JP2012093123A

JP2012093123A - 碍子型ガス絶縁開閉装置の電気的接続部材の表面検査方法

Info

Publication number: JP2012093123A
Application number: JP2010238726A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Sato; 正幸佐藤; Masahiro Hanai; 正広花井; Koichi Hoshina; 好一保科
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2012-05-17

Abstract

【課題】簡易な方法で接触子の表面の状態を測定することができる碍子型ガス絶縁開閉装置の電気的接続部材の表面検査方法を提供する。
【解決手段】碍子型ガス絶縁開閉装置１０の電気的接続部材の表面検査方法では、可動接触子２３の先端から突出部材２６を突出させ、突出部材２６の先端と、固定側接触部２５の先端との間を所定の距離とし、突出部材２６と固定側接触部２５との間に電圧を印加して、突出部材２６の先端部から部分放電５０を生じさせる。部分放電５０により発生したＸ線の、可動接触子２３の先端部および固定側接触部２５の先端部からの反射波を、容器２１の外部に設けたＸ線検知部４０で検知する。検知結果に基づいて、可動接触子２３の先端部および固定側接触部２５の先端部の表面の状態を評価する。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、碍子型ガス絶縁開閉装置における、可動接触子や固定接触部などの電気的接続部材の表面検査方法に関する。

ガス絶縁開閉装置は、高電圧回路のある区画において事故が発生した場合に、事故が発生した高電圧回路を健全な高電圧回路から切り離すための遮断機能や、再度高電圧回路を接続する接続機能などを備えている。これらの機能を実現するため、ガス絶縁開閉装置の内部に、例えば、可動接触子および固定接触部を備え、これらの接触子を離脱または接触させることで上記した機能を実現させている。

可動接触子および固定接触部を離脱または接触させる際、双方の接触子の接触部が摺動するため、接触部の表面は徐々に磨耗して粗くなる。接触部の表面が粗くなると、接触部間に印加される高電圧に対して絶縁不良を起こし、絶縁破壊が発生する可能性が高くなる。

このような接触部の経年磨耗に起因する絶縁破壊を回避するため、定期的に接触子の表面の保守点検が行われている。ガス絶縁開閉装置における接触子の表面の従来の検査方法として、ガス絶縁開閉装置の運転を停止し、ガス絶縁開閉装置を開放して、内部の接触子の表面を目視して点検する方法がある。また、ガス絶縁開閉装置における接触子の表面の従来の検査方法として、Ｘ線照射装置から出射されたＸ線を外部からガス絶縁開閉装置に照射し、透過したＸ線を感知することで接触子の表面の状態を測定する方法などがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−７７２０３号公報

従来の目視による点検する方法では、ガス絶縁開閉装置に充填されている、例えばＳＦ_６ガスなどの絶縁ガスを回収し、ガス絶縁開閉装置を開放して接触子の表面を点検した後、装置内を真空状態として再度絶縁ガスを充填しなければならず、多くの労力や時間を費やしていた。

また、Ｘ線照射装置から出射されたＸ線を照射して接触子の表面の状態を測定する方法では、Ｘ線照射装置などを別途備える必要があり、検査コストが増加するなどの問題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡易な方法で接触子の表面の状態を測定することができる碍子型ガス絶縁開閉装置の電気的接続部材の表面検査方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態の碍子型ガス絶縁開閉装置の電気的接続部材の表面検査方法において、絶縁ガスが封入され、電気絶縁材料で構成された容器と、前記容器内に収容された固定接触部と、当該固定接触部に向け直線的に進退可能に保持された可動接触子とを備え、前記可動接触子を進退させて前記可動接触子と前記固定接触部とを接続または離脱させる。また、本発明の実施形態の碍子型ガス絶縁開閉装置の電気的接続部材の表面検査方法は、前記可動接触子の前記固定接触部側の先端部に、外部に突出可能に設けられた針状電極を突出する工程と、前記針状電極と前記固定接触部との間隔が所定の放電間隔となるよう前記可動接触子と前記固定接触部間の間隔を調整する工程と、前記針状電極と前記固定接触部間に電圧を印加して前記針状電極の先端部から部分放電させてＸ線を発生させる工程と、前記可動接触子の先端部および前記固定接触部からの前記Ｘ線の反射波を、前記容器の外部に設けたＸ線検知部で検知する工程とを具備する。

