経由する際にガス分析される。この監視作業の後は、開閉弁１８（この場合は三方切換弁）を大気側に開いてガス抽出室３内に大気を導入し、ガス抽出室３内の電気絶縁油２は、油入機器１に返送されるか、または外部に放棄される。
【００１０】
ところで、上記特開平２−６０４１５号に開示された油中溶存ガスの監視装置では、抽出ガスについてのガス分析は真空あるいは減圧下でなされるので、多くの制約を受けざるを得ない。また監視後の電気絶縁油２は、大気と接触した状態で油入機器１に返送されるので、大気と接触することにより或る程度大気を溶解し、溶解大気を油入機器１内に持ち込み、機器１内の電気絶縁紙や電気絶縁油２の酸化劣化を助長する忌むべき問題がある。一方、監視後の電気絶縁油２を外部に放棄する場合には、前記したように高頻度で行われる監視の度の放棄により電気絶縁油２の量が逓減して、一定期間毎に手数のかかるそれの補充作業が必要となる問題もある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における如上の問題を解消するためになされたものであって、問題の多いベローズを使用することなく、しかも油の監視作業の後に当該油を大気と接触させることなく油入機器内に返送可能な油中溶存ガスの監視装置および監視方法を提供することを課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る油中溶存ガス監視装置は、油入機器内の油中に溶存するガスを抽出するガス抽出室、上記油入機器内の油を上記ガス抽出室に移送するための第一管路、上記ガス抽出室内の油を上記油入機器に返送するための第二管路、上記第一管路または上記第二管路に設けられた油送ポンプ、上記第一管路および上記第二管路に設けられた第一開閉弁、上記ガス抽出室内の油を攪拌する油攪拌装置、上記ガス抽出室に第二開閉弁を介して接続された抽出ガス収容室、上記抽出ガス収容室内を脱気する真空ポンプ、および上記抽出ガスを分析するガス分析装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項２に係る油中溶存ガス監視装置は、請求項１において、上記ガス抽出室の上部は、上記抽出ガスが上記抽出ガス収容室に移行し易いようにその水平方向の断面積が上記第二開閉弁に向かって逓減していることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項３に係る油中溶存ガス監視装置は、請求項１において、上記油攪拌装置は、マグネチックスタラであることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項４に係る油中溶存ガス監視装置は、請求項１において、上記抽出ガス収容室は、上記抽出ガス収容室内に大気を導入する第三開閉弁を有し、上記ガス分析装置は、上記抽出ガスと大気との混合ガスを対象にガス分析が可能であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項５に係る油中溶存ガス監視方法は、請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の油中溶存ガス監視装置を用い、上記ガス抽出室内、上記第一管路内、および上記第二管路内が油で満たされた状態において、上記第一開閉弁を開き、上記第二開閉弁を閉じ、上記油送ポンプを駆動して上記油入機器内の油を上記ガス抽出室に移送する第一工程、上記第二開閉弁を閉じたままで上記第三開閉弁を閉じ、上記真空ポンプを駆動して上記抽出ガス収容室内を脱気する第二工程、上記抽出ガス収容室内を上記真空ポンプから孤立させた状態とし、上記第一開閉弁を閉じ、上記第二開閉弁を開き、且つ上記油攪拌装置を駆動して上記ガス抽出室内の油から溶存ガスを抽出する第三工程、上記第二開閉弁を閉じ、上記第三開閉弁を開いて上記抽出ガス収容室内に大気を導入し、上記抽出ガスと大気との混合ガスを対象に上記ガス分析装置によりガス分析する第四工程を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１および図２は、本発明の油中溶存ガス監視装置における実施の形態１を説明する概略構造説明図である。図１および図２において、１１１は第一管路、１１２は第二管路、１１および１２はいずれも前記第一開閉弁の一例としての開閉弁、１５は前記第二開閉弁の一例としての開閉弁、１８は前記第三開閉弁の一例としての開閉弁（三方切換弁）、４は抽出ガス収容室、９３は前記油攪拌装置の一例としてのマグネチックスタラ（磁石を樹脂で被覆したもの）、１０は磁力によりマグネチックスタラ９３を回転させる駆動用モータ、２１はドレインバルブ、２２はドレインである。
