JP2004229446A

JP2004229446A - 碍子汚損検出方法

Info

Publication number: JP2004229446A
Application number: JP2003016359A
Authority: JP
Inventors: Hideto Oki; 秀人大木; Hirokazu Takei; 弘和武井
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-24
Also published as: JP4186630B2

Abstract

【課題】碍子表面の漏れ電流値、気温及び湿度から碍子の汚損量を検出する方法において、周囲環境に変化があった場合でも、碍子汚損量を正確に検出する。
【解決手段】碍子１の温度は、熱容量により、周囲温度に対して時間的遅れが生じる。また、汚損物質１３からの水分の吸排気がある。これらにより、碍子表面の相対湿度は、周囲湿度に対して時間的遅れが生じる。碍子の表面湿度、温度、漏れ電流から汚損量を計算することにより、正確に汚損量の検出をすることができる。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、碍子表面の汚損量を検出する方法に関する。
本発明は、特に、碍子表面に流れる漏れ電流値、温度及び湿度を用いて碍子の汚損量を計算により求める碍子汚損検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
碍子は、発変電設備などに設置され、高電圧が印加されたケーブルを支持する。発変電設備が塩害地区にある場合、碍子表面に塩分が付着して碍子が汚損されていく。碍子の汚損が進行すると、碍子表面に部分放電が発生し、地絡事故に至ることもある。このような事故を防止するために、碍子汚損測定方法が使用されている。
【０００３】
従来の碍子汚損測定方法の一つとして、碍子表面を流れる漏れ電流、温度及び湿度から、計算手段により碍子汚損量を計算する方法がある。計算した汚損量が所定値を超えると、碍子の洗浄を行い、汚損物質を洗い流す。これにより、碍子における事故の発生を防止することができる。
この碍子の洗浄を適当なタイミングで行うために、碍子の汚損量を正確に検出する必要がある。
【０００４】
碍子表面を流れる漏れ電流は、汚損量が一定であっても、温度、湿度により変化をする。したがって、汚損量を正確に測定するために、温度及び湿度を測定し、これらの測定値により漏れ電流値を汚損量に換算している。この方法によれば、碍子周辺の気象条件に影響されずに、正確に碍子表面の汚損量を測定でき、碍子洗浄のタイミングを正確に把握することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図１は、碍子汚損量と温度と漏れ電流との関係を示し、図２は、碍子汚損量と湿度と漏れ電流との関係を示す。
各図は、碍子汚損量をパラメータとして、温度と漏れ電流の関係及び、湿度と漏れ電流の関係を示している。図から、汚損量が一定であっても、温度、湿度が変化をすると漏れ電流が変化することが分かる。また、汚損量が変化をすると、温度と漏れ電流の関係及び湿度と漏れ電流の関係が変化することを示している。さらに、汚損量が一定の場合は、温度と漏れ電流との関係及び湿度と漏れ電流の関係が所定の関係になることを示している。
【０００６】
従来の碍子汚損検出方法においては、温度Ｔ０において漏れ電流ｉ０を測定すると、図１の関係を用いて、温度１８°Ｃの漏れ電流値ｉ１８に補正をする。
また、湿度がＨ０であれば、図２の関係を用いて、漏れ電流ｉ０を湿度８０％の漏れ電流ｉ８０に補正をする。このとき、漏れ電流ｉ０として、温度１８°Ｃで補正した漏れ電流ｉ１８を用いれば、温度１８°Ｃ、湿度８０％で補正した基準漏れ電流が得られる。
【０００７】
図３に、基準漏れ電流と汚損量の関係を示す。上記のようにして基準漏れ電流を求めれば、図３の関係から碍子１の汚損量が求められる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２３１１１９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、碍子汚損量が一定であれば、湿度と漏れ電流値との関係は一定になるはずである。ところが、試験を行った結果、湿度と碍子汚損量との関係が一定にならない場合があることが判明した。
図４は、試験結果による周囲湿度と漏れ電流との関係を示す。この試験は、碍子への課電電圧を一定に保ち、碍子周囲の相対湿度と、碍子表面に流れる漏れ電流（１８°Ｃ換算漏れ電流値）を、数日間実測したものである。