本発明に係る一実施の形態の、電気的接続部材の表面検査方法が実施される碍子型ガス絶縁開閉装置の構成を示す側面図である。図１に示された碍子型ガス絶縁開閉装置の遮断器の構成を示す軸方向断面図である。本発明に係る一実施の形態の電気的接続部材の表面検査方法を説明するための、遮断器の軸方向断面図である。表面が摩耗していない状態における可動接触子や固定側接触部を使用して表面検査を行ったときの、Ｘ線検知部の感光面を示す図である。表面が摩耗している状態における可動接触子や固定側接触部を使用して表面検査を行ったときの、Ｘ線検知部の感光面を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る一実施の形態の、電気的接続部材の表面検査方法が実施される碍子型ガス絶縁開閉装置１０の構成を示す側面図である。図２は、図１に示された碍子型ガス絶縁開閉装置１０の遮断器２０の構成を示す軸方向断面図である。

図１に示すように、碍子型ガス絶縁開閉装置１０において、遮断器２０は、その容器２１の軸線が据付面に対して垂直になるように設置されている。この遮断器２０の上部口出し部２２ａには変流器３０が設けられ、断路器３１、接地開閉器３２を経て、ケーブルヘッド３３に接続されている。また、遮断器２０の下部口出し部２２ｂには、母線一体形断路器３４を介して母線導体と接続されている。

遮断器２０の容器２１は、例えば、絶縁樹脂やＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）などの電気絶縁材料で構成され、容器２１内には、例えば、ＳＦ_６ガスなどの絶縁ガスが封入されている。また、この容器２１内には、図２に示すように、可動接触子２３、可動側接触部２４および固定側接触部２５が設けられ、遮断機構を構成している。

可動側接触部２４は、固定側接触部２５と対向する位置で、かつそれぞれの中心軸がほぼ同一軸となるように設置されている。可動側接触部２４内には、接点端子２４ａに側面が接触して摺動できるように、可動接触子２３が設けられている。この可動接触子２３は、図示しない駆動機構により、可動側接触部２４内を進退可能に設けられ、可動側接触部２４と固定側接触部２５との間を電気的に開閉する。

可動接触子２３の一端（固定側接触部２５と対向する側）には、図２に示すように、可動接触子２３の先端から外部に突出可能に、タングステン、または銅とタングステンの合金などの耐熱性の導電材料からなる針状の突出部材２６が備えられている。この突出部材２６は、針状電極として機能する。図２には、突出部材２６が外部に突出された状態が示され、突出部材２６が可動接触子２３の内部に収容された状態が破線で示されている。この突出部材２６は、図示しない駆動機構により、可動接触子２３の一端から進退される。

次に、本発明に係る一実施の形態の電気的接続部材の表面検査方法について説明する。ここでは、上記した碍子型ガス絶縁開閉装置１０の遮断器２０における、電気的接続部材である可動接触子２３および固定側接触部２５の表面検査方法を例示して説明する。なお、本発明に係る一実施の形態の電気的接続部材の表面検査方法は、遮断器２０における電気的接続部材に限らず、例えば、断路器３１や母線一体形断路器３４などの電気的接続部材にも適用することができる。

図３は、本発明に係る一実施の形態の電気的接続部材の表面検査方法を説明するための、遮断器２０の軸方向断面図である。図４は、表面が摩耗していない状態における可動接触子２３や固定側接触部２５を使用して表面検査を行ったときの、Ｘ線検知部４０の感光面を示す図である。図５は、表面が摩耗している状態における可動接触子２３や固定側接触部２５を使用して表面検査を行ったときの、Ｘ線検知部４０の感光面を示す図である。

図３に示すように、Ｘ線検知部４０は、容器２１の外周に沿って環状に配置されている。Ｘ線検知部４０の、遮断器２０の軸方向における幅は、可動接触子２３の先端部および固定側接触部２５の先端部で反射したＸ線を漏れなく検知できるような幅に設定されている。ここでは、Ｘ線検知部として、Ｘ線感光紙を使用した一例を示している。

