JP2014153157A

JP2014153157A - 電気機器の温度監視方法

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Publication number: JP2014153157A
Application number: JP2013022306A
Authority: JP
Inventors: Hideya Saito; 英也斎藤; Toshiaki Kusama; 利晃草間; Masahiro Ukita; 昌浩浮田
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2014-08-25
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: JP6073701B2

Abstract

【課題】活線状態の電気機器と反射鏡との間での短絡事故や感電事故の発生を未然に防止すると共に、長期使用に耐え得る安価で安全な反射鏡で発熱部の温度状態を監視する。
【解決手段】電気設備１１の筐体１３内に、電気的絶縁性を有する赤外線反射フィルム１５が貼り付けられた反射鏡１６を配設し、筐体１３内に収納された活線状態の電気機器１２の背面側に位置する発熱部１４から放射される赤外線を反射鏡１６で電気機器１２の前面側に反射させ、その反射鏡１６で反射された赤外線をサーモグラフィ装置１７で検知し、発熱部１４の温度状態を監視する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電盤などの電気設備の筐体内に収納された活線状態の電気機器の異常を診断するため、電気機器の異常により現出した発熱部の温度状態を赤外線サーモグラフィ測定法を用いて監視する電気機器の温度監視方法に関する。

例えば、変電所などに設置された配電盤などの電気設備では、その筐体内に収納された各種の電気機器に発生した異常を診断する方法の一つとして、電気機器の構造的欠陥が熱として現出することを利用した温度監視がある。電気設備の筐体内に収納された各種の電気機器には、変圧器、変流器および遮断器や、これら機器を接続するケーブルなどがある。この電気機器の温度監視では、電気機器における絶縁低下や線路抵抗増大で発生する異常電流による発熱や、筐体内に存在する異物や電気機器における不良箇所の熱伝導率の違いによる温度差を測定するようにしている。

このような電気機器の異常により現出した発熱部の温度状態を監視する有効な手法として、赤外線サーモグラフィ測定法がある。この赤外線サーモグラフィ測定法では、測定対象物からその表面温度に応じて放射される赤外線量を測定するため、広範囲の温度分布を非接触で瞬時に継続して把握することができる。

一方、測定対象物からの赤外線放射は角度依存性があり、測定対象物とサーモグラフィ装置とが正対している場合（角度が９０°近傍の場合）に比べ、測定対象物に対してサーモグラフィ装置が斜めに配置される場合（角度が９０°よりも小さくなる場合）、サーモグラフィ装置の画像内での測定対象物の面積が小さくなる上、放射率が低下する。また、測定対象物の表面で反射する周囲からの赤外線量が相対的に増加し、測定誤差が大きくなる。従って、赤外線サーモグラフィ測定法を用いる場合、測定対象物をサーモグラフィ装置で正面から撮影することが望ましい。

しかしながら、前述した各種の電気機器が筐体内に収納された電気設備では、測定対象物である電気機器の発熱部をサーモグラフィ装置で監視する場合、筐体内で電気機器の発熱部とサーモグラフィ装置との間に遮蔽物がある場合や、電気機器が筐体内の狭隘な箇所に配設されている場合が多く、そのような場合、電気機器の発熱部をサーモグラフィ装置で正面から撮影することが困難となる。このように、電気機器の発熱部とサーモグラフィ装置とを正対させることが困難な場合、反射鏡を用いた電気機器の温度監視方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実開平６−３６３１０号公報

ところで、前述の特許文献１で開示された電気機器の温度監視方法では、各種の電気機器が収納された電気設備の筐体内の所定箇所に反射鏡を固定状態で配設し、電気機器の発熱部から放射される赤外線を反射鏡で反射させ、その反射鏡で反射された赤外線をサーモグラフィ装置で検知し、発熱部の温度状態を監視するようにしている。

これにより、筐体内で電気機器の発熱部とサーモグラフィ装置との間に遮蔽物がある場合や、電気機器が筐体内の狭隘な箇所に配設されている場合であっても、反射鏡を用いることで電気機器の発熱部をサーモグラフィ装置で間接的に正面から撮影することができる。その結果、電気機器の発熱部の温度状態を正確に把握することができ、電気機器に発生した異常を的確に診断することができる。

