JP2007263584A - ガス漏れ検出装置及びガス漏れ検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タンク内に封入されたガスのガス漏れを、外的環境及びタンク内の構造に影響されることなく検出できるガス漏れ検出装置を提供する。
【解決手段】タンクとスペーサとにより密閉構造のガス区間が複数形成され、各ガス区間に絶縁性ガスが封入されたＧＩＳで、ガス区間それぞれのガス圧力測定データ及び複数のタンク表面の温度測定データを記憶する記憶部１１，１２と、記憶されたガス圧力測定データ及び同時に測定された温度測定データに基づいて所定の基準温度のガス圧力に換算して温度補正ガス圧力を求める演算部１３と、ガス区間それぞれの一定期間における温度補正ガス圧力のバラツキが最も小さくなる温度センサを評価して求める評価部１４と、評価部１４で求められた温度センサの測定温度で補正された各ガス区間の温度補正ガス圧力の経時変化とその近似直線を計算する記憶演算部１５とを備えたものとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、ＧＩＳ（Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）等のガス絶縁電気機器内に封入されたガス（ＳＦ_６）の漏れを検出する装置に関するものであり、特に、ガス漏れを検出できるようにしたガス漏れ検出装置に関するものである。

ＧＩＳ等に封入されているＳＦ_６の大気放出は、地球温暖化に対して悪影響を及ぼすので大気中に放出される量を極力抑制することが必要であり、微少なガス漏れを早期に検出することが求められている。

ＧＩＳ等に封入されているＳＦ_６のガス漏れを検出する方法として、ガス密度スイッチを用いる方法がある。この方法は、ガス圧力低下の管理値を決め、ガス密度スイッチによってその管理値までガス圧力が低下したことを検出するものである。

ガス密度スイッチによる方法では、例えば、電気協同研究第３９巻第６号「ガス絶縁開閉装置の標準か」の第６．１表に記載されているように、０．４ＭＰａ．Ｇの管理値に対して、０．３５ＭＰａ．Ｇになった場合にアラームを発生するような管理をする。ガス漏れの検出においては、年間０．５％の漏れ量を早期に見つける必要があが、ガス密度スイッチを用いた場合、アラームが発生するのに１０年掛かり、検出されたときにはかなりの量のＳＦ_６が漏れていることになる。

ガス漏れを検出する方法として、ガス圧力センサを用い、ガス圧力センサにより圧力変動を検出する方法がある。ガス圧力値は、環境温度によって大きく変動する。そこで、例えば、特許文献１に開示されているように、金属容器内の区画された測定部位それぞれに配管を接続し、ガス圧力センサ及び温度センサを配管の同一箇所に設け、ガス圧力センサで測定したガス圧力を演算処理システムで温度補正するようにしている。

特開平８−２４７８８７号公報（第５―７頁、図１−６）

ガス圧力センサは、単体では０．１ｋＰａ程度の変化を検知することができる精度を有するものである。一方、ＧＩＳ等のタンクの容量は数百リットル〜数千リットルといった巨大な規模であり、また、区画された測定部位それぞれが異なった形状を有し、さらに、年間を通じて、また、１日を通じて気温の変化があり、屋外に設置されているＧＩＳの場合には、日照条件や天候の影響を受け、タンク内部のガス温度が一定にならず、補正する温度誤差が大きくなり、例えば、補正温度に１℃の誤差があった場合には、補正されたガス圧力は２ｋＰａの誤差となるため、スリーリークの検出精度が向上しないという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ＧＩＳ等のガス絶縁電気機器のタンク内に封入されたガスのガス漏れを、外的環境及びタンク内の構造に影響されることなく検出できるガス漏れ検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係るガス漏れ検出装置は、複数のタンクがスペーサを介して連結され、上記タンクそれぞれと上記スペーサとにより密閉構造のガス区間が形成され、上記ガス区間それぞれに絶縁性ガスが封入され、上記ガス区間における上記絶縁性ガスの圧力変化を計測することにより、上記タンクからの上記絶縁性ガスのガス漏れを検出するガス漏れ検出装置において、
上記ガス区間それぞれのガス圧力を計測するガス圧力センサと、
上記タンク表面の温度を測定する複数の温度センサと、
上記ガス圧力センサの測定データ及び上記温度センサの測定データを記憶する記憶部と、
上記記憶部のガス圧力センサそれぞれの複数の測定データを、上記ガス圧力センサそれぞれの測定と同時に測定された上記記憶部の温度センサの測定データに基づいて所定の基準温度のガス圧力に換算して各温度補正ガス圧力を求める演算部と、
上記ガス区間それぞれの上記各温度補正ガス圧力のバラツキである標準偏差値が最も小さくなる上記温度センサを評価して求める評価部と、
上記評価部で求められた温度センサの測定温度で補正された上記ガス区間それぞれの上記温度補正ガス圧力の経時変化を求め、求めた経時変化の近似直線を計算する記憶演算部と、
を備えたものである。