【００１８】
ガス抽出室３は、マグネチックスタラ９３が磁力により回転可能とする非金属性材料にて形成されており、またその上部は、図１および図２に図示する通り、ガス抽出室２内の電気絶縁油２から抽出された抽出ガスが抽出ガス収容室４に移行し易いように、即ちガス抽出室３内に留まらないように、その上部の水平方向の断面積が漸次小さくなっている。換言すると、当該上部は開閉弁１５に向かう途中までは首状に細くなっている。なお本発明においてガス抽出室３の上部は、要は抽出ガスがガス抽出室２内に留まらないで抽出ガス収容室４に移行し得る形状であればよく、図１および図２に図示する形状はその一例に過ぎない。上記の非金属性材料として、例えばガラス、アクリル樹脂あるいはその他の透明材を採用すると、抽出ガスがガス抽出室３から円滑に抽出ガス収容室４に移行したか否かを目視確認できる利点もある。ガス抽出室３内の下部には、マグネチックスタラ９３が駆動用モータ１０の回転中心から大きくずれないようにガイド（図示せず）が設けられている。
【００１９】
ガス抽出室３と抽出ガス収容室４とは開閉弁１５を有するガス管により、抽出ガス収容室４と真空ポンプ１７とは開閉弁１６を有するガス管により、また真空ポンプ１７とガス分析装置６とは開閉弁１８を有するガス管により、それぞれ気密に接続されている。抽出ガス収容室４には、電気絶縁油２が溜まらないようにドレインバルブ２１とドレイン２２が設けられている。
【００２０】
つぎに実施の形態１の監視装置の動作および監視方法に就き説明すると、ガス抽出室３内の全部は、通常は常に油入機器１内から取り出された一部の電気絶縁油２で満たされた状態におかれており、油入機器１内の電気絶縁油２の監視作業に際しては、その第一工程において油入機器１内の電気絶縁油２をガス抽出室３に移送する。この移送作業は、具体的には開閉弁１１、１２を開き、開閉弁１５を閉じ、油送ポンプ１３を駆動してガス抽出室３内の油の全体が監視着手時点での油入機器１内の電気絶縁油２と実質的に１００％置換されるまで循環させることにより達成される。
【００２１】
第二工程では、開閉弁１５を閉じたままで開閉弁１８およびドレインバルブ２１を閉じ、開閉弁１６を開き真空ポンプ１７を駆動して抽出ガス収容室４内を脱気する。第三工程では、開閉弁１６を閉じて抽出ガス収容室４内を真空ポンプ１７から孤立させた状態とし、開閉弁１１、１２を閉じ、開閉弁１５を開き、且つ駆動用モータ１０を駆動してマグネチックスタラ９３を回転させる。かくするとガス抽出室３内の電気絶縁油２は真空下に曝されるので、図２に図示するように油中溶存ガスが抽出され、開閉弁１５を通過して抽出ガス収容室４内に収容される。その際、ガス抽出室３の上部は前記したように開閉弁１５に向かって漸次細くなっているので、抽出ガスはガス抽出室３内に留まることなく抽出ガス収容室４内に移行する。第四工程では、先ず開閉弁１５を閉じてガス抽出室３と抽出ガス収容室４との連通を遮断し、開閉弁１８開いて抽出ガス収容室４内に大気を導入して静圧とし、上記抽出ガスと大気との混合ガスがガス分析装置６によりガス分析される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る油中溶存ガス監視装置は、以上説明したように、油入機器内の油中に溶存するガスを抽出するガス抽出室、上記油入機器内の油を上記ガス抽出室に移送するための第一管路、上記ガス抽出室内の油を上記油入機器に返送するための第二管路、上記第一管路または上記第二管路に設けられた油送ポンプ、上記第一管路および上記第二管路に設けられた第一開閉弁、上記ガス抽出室内の油を攪拌する油攪拌装置、上記ガス抽出室に第二開閉弁を介して接続された抽出ガス収容室、上記抽出ガス収容室内を脱気する真空ポンプ、および上記抽出ガスを分析するガス分析装置を備えたものであって、上記抽出ガス収容室を上記ガス抽出室から切り離し、上記両室間を第二開閉弁を介して接続されている。しかして油中溶存ガスの監視作業のために油入機器内からガス抽出室内に供給された被試験油は、第二開閉弁を適宜開閉することにより、上記監視作業の開始から終了まで、さらには終了後においても、大気と全く接触することなく油入機器内に返送可能であり、あるいは次回の監視作業までの間はガス抽出室内に留め置かれる。よって従来技術におけるように、油中溶存ガス監視作業を通じて大気が油入機器内に入り込む問題がない。またベローズを使用せず、よってベローズを使用した際の前記した諸問題もないので、本発明の油中溶存ガス監視装置は、従来装置より小型化、軽量化、低コスト化が可能であり、しかも長寿命である。
【００２３】