しかしながら、特許文献１で開示された電気機器の温度監視方法において用いられる反射鏡は、ガラスに金属を蒸着させたものであり、その反射表面は導電性を有する。一方、電気機器の異常を診断するためにその電気機器の発熱部を監視することから、電気機器は通電されている。

このように、活線状態の電気機器の近傍に反射鏡を配設した場合、活線状態の電気機器と導電性を有する反射鏡との間で短絡事故が発生することになる。また、電気機器と反射鏡とが短絡状態にあると、反射鏡の角度調整などのために作業員が反射鏡に触れたりすると、感電事故が発生するおそれがある。

さらに、前述の反射鏡は、ガラスに金属を蒸着させたものであることから、その金属の表面酸化が起因となって長期使用することが困難である。この金属の表面酸化を防止するため、表面酸化しにくい金属として金を使用した場合、ガラスに金（Ａｕ）を蒸着した反射鏡は高価となる。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、活線状態の電気機器と反射鏡との間での短絡事故や感電事故の発生を未然に防止すると共に、長期使用に耐え得る安価で安全な反射鏡で発熱部の温度状態を監視し得る電気機器の温度監視方法を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明に係る電気機器の温度監視方法は、電気設備の筐体内に、電気的絶縁性を有する赤外線反射フィルムが貼り付けられた反射鏡を配設し、筐体内に収納された活線状態の電気機器の背面側に位置する発熱部から放射される赤外線を反射鏡で電気機器の前面側に反射させ、その反射鏡で反射された赤外線をサーモグラフィ装置で検知し、発熱部の温度状態を監視することを特徴とする。なお、「発熱部の温度状態」とは、発熱部の温度とその周囲温度との差を意味する。

本発明方法では、筐体内に収納された電気機器の背面側に位置する発熱部から放射される赤外線を反射鏡で電気機器の前面側に反射させ、その反射鏡で反射された赤外線をサーモグラフィ装置で検知し、発熱部の温度状態を監視するようにしたから、電気機器の発熱部とサーモグラフィ装置との間に遮蔽物がある場合や、電気機器が筐体内の狭隘な箇所に配設されている場合であっても、電気機器の発熱部をサーモグラフィ装置で間接的に正面から撮影することができる。また、電気的絶縁性を有する赤外線反射フィルムが貼り付けられた反射鏡を用いることから、活線状態の電気機器と反射鏡との間で短絡事故や感電事故が発生することはなく、表面酸化の防止により長期使用に耐え得る安価で安全な反射鏡を実現できる。

本発明における反射鏡は、透明な赤外線反射フィルムを鏡面に貼り付けた構造が望ましい。このようにすれば、鏡面に赤外線反射フィルムを貼り付けるだけの簡単な手段で、電気機器の発熱部から放射される赤外線を反射させる機能を発揮させることができる。しかも、赤外線反射フィルムを透過した可視光を鏡面で反射させることにより、測定対象物である発熱部の位置を容易に確認できる照準合わせ機能を付加することができる。

本発明における反射鏡は、筐体内で電気機器の背面側に位置する内壁面全体に配設されていることが望ましい。このようにすれば、電気設備の筐体内に収納された複数の電気機器のうち、いずれの電気機器の背面側に異常が発生しても、その電気機器の背面側に現出した発熱部の温度状態を監視することが容易となる。

本発明における反射鏡は、電気設備の筐体内に挿入される絶縁棒の先端に取り付けられ、電気機器の発熱部の背面側に配置可能とすることが望ましい。このようにすれば、電気設備の筐体内に収納された複数の電気機器のうち、いずれの電気機器の背面側に異常が発生しても、電気設備の筐体内に絶縁棒を挿入する操作に基づいて、発熱部の背面側に反射鏡を最適に配置することができるので、その発熱部の温度状態を最適な状態で監視することができる。

本発明によれば、筐体内に収納された電気機器の背面側に位置する発熱部から放射される赤外線を反射鏡で電気機器の前面側に反射させ、その反射鏡で反射された赤外線をサーモグラフィ装置で検知し、発熱部の温度状態を監視するようにしたから、電気機器の発熱部とサーモグラフィ装置との間に遮蔽物がある場合や、電気機器が筐体内の狭隘な箇所に配設されている場合であっても、電気機器の発熱部をサーモグラフィ装置で間接的に正面から撮影することができ、発熱部の温度状態を正確に把握することができ、電気機器に発生した異常を的確に診断することができる。