本発明に係るガス漏れ検出方法は、複数のタンクがスペーサを介して連結され、上記タンクそれぞれと上記スペーサとにより密閉構造のガス区間が形成され、上記ガス区間それぞれに絶縁性ガスが封入され、上記ガス区間における上記絶縁性ガスの圧力変化を計測することにより、上記タンクからの上記絶縁性ガスのガス漏れを検出するガス漏れ検出方法において、
上記ガス区間それぞれのガス圧力をガス圧力センサにより計測し、
上記タンク表面の温度を複数の温度センサで測定し、
上記ガス圧力センサそれぞれの複数の測定データを、上記ガス圧力センサそれぞれの測定と同時に測定された上記温度センサの測定データに基づいて所定の基準温度のガス圧力に換算して上記ガス区間それぞれの温度補正ガス圧力を求め、
上記ガス区間それぞれの上記温度補正ガス圧力それぞれのバラツキである標準偏差値が最も小さくなる上記温度センサを評価して求め、
上記評価により求められた温度センサの測定温度で補正された上記ガス区間それぞれの上記温度補正ガス圧力の経時変化を求め、求めた経時変化の近似直線を計算して求めるものである。

本発明に係るガス漏れ検出装置及びガス漏れ検出方法によれば、外的環境及びタンク内部の構造による影響を低減して、絶縁ガスのガス漏れを検出することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明に係るガス漏れ検出装置の実施の形態１を示す構成図であり、ＧＩＳを例に示している。

図１に示したように、ＧＩＳ１は、複数の長尺タンク１ａが連結された構成になっており、隣接する長尺タンク１ａ同士は絶縁材料からなるスペーサ１ｂによって区切られ、それぞれ長尺タンク１ａ及びスペーサ１ｂによるガス区間を形成し、各ガス区間にはＳＦ_６等の絶縁ガスが所定の圧力で封入され、各ガス区間を貫通する母線６を有する圧力容器である。ガス圧力の監視はガス区間単位とし、ガス区間毎に配管２を介してガス圧力センサ３ａ，３ｂ，…，３ｍを接続する。また、長尺タンク１ａ表面に、温度センサ４ａ，４ｂ，…，４ｎを取り付け、ガス圧力センサ３ａ，３ｂ，…，３ｍ及び温度センサ４ａ，４ｂ，…，４ｎの情報は情報処理装置５において処理される。

図２は、情報処理装置５の構成を示すブロック図である。ガス圧力センサ３ａ，３ｂ，…，３ｍの測定データはガス圧力データ記憶部１１に送られて記憶され、温度センサ４ａ，４ｂ，４ｎの測定データは温度データ記憶部１２に送られて記憶される。一定期間の記憶データが演算部１３に送られ、ガス圧力センサ３ａのガス圧力測定データは、各温度センサ４ａ，４ｂ，…，４ｎの同時刻における温度測定データで、所定の基準温度の圧力に換算され、各温度センサ４ａ，４ｂ，…，４ｎの温度で補正された温度補正ガス圧力のデータが得られる。各温度センサ４ａ，４ｂ，４ｎの温度で補正された温度補正ガス圧力のデータは、評価部１４に送られ、評価部１４において温度センサ４ａ，４ｂ，…，４ｎそれぞれによる温度補正ガス圧力のデーバラツキ（標準偏差値）が計算され、温度センサ４ａ，４ｂ，…，４ｎのうち、バラツキが最も小さくなる温度センサを求め、その温度センサで補正された温度補正ガス圧力のデータが温度センサのデータとともに記憶演算部１５に記録され、記憶演算部１５は、記憶された温度センサの温度測定データによって補正された温度補正ガス圧力の経時変化を求め、その経時変化の近似直線を計算する。ガス圧力センサ３ｂ，…，３ｍについても、順次同様の処理が演算部１３及び評価部１４において行われ、バラツキが最も小さくなる温度センサの温度測定データで補正された温度補正ガス圧力のデータが温度センサの温度測定データとともに記憶演算部１５に記録され、記憶演算部１５は、記憶された温度センサの温度測定データによって補正された温度補正ガス圧力の経時変化を求め、その経時変化の近似直線を計算する。記憶演算部１５のデータは、表示部１６に表示され、温度補正ガス圧力の経時トレンドが確認され、ガス漏れ発生の有無が判定される。