【００１０】
今回の試験は、数日の測定で、碍子汚損量には変化が少ない状態にある。また、課電電圧が一定であるから、電圧変動による漏れ電流の変化はない状態にある。しかるに、実際には、図４に示すように、相対湿度が変化をしたときに、漏れ電流が一定の関係で変化をしていない。したがって、測定した相対湿度と漏れ電流から汚損量を求めるだけでは、高い検出精度が得られないことになる。
【００１１】
図４に示す誤差は、漏れ電流値を碍子汚損量に換算する際に、湿度として周囲湿度を用いることにより発生することが判明した。
碍子表面の温度及び湿度は、周囲温度及び周囲湿度の変化に対して時間的遅れをもって変化をする。このため、周囲温度及び周囲湿度が変化をすると、碍子表面に付着した汚損物質を囲む局所空間の温度及び湿度と周囲温度及び周囲湿度とに差が発生する。
【００１２】
碍子表面に流れる漏れ電流は、碍子表面の温度及び湿度により決定される。したがって、周囲温度及び周囲湿度をそのまま汚損量の換算処理に用いたのでは、時間的遅れによる誤差が生じることになる。
本発明は、漏れ電流値、温度及び湿度から碍子表面の汚損量を求める碍子汚損検出方法において、周囲環境に変化がある場合でも、碍子汚損量を正確に検出できるようにすることを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものである。本発明においては、碍子表面に流れる漏れ電流値及び温度を測定し、前記碍子表面の湿度を求める。そして、これら漏れ電流、温度及び湿度から碍子表面の汚損量を計算により求める。
本発明によれば、碍子表面の湿度を直接用いて碍子汚損量を計算するため、碍子表面の湿度と周囲湿度とに差が生じても、正確に碍子汚損量を検出することができる。
【００１４】
碍子表面の湿度は周囲湿度を測定し、所定の時定数で遅らせる計算をすることにより求めることができる。
また、前記所定の時定数を被検出碍子に固有な値を用いることにより、更に正確に汚損量を検出することができる。
【００１５】
なお、温度についても、碍子表面温度と周囲温度との間に時間的遅れが生じるが、これによる影響は、湿度の時間遅れによる影響に比べて少ないので、無視をすることができる。しかし、温度についても時間遅れを考慮することにより、更に検出精度を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図を用いて説明する。
図５は、碍子汚損検出方法を実施する装置の構成を示す。
碍子１が電力機器１５に取り付けられ、ケーブル１６を支持する。碍子１の取り付け基部に漏れ電流センサ２が接続される。漏れ電流センサ２は、碍子１表面に流れる漏れ電流ｉを測定する。
【００１７】
碍子１の周囲温度を測定する温度センサ３と周囲湿度を測定する湿度センサ４が設けられる。
漏れ電流センサ２、温度センサ３、湿度センサ４の出力信号が碍子汚損検出装置５に入力される。
【００１８】
碍子汚損検出装置５においては、各入力信号は、Ａ／Ｄ変換器６によりディジタル信号に変換され、ＣＰＵ７に入力される。
ＣＰＵ７では、各ディジタル信号が、ディジタルフィルタ８により時間的に遅らされて計算手段９に入力される。
なお、ディジタルフィルタ８については、一部又は全部を省略可能である。このディジタルフィルタ８の詳細については、特願２００２−２５５６６２号で説明がされている。
【００１９】
計算手段９においては、測定した漏れ電流、周囲温度、周囲湿度を用いて、碍子１表面の汚損量を計算する。
計算手段９により計算された汚損量は、出力部１０に出力される。出力部１０は、ディスプレイ、プリンタなどで構成することができる。また、汚損量がしきい値を超えたときに、外部に警報を出すためのリレー接点でも良い。
【００２０】
計算手段９による汚損量の計算方法について説明をする。
汚損量の計算は、所定の時間間隔で実行される。
最初に、測定した漏れ電流値を、測定した周囲温度により、図１の関係を用いて、温度１８°Ｃの漏れ電流値に補正をする。
【００２１】
次に、補正漏れ電流値を、湿度により、図２の関係を用いて、碍子汚損量に換算する。
なお、碍子汚損量の計算方法としては、上記の例に限るものではなく、そのほかの任意の方法を使用できる。
【００２２】
本例の特徴は、湿度として、測定した周囲湿度（相対湿度）ではなく、以下の計算により得た湿度（計算湿度）を用いる点にある。
計算湿度Ｈｓ（ｎ）は次式により得られる。
Ｈｓ（ｎ）＝Ｈｓ（ｎ−１）＋ΔＨ×（１−ｅ^{（−１／ｔ）}）
【００２３】