まず、図示しない駆動機構を作動さることにより、可動接触子２３の一端側の先端から突出部材２６を外部に突出させる。続いて、図示しない駆動機構を作動さることにより、突出部材２６の先端と、固定側接触部２５の先端（可動接触子２３側の端部）との間が所定の距離Ｌとなるように可動接触子２３を移動する。

ここで、距離Ｌは、遮断器２０の出荷前の状態、すなわち、可動接触子２３や固定側接触部２５の表面が摩耗していない状態において、品質評価試験として行われる耐電圧試験（ＩＥＣ６２２７１−１００またはＪＥＣ−２３００）の際に設定される、可動接触子２３の先端と固定側接触部２５の先端との距離と等しくなるように設定される。なお、耐電圧試験の際に設定される上記距離は、碍子型ガス絶縁開閉装置１０の仕様によって異なる。

続いて、可動接触子２３（突出部材２６）と固定側接触部２５との間に所定の電圧を印加して、突出部材の先端部から部分放電５０を生じさせ、部分放電により発生したＸ線の、可動接触子２３の先端部および固定側接触部２５の先端部からの反射波を、Ｘ線検知部４０で検知する。

ここで、可動接触子２３と固定側接触部２５との間に印加される電圧は、上記した耐電圧試験の際に印加される電圧を１とした場合、１〜２の範囲の電圧である。また、印加電圧として、例えば周波数が６０Ｈｚまたは５０Ｈｚの交流電圧が使用され、固定側接触部２５側が接地側となる。碍子型ガス絶縁開閉装置１０の仕様に基づいて、この範囲内で印加電圧を調整して部分放電を生じさせる。なお、ここで発生するのは部分放電であるため、絶縁破壊には至らない。

可動接触子２３の先端部および固定側接触部２５の先端部で反射したＸ線５１は、図３に示すように、容器２１を透過し、Ｘ線検知部４０に入射する。そして、Ｘ線検知部４０は、入射したＸ線５１により感光される。

ここで、表面が摩耗していない状態における可動接触子２３や固定側接触部２５を使用して表面検査を行ったときには、図４に示すように、全面が斑なく感光された状態となる。一方、表面が摩耗し、表面に凹凸を有する状態における可動接触子２３や固定側接触部２５を使用して表面検査を行ったときには、表面の凹凸によりＸ線が散乱し、Ｘ線検知部４０の所定の位置に入射しない。そのため、感光面には、図５に示すように、Ｘ線によって感光されないため、または感光の度合いが低いため、斑６０となる部分が生じる。この斑６０の数や、斑６０の総面積などに基づいて、可動接触子２３や固定側接触部２５の表面の摩耗状態を評価する。例えば、斑６０の数が所定数以上や、斑６０の総面積が所定値以上の場合には、可動接触子２３や固定側接触部２５の表面の摩耗が進行していると判断し、可動接触子２３や固定側接触部２５の補修または交換を行う。なお、感光面の情報を、例えば画像処理装置などで読み込み、斑６０の総面積などを画像処理によって求めてもよい。

また、上記したように、Ｘ線検知部４０は、容器２１の外周に沿って環状に配置されているため、可動接触子２３や固定側接触部２５の表面全体の状態を同時に測定することができる。なお、Ｘ線検知部４０は、例えば、容器２１の外周の半周または１／４周に相当する、容器２１の外周の所定の部分のみに配置してもよい。そして、これらの所定の部分から得られた結果に基づいて、可動接触子２３や固定側接触部２５の表面の状態を評価してもよい。

上記したように、一実施の形態の、碍子型ガス絶縁開閉装置１０の電気的接続部材の表面検査方法によれば、Ｘ線照射装置などを用いずに、碍子型ガス絶縁開閉装置１０の構成を利用してＸ線を出射することができる。そのため、低い検査コストで、電気的接続部材の表面を検査することができる。また、碍子型ガス絶縁開閉装置１０を開放して検査する必要がないため、容易に検査を行うことができる。

また、可動接触子２３の先端から突出可能な突出部材２６を備え、表面検査の際、突出部材２６を外部に突出させて、可動接触子２３（突出部材２６）と固定側接触部２５との間に所定の電圧を印加することで、突出部材２６の先端から安定した部分放電５０を確実に生じさせることができる。