判定処理は、例えば、半年に１回、記憶演算部１５の複数回のデータを回収して行い、その回収したデータに基づきガス漏れの有無を判定する。

図３は、判定処理方法の一例を説明するための図であり、横軸が時間、縦軸が温度補正ガス圧力を示している。
実際の使用条件における時間とガス圧力との関係では、正常な場合、封入ガスの温度が正確に検出されていれば、温度補正ガス圧力が一定値になるはずであるが、設置場所、日照条件あるいは天候の影響によって、あるいは、センサ信号のノイズ等により、図３に示したように、Ｐ０で示したようなバラツキが生じた曲線となる。しかし、この曲線に対して近似直線を求めれば、正常な場合、Ｐ１で示したほぼ水平の直線になる。一方、ガス漏れが発生すると、近似直線がＰ２で示したような負に傾いた直線となり、この傾きが所定の値以上になると異常と判定される。

図３で説明したように、設置場所、構造、日照条件あるいは天候の影響によって、あるいは、センサ信号のノイズ等により、Ｐ０で示したようなバラツキが生じた曲線となるが、温度補正ガス圧力が一定値に近くなる温度補正の条件、すなわち、バラツキが最も小さくなる温度補正の条件が最適な補正であるといえる。

温度センサをできるだけ多く設置して、より多くの温度測定データを求めれば精度は上がるが、手間がかかるとともに、効果的な設置箇所を特定するのも困難であるが、本実施の形態１によれば、温度センサ４ａ，４ｂ，…，４ｎを各ガス区間の長尺タンク１ａ表面に設けることによって、設置場所、構造、日照条件あるいは天候の影響を的確に把握した温度補正をすることができる。

なお、上記実施の形態１では、長尺タンク１ａそれぞれの表面に１個の温度センサを設けた例を示したが、すべての長尺タンク１ａに温度センサを設ける必要はない。

また、長尺タンク１ａの円周方向に複数個設けることにより、立地条件による円周方向に対する日照の影響を考慮した適切な温度補正条件でガス圧力を補正することができる。

また、ガス圧力センサ３ａ，３ｂ，…，３ｍ及び温度センサ４ａ，４ｂ，…，４ｎは、それぞれの測定データを記憶するデータ記憶手段を設けてもよく、これにより、データ記憶手段の記憶部を持ち帰り、情報処理装置５と同様の処理をパソコンなどで行うことができるので、オフラインでの運用ができる。

また、ガス圧力センサ３ａ，３ｂ，…，３ｍ及び温度センサ４ａ，４ｂ，…，４ｎの測定データの記憶手段を可搬式とし、データ記憶手段の記憶部を持ち帰り、情報処理装置５と同様の処理をパソコンなどで行うことことにより、オフラインでの運用ができる。

また、１日１回、日照の影響が最も小さくなる定刻に温度センサ４ａ，４ｂ，…，４ｎで測定し、その温度測定データで、ガス圧力センサ３ａ，３ｂ，…，３ｍの圧力測定データを補正することにより、温度補正ガス圧力のデータのバラツキがさらに小さくなり、ガス漏れの検出精度がさらに向上する。

また、過去数点の温度補正圧力データの平均値（移動平均値）を計算で求め、その移動平均値を温度補正圧力データとして用いることにより、日照条件、天候による長尺タンク１ａ表面温度の急激な変化、あるいはセンサの異常等によるノイズ発生に対応することができる。