また、電気的絶縁性を有する赤外線反射フィルムが貼り付けられた反射鏡を用いることから、活線状態の電気機器と反射鏡との間で短絡事故が発生することはなく、感電事故もなくなって安全性の向上が図れる。さらに、表面酸化の防止により長期使用に耐え得る安価な反射鏡を実現でき、メンテナンス性の向上も図れる。

本発明の実施形態で、電気機器を収納した筐体の内壁面に反射鏡を配設した電気設備を示す断面図である。赤外線反射フィルムの積層構造を示す斜視図である。図２のフィルムを鏡面に貼り付ける前の状態を示す斜視図である。図２のフィルムを鏡面に貼り付けた後の状態を示す斜視図である。本発明の他の実施形態で、反射鏡が絶縁棒の先端に取り付けられた治具を電気設備の筐体内に挿入した状態を示す断面図である。図５の治具を示す斜視図である。図６の反射鏡を角度変位可能とした治具を側方から見た図である。図６の反射鏡を角度変位可能とした治具を上方から見た図である。伸縮自在な絶縁棒を収縮させた状態の治具を示す斜視図である。伸縮自在な絶縁棒を伸長させた状態の治具を示す斜視図である。

本発明に係る電気機器の温度監視方法の実施形態を、図１〜図１０を参照しながら以下に詳述する。以下の実施形態では、電気設備の筐体内に収納された活線状態の電気機器の異常を診断するため、電気機器の異常により現出した発熱部の温度状態を赤外線サーモグラフィ測定法を用いて監視する方法を例示する。

図１に示すように、例えば、変電所などに設置された配電盤などの電気設備１１では、変圧器、変流器および遮断器や、これら機器を接続するケーブルなどの各種の電気機器１２が筐体１３内に収納されている。これらの電気機器１２に発生した異常を診断する方法の一つとして、電気機器１２における絶縁低下や線路抵抗増大で発生する異常電流による発熱や、筐体１３内に存在する異物や電気機器１２における不良箇所の熱伝導率の違いによる温度差を測定する温度監視がある。

以下の実施形態では、測定対象物である電気機器１２の発熱部１４の温度状態を監視する手段として、測定対象物からその表面温度に応じて放射される赤外線量を測定し、広範囲の温度分布を非接触で瞬時に継続して把握することができる赤外線サーモグラフィ測定法を採用する。この赤外線サーモグラフィ測定法を用いる場合、測定対象物をサーモグラフィ装置で正面から撮影することが望ましい。

図１に示すように、電気設備１１の筐体１３内に、電気的絶縁性を有する赤外線反射フィルム１５が貼り付けられた反射鏡１６を配設する。この実施形態では、筐体１３内で電気機器１２の背面側に位置する内壁面１８全体に反射鏡１６を配設している。このようにして、筐体１３内に収納された活線状態の電気機器１２の背面側に位置する発熱部１４から放射される赤外線を反射鏡１６で電気機器１２の前面側に反射させ、その反射鏡１６で反射された赤外線をサーモグラフィ装置１７で検知し、発熱部１４の温度状態を監視する。サーモグラフィ装置１７では、発熱部１４の温度とその周囲温度との差を画像処理により色分けして撮影する。

反射鏡１６を構成する赤外線反射フィルム１５は、図２に示すように、赤外線を反射する高透明熱線反射層２０と、その反射層２０の外側に位置して反射層２０を保護する保護層１９と、反射層２０の内側に位置して反射層２０を補強する透明フィルム層２１と、透明フィルム層２１の内側に位置して鏡面２３に貼り付けるための粘着層２２とで構成されている。このように、赤外線反射フィルム１５は、その表面側から裏面側へ向けて、保護層１９、高透明熱線反射層２０、透明フィルム層２１および粘着層２２からなる積層構造をなす。この赤外線反射フィルム１５は、赤外線反射性と電気的絶縁性とを併せ持ち、構造的に安定した機能性高分子膜である。