また上記ガス抽出室の上部は、上記抽出ガスが上記抽出ガス収容室に移行し易いようにその水平方向の断面積が上記第二開閉弁に向かって逓減しているので、抽出ガスはガス抽出室内に留まることなく抽出ガス収容室内に円滑に移行できる。
【００２４】
また上記油攪拌装置は、マグネチックスタラであるので、ガス抽出室の側壁あるいは底壁を貫通して油攪拌装置を設ける場合より、ガス抽出室内を気密に保持し易い。
【００２５】
また上記抽出ガス収容室は、上記抽出ガス収容室内に大気を導入する第三開閉弁を有し、上記ガス分析装置は、上記抽出ガスと大気との混合ガスを対象にガス分析が可能であると、真空下あるいは減圧下でのガス分析と比較してガス分析装置の構造並びにガス分析技術が簡単となる。
【００２６】
本発明の請求項５に係る油中溶存ガス監視方法は、以上説明したように、請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の油中溶存ガス監視装置を用い、上記ガス抽出室内、上記第一管路内、および上記第二管路内が油で満たされた状態において、上記第一開閉弁を開き、上記第二開閉弁を閉じ、上記油送ポンプを駆動して上記油入機器内の油を上記ガス抽出室に移送する第一工程、上記第二開閉弁を閉じたままで上記第三開閉弁を閉じ、上記真空ポンプを駆動して上記抽出ガス収容室内を脱気する第二工程、上記抽出ガス収容室内を上記真空ポンプから孤立させた状態とし、上記第一開閉弁を閉じ、上記第二開閉弁を開き、且つ上記油攪拌装置を駆動して上記ガス抽出室内の油から溶存ガスを抽出する第三工程、上記第三開閉弁を開いて上記抽出ガス収容室内に大気を導入し、上記抽出ガスと大気との混合ガスを対象に上記ガス分析装置によりガス分析する第四工程を含むものであるので、本発明の油中溶存ガス監視装置と同じ効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油中溶存ガス監視装置における実施の形態１を説明する概略構造説明図。
【図２】本発明の油中溶存ガス監視装置における実施の形態１を説明する他の概略構造説明図。
【図３】従来の油中溶存ガス監視装置の概略構造説明図。
【図４】従来の油中溶存ガス監視装置の他の概略構造説明図。
【図５】他の従来の油中溶存ガス監視装置の概略構造説明図。
【符号の説明】
１　油入機器、１１１　第一管路、１１２　第二管路、１１、１２　開閉弁、１３　油送ポンプ、１５　開閉弁、１８　開閉弁、３　ガス抽出室、
４　抽出ガス収容室、６　ガス分析装置、１０　駆動用モータ、
１７　真空ポンプ、２１　ドレインバルブ、２２　ドレイン、
９３　マグネチックスタラ。

Claims

油入機器内の油中に溶存するガスを抽出するガス抽出室、上記油入機器内の油を上記ガス抽出室に移送するための第一管路、上記ガス抽出室内の油を上記油入機器に返送するための第二管路、上記第一管路または上記第二管路に設けられた油送ポンプ、上記第一管路および上記第二管路に設けられた第一開閉弁、上記ガス抽出室内の油を攪拌する油攪拌装置、上記ガス抽出室に第二開閉弁を介して接続された抽出ガス収容室、上記抽出ガス収容室内を脱気する真空ポンプ、および上記抽出ガスを分析するガス分析装置を備えたことを特徴とする油中溶存ガス監視装置。
上記ガス抽出室の上部は、上記抽出ガスが上記抽出ガス収容室に移行し易いようにその水平方向の断面積が上記第二開閉弁に向かって逓減していることを特徴とする請求項１記載の油中溶存ガス監視装置。
上記油攪拌装置は、マグネチックスタラであることを特徴とする請求項１記載の油中溶存ガス監視装置。
上記抽出ガス収容室は、上記抽出ガス収容室内に大気を導入する第三開閉弁を有し、上記ガス分析装置は、上記抽出ガスと大気との混合ガスを対象にガス分析が可能であることを特徴とする請求項１記載の油中溶存ガス監視装置。
請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の油中溶存ガス監視装置を用い、上記ガス抽出室内、上記第一管路内、および上記第二管路内が油で満たされた状態において、上記第一開閉弁を開き、上記第二開閉弁を閉じ、上記油送ポンプを駆動して上記油入機器内の油を上記ガス抽出室に移送する第一工程、上記第二開閉弁を閉じたままで上記第三開閉弁を閉じ、上記真空ポンプを駆動して上記抽出ガス収容室内を脱気する第二工程、上記抽出ガス収容室内を上記真空ポンプから孤立させた状態とし、上記第一開閉弁を閉じ、上記第二開閉弁を開き、且つ上記油攪拌装置を駆動して上記ガス抽出室内の油から溶存ガスを抽出する第三工程、上記第二開閉弁を閉じ、上記第三開閉弁を開いて上記抽出ガス収容室内に大気を導入し、上記抽出ガスと大気との混合ガスを対象に上記ガス分析装置によりガス分析する第四工程を含むことを特徴とする油中溶存ガス監視方法。