実施の形態２．
図４は、本発明に係るガス漏れ検出装置の実施の形態２を説明する図であり、横軸が時間、縦軸が温度補正ガス圧力を示している。

図４において、所定の範囲の温度補正ガス圧力、例えば、標準偏差値の３倍（±３σ）の範囲から外れた温度補正ガス圧力の特異なデータは、天候などによる長尺タンク１ａ表面温度の急激な変化、あるいはセンサ信号への何らかの妨害ノイズの影響である可能性が高く、ガス漏れの検出精度を低下させる原因となる。

この特異なデータを、抹消することによってガス漏れの検出精度を高めることができる。

また、この特異なデータを、本温度補正ガス圧力のデータの前に記憶した正常なデータと置き換えることでもガス漏れの検出精度を高めることができる。

実施の形態３．
図５は、本発明に係るガス漏れ検出装置の実施の形態３を説明する図であり、横軸が時間、縦軸が温度を示し、破線は、長尺タンク１ａ表面温度を示し、実線は、ガス温度を示している。

ガス圧力は、ガス温度（ガス空間全体の平均温度）の変化により変動する。図５に示したように、１日の変化は、昼間の日射でタンク表面が温められ、その熱がガス空間を伝達していき、ガス空間全体の温度が上昇し、一方、夜間に気温が低下していくと、タンク表面温度も気温とともに下がり、昼間ガス中に蓄積された熱も奪われていき、ガス温度が下がっていくというようにサイクルを持つ。

また、タンク温度は、日照の影響を受けやすく温度変化が大きいが、ガス温度は、ガス容量が大きく、熱伝達に時間がかかり、タンク温度ほど温度変化が大きくない。また、タンク表面温度は、風、雨等の影響に敏感であり、図５中のＡで示す前日の測定温度は、風、雨等のためにＢで示す測定温度に下がり、ガス漏れの検出精度を低下させる原因となる。この場合、タンク表面温度を推測して、Ｂの測定温度をＣに引き上げる補正をすることにより、ガス漏れの検出精度を向上させることができる。

測定数時間前に雨が降り、急激にタンク表面が冷やされてタンク温度が低下した場合、推測する具体的な方法は、前回までの温度測定データの回帰曲線または回帰直線によって補正すべき温度を推測する。

また、日照が続いて後、雨降りによって急激にタンク温度が低下した場合、前日の最高温度、または前々日２日間の最高温度の平均温度を用い、寒い日が続いて急激に気温が上昇した場合、前日の最低温度、または前々日２日間の最低温度の平均温度を用いて当日の温度データを補正することにより、ガス漏れの検出精度が向上する。

本発明に係るガス漏れ検出装置及びガス漏れ検出方法は、例えば、ＧＩＳ等のガス絶縁電気機器内に封入された絶縁ガス（ＳＦ_６）ぼガス漏れを検出するものとして有効に利用することができる。

本発明に係るガス漏れ検出装置の実施の形態１を示す構成図である。 実施の形態１における情報処理装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１における判定処理方法の一例を説明するための図である。 本発明に係るガス漏れ検出装置の実施の形態２を説明する図である。 本発明に係るガス漏れ検出装置の実施の形態３を説明する図であ

符号の説明

１ ＧＩＳ、１ａ 長尺タンク、１ｂ スペーサ、２ 配管、
３ａ，３ｂ，…，３ｍ ガス圧力センサ、４ａ，４ｂ，…，４ｎ 温度センサ、
５ 信号処理装置、６ 母線、１１ ガス圧力データ記憶部、１２ 温度データ記憶部、
１３ 記憶部、１４ 評価部、１５ 記憶演算部、１６ 表示部。

Claims (14)