この実施形態で使用する反射鏡１６は、図３および図４に示すように、前述の積層構造からなる透明な赤外線反射フィルム１５を粘着層２２により鏡面２３に貼り付けた構造を具備する。この鏡面２３は、ガラスに金属を蒸着した一般的な平板状の鏡２４で構成されている。このように、鏡面２３に赤外線反射フィルム１５を貼り付けるだけの簡単な手段で、電気機器１２の発熱部１４から放射される赤外線を反射させる機能を発揮させることができる。

この反射鏡１６では、図２に示すように、外部からの赤外線については、保護層１９を透過して高透明熱線反射層２０で反射され、可視光については、保護層１９、高透明熱線反射層２０、透明フィルム層２１および粘着層２２を透過して鏡面２３（図３参照）で反射される。このように、赤外線反射フィルム１５を透過した可視光を鏡面２３で反射させることにより、測定対象物である発熱部１４の位置を容易に確認できる照準合わせ機能を付加することができる。

なお、この実施形態では、平坦な鏡面２３に赤外線反射フィルム１５を貼り付けた反射鏡１６を例示しているが、凹状あるいは凸状の鏡面に赤外線反射フィルム１５を貼り付けた凹面あるいは凸面反射鏡とすることも可能である。また、この反射鏡１６で赤外線を反射させる機能を発揮させるためには、赤外線反射フィルム１５が高透明熱線反射層２０のみを備えておればよく、他の保護層１９、透明フィルム層２１および粘着層２２の有無は任意である。

図１に示す実施形態の場合、筐体１３内に収納された電気機器１２の背面側に位置する発熱部１４から放射される赤外線を反射鏡１６で電気機器１２の前面側に反射させ、その反射鏡１６で反射された赤外線をサーモグラフィ装置１７で検知し、発熱部１４の温度状態を監視するようにしている。このことから、電気機器１２の発熱部１４とサーモグラフィ装置１７との間に遮蔽物がある場合や、電気機器１２が筐体１３内の狭隘な箇所に配設されている場合であっても、電気機器１２の発熱部１４をサーモグラフィ装置１７で反射鏡１６を介して間接的に正面から撮影することができる。

その結果、電気機器１２の発熱部１４の温度状態を正確に把握することができ、電気機器１２に発生した異常を的確に診断することができる。また、電気的絶縁性を有する赤外線反射フィルム１５が貼り付けられた反射鏡１６を用いることから、活線状態の電気機器１２と反射鏡１６との間で短絡事故が発生することはなく、感電事故もなくなって安全性の向上が図れる。さらに、表面酸化の防止により長期使用に耐え得る安価な反射鏡１６を実現でき、メンテナンス性の向上も図れる。

この反射鏡１６では、前述したように、発熱部１４から放射される赤外線を赤外線反射フィルム１５の高透明熱線反射層２０で反射させ、その反射された赤外線をサーモグラフィ装置１７で検知するようにしているが、そのサーモグラフィ装置１７で撮影される画像の照準合わせとして、保護層１９、高透明熱線反射層２０、透明フィルム層２１および粘着層２２を透過して鏡面２３で反射する可視光を利用することができる。これにより、発熱部１４の位置を容易に確認することが可能となっている。

ここで、電気設備１１の筐体１３内に収納された複数の電気機器１２のうち、いずれの電気機器１２に異常が発生するのかを事前に把握することは非常に困難である。この対応策として、この実施形態のように、筐体１３内で電気機器１２の背面側に位置する内壁面１８全体に反射鏡１６を配設することが有効である。これにより、電気設備１１の筐体１３内に収納された複数の電気機器１２のうち、いずれの電気機器１２の背面側に異常が発生しても、反射鏡１６が筐体１３の内壁面１８全体に配設されているので、電気機器１２の背面側に現出した発熱部１４の温度状態を反射鏡１６を介してサーモグラフィ装置１７により監視することが容易となる。

以上の実施形態では、筐体１３内で電気機器１２の背面側に位置する内壁面１８全体に反射鏡１６を配設した場合について説明したが、図５および図６に示すような専用の治具２５を使用するようにしてもよい。この治具２５は、電気設備１１の筐体１３内に挿入される絶縁棒２６の先端に反射鏡２７を取り付け、その反射鏡２７を電気機器１２の発熱部１４の背面側に配置可能としたものである。