また、上記したような簡易な表面検査方法によって、可動接触子２３や固定側接触部２５の表面の状態を的確に把握し、補修または交換の必要を判断することができる。

上記した実施の形態では、Ｘ線検知部４０として、Ｘ線感光紙を使用した一例を示したが、Ｘ線検知部４０の構成は、これに限られるものではない。

Ｘ線検知部４０は、Ｘ線感光紙で構成される代わりに、Ｘ線を検出して画像データとするＸ線検出装置と、Ｘ線検出装置からの画像データに基づいて画像処理を行う画像処理装置とで構成されてもよい。Ｘ線検出装置は、上記したように、容器２１の外周に沿って環状に配置されても、容器２１の外周の半周または１／４周に相当する、容器２１の外周の所定の部分のみに配置されてもよい。

ここで、Ｘ線検出装置は、例えば、Ｘ線が入射すると発光するシンチレータ（蛍光膜）と、シンチレータの光をデジタル画像データに変換するＣＣＤカメラとを備え、画像データを収得する。画像処理装置は、この画像データを入力し、画像処理および表示を行うとともに、斑６０の総面積などを算出する。なお、Ｘ線検出装置として、Ｘ線イメージインテンシファイアなどを用いてもよい。

また、表面が摩耗していない状態における可動接触子２３や固定側接触部２５を使用して表面検査を行ったときの画像データを予め測定し、この画像データと、検査対象となっている可動接触子２３や固定側接触部２５の表面検査を行ったときの画像データとを比較して、斑６０の総面積などの増加率などを算出して評価することもできる。さらに、測定した画像データを記憶手段に記憶するようにしてもよい。これによって、同一の、可動接触子２３や固定側接触部２５について過去に測定した画像データとの比較が可能となり、表面の劣化や摩耗の進行度合いなどを評価することもできる。

このＸ線検知部４０によれば、Ｘ線検知部４０としてＸ線感光紙を使用した場合の効果に加え、可動接触子２３や固定側接触部２５の表面の画像データを自動的に得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

１０…碍子型ガス絶縁開閉装置、２０…遮断器、２１…容器、２２ａ…上部口出し部、２２ｂ…下部口出し部、２３…可動接触子、２４…可動側接触部、２４ａ…接点端子、２５…固定側接触部、２６…突出部材、３０…変流器、３１…断路器、３２…接地開閉器、３３…ケーブルヘッド、３４…母線一体形断路器、４０…Ｘ線検知部、５０…部分放電、５１…Ｘ線、６０…斑。

Claims

絶縁ガスが封入され、電気絶縁材料で構成された容器と、前記容器内に収容された固定接触部と、当該固定接触部に向け直線的に進退可能に保持された可動接触子とを備え、前記可動接触子を進退させて前記可動接触子と前記固定接触部とを接続または離脱させる碍子型ガス絶縁開閉装置の電気的接続部材の表面検査方法であって、
前記可動接触子の前記固定接触部側の先端部に、外部に突出可能に設けられた針状電極を突出する工程と、
前記針状電極と前記固定接触部との間隔が所定の放電間隔となるよう前記可動接触子と前記固定接触部間の間隔を調整する工程と、
前記針状電極と前記固定接触部間に電圧を印加して前記針状電極の先端部から部分放電させてＸ線を発生させる工程と、
前記可動接触子の先端部および前記固定接触部からの前記Ｘ線の反射波を、前記容器の外部に設けたＸ線検知部で検知する工程と
を具備することを特徴とする碍子型ガス絶縁開閉装置の電気的接続部材の表面検査方法。
前記Ｘ線検知部が、前記容器の外周に沿って環状に設けられていることを特徴とする請求項１記載の碍子型ガス絶縁開閉装置の電気的接続部材の表面検査方法。
前記Ｘ線検知部が、Ｘ線感光紙を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の碍子型ガス絶縁開閉装置の電気的接続部材の表面検査方法。
前記Ｘ線検知部が、前記Ｘ線を検出して画像データとするＸ線検出装置で構成され、前記Ｘ線検出装置からの画像データに基づいて画像処理装置において画像処理を行う工程をさらに具備したことを特徴とする請求項１または２記載の碍子型ガス絶縁開閉装置の電気的接続部材の表面検査方法。