1. 複数のタンクがスペーサを介して連結され、上記タンクそれぞれと上記スペーサとにより密閉構造のガス区間が形成され、上記ガス区間それぞれに絶縁性ガスが封入され、上記ガス区間における上記絶縁性ガスの圧力変化を計測することにより、上記タンクからの上記絶縁性ガスのガス漏れを検出するガス漏れ検出装置において、
   上記ガス区間それぞれのガス圧力を計測するガス圧力センサと、
   上記タンク表面の温度を測定する複数の温度センサと、
   上記ガス圧力センサの測定データ及び上記温度センサの測定データを記憶する記憶部と、
   上記記憶部のガス圧力センサそれぞれの複数の測定データを、上記ガス圧力センサそれぞれの測定と同時に測定された上記記憶部の温度センサの測定データに基づいて所定の基準温度のガス圧力に換算して各温度補正ガス圧力を求める演算部と、
   上記ガス区間それぞれの上記各温度補正ガス圧力のバラツキである標準偏差値が最も小さくなる上記温度センサを評価して求める評価部と、
   上記評価部で求められた温度センサの測定温度で補正された上記ガス区間それぞれの上記温度補正ガス圧力の経時変化を求め、求めた経時変化の近似直線を計算する記憶演算部と、
   を備えたことを特徴とするガス漏れ検出装置。
2. 上記温度センサが、上記ガス区間それぞれに設けられていることを特徴とする請求項１記載のガス漏れ検出装置。
3. 上記温度センサが、上記ガス区間の周方向の複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項１記載のガス漏れ検出装置。
4. 上記ガス圧力センサ及び上記温度センサそれぞれが、上記ガス圧力センサ及び上記温度センサそれぞれの測定データを記憶する上記記憶部を備えたことを特徴とする請求項１記載のガス漏れ検出装置。
5. 上記記憶部は、可搬式であることを特徴とする請求項１記載のガス漏れ検出装置。
6. 上記温度センサを、上記ガス区間それぞれに設けることを特徴とする請求項１記載のガス漏れ検出装置。
7. 上記ガス区間それぞれの上記温度補正ガス圧力それぞれのデータのバラツキを評価する際に、所定の範囲外になった上記温度補正ガス圧力のデータを削除することを特徴とする請求項１記載のガス漏れ検出装置。
8. 上記ガス区間それぞれの上記温度補正ガス圧力それぞれのデータのバラツキを評価する際に、所定の範囲外になった上記温度補正ガス圧力のデータを、前回の測定データに置き換えることを特徴とする請求項１記載のガス漏れ検出装置。
9. 上記所定の範囲は、上記温度補正ガス圧力の標準偏差の３倍の範囲内であることを特徴とする請求項７または８記載のガス漏れ検出装置。
10. 上記温度センサによる測定を、１日１回、日照の影響が最も小さくなる定刻に行い、上記定刻に測定した温度データで上記ガス圧力センサの測定データを補正することを特徴とする請求項１記載のガス漏れ検出装置。
11. 上記タンクが設置されている環境温度が急変した場合に、上記温度センサの測定データを過去の温度センサの測定データを用いて補正することを特徴とする請求項１記載のガス漏れ検出装置。
12. 上記過去の温度センサの測定データを用いた補正は、前回までの温度センサの測定データの回帰曲線または回帰直線によって補正すべき温度を推測することを特徴とする請求項１１記載のガス漏れ検出装置。
13. 上記環境温度が急激に上昇した場合には、前日又は前々日の最高温度または平均温度で上記補正を行い、上記環境温度が急激に低下した場合には、前日又は前々日の最低温度または平均温度で上記補正を行うことを特徴とする請求項１１記載のガス漏れ検出装置。
14. 複数のタンクがスペーサを介して連結され、上記タンクそれぞれと上記スペーサとにより密閉構造のガス区間が形成され、上記ガス区間それぞれに絶縁性ガスが封入され、上記ガス区間における上記絶縁性ガスの圧力変化を計測することにより、上記タンクからの上記絶縁性ガスのガス漏れを検出するガス漏れ検出方法において、
    上記ガス区間それぞれのガス圧力をガス圧力センサにより計測し、
    上記タンク表面の温度を複数の温度センサで測定し、
    上記ガス圧力センサそれぞれの複数の測定データを、上記ガス圧力センサそれぞれの測定と同時に測定された上記温度センサの測定データに基づいて所定の基準温度のガス圧力に換算して上記ガス区間それぞれの温度補正ガス圧力を求め、
    上記ガス区間それぞれの上記温度補正ガス圧力それぞれのバラツキである標準偏差値が最も小さくなる上記温度センサを評価して求め、
    上記評価により求められた温度センサの測定温度で補正された上記ガス区間それぞれの上記温度補正ガス圧力の経時変化を求め、求めた経時変化の近似直線を計算して求める、
    ことを特徴とするガス漏れ検出方法。

Images