この反射鏡２７の絶縁棒２６への取り付けは、図７および図８に示すように適宜の連結部材２８を介して角度変位可能な状態となっている。つまり、反射鏡２７は、図７に示すように垂直面内で傾斜角度を変更可能とし、かつ、図８に示すように水平面内で傾斜角度を変更可能としている。なお、反射鏡２７の構造については、前述した実施形態における反射鏡１６（図２〜図４参照）と同一構造（保護層１９、高透明熱線反射層２０、透明フィルム層２１および粘着層２２からなる積層構造の赤外線反射フィルム１５を鏡面２３に貼り付けた構造）であるため、重複説明は省略する。

この実施形態では、図５に示すように、作業者が治具２５の絶縁棒２６の基端を把持した状態で、その絶縁棒２６の先端を電気設備１１の筐体１３内に挿入する。この挿入操作に基づいて、筐体１３内に収納された活線状態の電気機器１２の背面側に反射鏡２７を配設する。このようにして、電気機器１２の背面側に位置する発熱部１４から放射される赤外線を反射鏡２７で電気機器１２の前面側に反射させ、その反射鏡２７で反射された赤外線をサーモグラフィ装置１７で検知し、発熱部１４の温度状態を監視する。これにより、電気機器１２の発熱部１４とサーモグラフィ装置１７との間に遮蔽物がある場合や、電気機器１２が筐体１３内の狭隘な箇所に配設されている場合であっても、電気機器１２の発熱部１４をサーモグラフィ装置１７で反射鏡２７を介して間接的に正面から撮影することができる。

また、絶縁棒２６の先端に反射鏡２７を取り付けた治具２５を使用することにより、筐体１３内で様々な箇所に位置する発熱部１４に対して反射鏡２７を配置する自由度が増加する。電気設備１１の筐体１３内に収納された複数の電気機器１２のうち、いずれの電気機器１２の背面側に異常が発生しても、電気設備１１の筐体１３内に絶縁棒２６を挿入する操作に基づいて、電気機器１２の発熱部１４の背面側に反射鏡２７を最適に配置することができるので、その発熱部１４の温度状態を最適な状態で監視することができる。

なお、図６〜図８の治具２５では、一定の長さを有する絶縁棒２６を具備したものを例示したが、図９および図１０に示すように、伸縮自在な絶縁棒２９を具備した治具２５を使用するようにしてもよい。この絶縁棒２９は、複数の棒材３０を連結することにより、その全体の長さを変更可能にしたものである。このように絶縁棒２９を伸縮自在な構造とすることにより、電気設備１１の筐体１３内に絶縁棒２９を挿入する際、筐体１３内の手前側に発熱部１４が存在する場合には絶縁棒２９を短くし、筐体１３内の奥側に発熱部１４が存在する場合には絶縁棒２９を長くすればよい。これにより、治具２５の操作性が向上し、反射鏡２７を発熱部１４の背面側に配置することが容易となる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１１電気設備
１２電気機器
１３筐体
１４発熱部
１５赤外線反射フィルム
１６，２７反射鏡
１７サーモグラフィ装置
１８内壁面
２３鏡面
２６，２９絶縁棒

Claims

電気設備の筐体内に、電気的絶縁性を有する赤外線反射フィルムが貼り付けられた反射鏡を配設し、前記筐体内に収納された活線状態の電気機器の背面側に位置する発熱部から放射される赤外線を前記反射鏡で電気機器の前面側に反射させ、その反射鏡で反射された赤外線をサーモグラフィ装置で検知し、前記発熱部の温度状態を監視することを特徴とする電気機器の温度監視方法。
前記反射鏡は、透明な赤外線反射フィルムを鏡面に貼り付けた請求項１に記載の電気機器の温度監視方法。
前記反射鏡は、筐体内で電気機器の背面側に位置する内壁面全体に配設されている請求項１又は２に記載の電気機器の温度監視方法。
前記反射鏡は、電気設備の筐体内に挿入される絶縁棒の先端に取り付けられ、電気機器の発熱部の背面側に配置可能とした請求項１又は２に記載の電気機器の温度監視方法。