ここで、Ｈｓ（ｎ−１）は、前回（ｎ−１時）の時点での計算により得た計算湿度である。ΔＨは、今回（ｎ時）の測定により得た湿度Ｈ（ｎ）と前回の計算により得た計算湿度Ｈｓ（ｎ−１）との差（Ｈ（ｎ）−Ｈｓ（ｎ−１））である。ｔは、固有時定数で、碍子１の種類、形状、及び上記の計算をする時間間隔などにより決まる値であり、碍子１ごとに実験又は計算により求めることができる。
【００２４】
図６を用いて、計算湿度Ｈｓ（ｎ）を用いる理由を説明する。
碍子１が熱容量を持つため、碍子１の表面温度は、周囲温度に対して時間的に遅れた温度となる。このため、周囲温度に変化が生じると、同一時刻における碍子表面の局所空間１１の温度Ｔ１と周囲空間１２の温度Ｔ２には差が生じることになる。
ここで、碍子表面の局所空間１１と周囲空間１２の水蒸気圧が一定と仮定すると、局所空間１１の相対湿度Ｈ１と周囲空間１２の相対湿度Ｈ２は異なることになる。
【００２５】
また碍子１の汚損が進むと、碍子表面に塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなどの汚損物質１３が付着する。汚損物質１３が空間の水分を吸排水することによっても、局所空間１１の相対湿度Ｈ１と周囲空間１２の相対湿度Ｈ２との間に時間的遅れが生じる。
上記式により計算湿度Ｈｓ（ｎ）を求めることにより、上記各相対湿度の時間的遅れの要素を加味することができ、現時点の碍子表面の相対湿度を得ることができる。
【００２６】
上記式の持つ意味は次のとおりである。
前回の計算で得た計算湿度と今回測定した周囲湿度との差が、固有時定数ｔによる時間的遅れをもって、前回の計算湿度に加味されることで、今回の計算湿度が得られる。固有時定数ｔは、碍子１の種類、形状、及び上記の計算をする時間間隔などにより決まるものであるので、今回の計算湿度は、碍子１の表面における湿度を正確に示すものとなる。
【００２７】
計算手段９は、計算湿度Ｈｓ（ｎ）を求めると、これをメモリに記憶する。これにより、次回の計算時に、前回の計算湿度Ｈｓ（ｎ−１）として使用できるようにする。また、計算手段９は、今回の計算湿度Ｈｓ（ｎ）を用いて、前述の漏れ電流の計算を行う。
【００２８】
図７に、上記の計算湿度を用いた場合の試験結果を示す。前述の図４の試験と同様の条件で、漏れ電流、周囲温度、周囲湿度を求めた。この結果、計算湿度を求めて漏れ電流との関係を得ると、図７に示すように、両者間にほぼ一定の関係が得られた。また、この関係は、理論上の関係と良く整合している。
このように、計算湿度を用いることで、碍子表面の汚損量を正確に検出することができる。
【００２９】
なお、上記例では、計算により碍子表面の湿度を得ているが、碍子表面の湿度を直接計測できる条件にあるときは、直接測定した碍子表面湿度を使用することができる。
また、上記例では、湿度の時間遅れについてのみ補正をしているが、温度についても時間遅れに対する補正をすることにより、検出精度を更に向上させることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の碍子汚損検出方法によれば、漏れ電流値、温度及び湿度から碍子表面の汚損量を求める際に、湿度として碍子表面の湿度を用いるので、正確に碍子汚損量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】碍子汚損検出方法における碍子汚損量と温度と漏れ電流との関係を示す図である。
【図２】碍子汚損検出方法における碍子汚損量と湿度と漏れ電流との関係を示す図である。
【図３】碍子汚損検出方法における基準漏れ電流と汚損量との関係を示す図である。
【図４】従来の碍子汚損検出方法による実験結果を示す図である。
【図５】本発明の碍子汚損検出方法を実施する装置の回路構成を示す図である。
【図６】碍子表面の相対湿度と周囲湿度とに差が出る理由を説明する図である。
【図７】図５の装置による湿度と漏れ電流との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…碍子
２…漏れ電流センサ
３…温度センサ
４…湿度センサ
５…碍子汚損検出装置
６…Ａ／Ｄ変換器
７…ＣＰＵ
８…ディジタルフィルタ
９…計算手段
１０…出力部
１１…碍子表面局所空間
１２…周囲空気層
１３…汚損物質
１５…電力機器
１６…ケーブル

Claims

碍子表面に流れる漏れ電流値及び温度を測定するステップと、
前記碍子表面の湿度を求めるステップと、
前記漏れ電流、前記温度、前記湿度から碍子表面の汚損量を計算するステップと、
を具備することを特徴とする碍子汚損検出方法。
前記碍子表面の湿度を求めるステップは、周囲湿度を測定し、これを所定の時定数で遅らせた湿度を計算により求めるものである請求項１に記載の碍子汚損検出方法。
前記時定数は、前記碍子に固有の値である請求項２に記載の碍子汚損検出方法。