JP2722797B2 - 絶縁油中ガス測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、油中溶存ガスの赤外吸収特性を測定するこ
とにより絶縁油の絶縁性能の劣化を測定する絶縁油中ガ
ス測定装置に関するものである。

［従来の技術］ 油入電力ケーブルあるいは変圧器等の絶縁性能の劣化
の際には、絶縁油の分解により水素，メタン等の各種ガ
スが発生することが知られている。これらのガスは油中
に溶けた状態で存在することから、従来は絶縁性能を確
認するために定期的に油を採取し、ガスクロマトグラフ
ィー等を用いて溶存ガスの分析を行っていた。このた
め、連続的に絶縁劣化を測定することは困難であり、絶
縁破壊による故障を事前に防止する、いわゆる予防保全
が充分に行われないという問題があった。

この問題を解決するため、第３図に示すような赤外吸
収特性の試験方法による絶縁油中ガス測定装置が考案さ
れている。

図に示すように、絶縁油１中に浸漬されている容器12
の底部にはガス分離膜２が設けられており、容器12内に
は絶縁油１中より溶存ガス５のみが分離抽出されて収容
されるようになっている。容器12の側壁には、赤外光を
伝搬させるための一対のガラスファイバ４がそれぞれの
端面を向かい合わせるようにして接続されている。そし
て一方のガラスファイバ４より容器12のガス室内に出射
された赤外光13が、ガス室内のガス中を通過したのち、
他方のガラスファイバ４によって受光されて検出される
ようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、赤外吸収を利用した上述の測定装置に要求
される性能は、（イ）油中溶存ガス５を速やかに分離抽
出できること、（ロ）容器12内のガスが低濃度でも赤外
吸収特性の測定が成し得ること、である。油中溶存ガス
の分離特性は、次の（１）式で表される。

ここで、Cg:分離されたガスの濃度,C₀:油中ガス濃度,
k:定数,P:分離膜の透過係数,A:膜面積,V:ガス室の容積,
d:膜の厚さ,t:時間。

従って、（イ）の要請を満足させるには、使用する分
離膜を同一とすれば、ガス室の容積Ｖ小さくすことが必
要である。

また、ガスによる赤外吸収特性は次の（２）式で表さ
れる。

Ｔ＝exp（−αcl） …（２） ここで、T:赤外線の透過率，α：ガスの吸収係数,c:
ガス濃度,l:光路長。

従って、（ロ）の要請を満足させるには、同一ガス濃
度ｃであれば光路長ｌを長くすることが必要である。

本発明は、上記課題を解決すべく創案されたものであ
り、その目的は油中溶存ガスを速やかに分離抽出できる
と共に分離抽出されたガスが低濃度でも赤外吸収特性が
測定できる高感度の絶縁油中ガス測定装置を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、絶縁油を油室内に導入し、該絶縁油
中より分離抽出した油中溶存ガスをガス室に収容し、該
ガス室内に赤外光を出射して赤外吸収特性を測定する絶
縁油中ガス測定装置において、 上記油室と上記ガス室は、円筒形状の容器内に軸方向
に２分割して区画すべく油中溶存ガスを分離抽出するた
めのガス分離膜を設けることによってそれぞれ形成さ
れ、上記ガス室内に臨ませて、赤外光を出射するための
光出射部と、該赤外光を反射させるための鏡面部と、該
鏡面部で反射された光を検出するための受光部とが形成
され、 上記鏡面部は、ガス室の側壁内面に円筒状の鏡面加工
が施されてなるものであり、上記光出射部から出射され
た赤外光を複数回反射させて上記受光部へ導くよう形成
されており、 上記ガス室は、円筒形状の容器内に、赤外光の光路に
沿って溝が形成されたスペーサをその溝加工面がガス分
離膜に面するように設けられて形成されていることにあ
る。

［作用］ 上記構成による本発明によれば、光出射部からガス室
内に出射された赤外光は、鏡面部で複数回反射したのち
受光部に入射することになる。これにより、従来技術に
比べて光波長ｌを長くすることができる。従って、上述
の（２）式からわかるように、赤外吸収特性を向上させ
ることができる。

また、ガス室を上記光路が描く形状と略等しい形状に
形成しているので、ガス室の容積を著しく小さなものに
することができ、上記（１）式から判るように、ガス分
離速度を向上させることができる。

［実施例］ 次に、本発明の一実施例について説明する。

第１図（ａ）に本発明を油入電力ケーブル用の測定装
置に適用した例を示す。図に示すように、絶縁油中ガス
測定装置は電力ケーブルの接続箱６にバルブ７を介して
接続されたガス分離装置３を備えている。ガス分離装置
３本体は、直径に対して厚さが薄く形成された円筒形状
の容器16で構成され、内部には、これを軸方向に２分割
して区画すべくガス分離膜２が設けられている。ガス分
離装置３内の一方の空間は上記バルブ７を介して絶縁油
１が導入される油室14を構成し、他方の空間はガス分離
膜２によって分離抽出された油中溶存ガス５を蓄積する
ためのガス室15を構成している。

容器16の円筒状の側壁16aには、ガス室15内に臨ませ
て、光出射部９と受光部10とが設けられている。また、
ガス室15を構成している側壁16aの内面部分には鏡面加
工が施されており、ここに円筒状の鏡面部８が形成され
ている。光出射部９並びに受光部10は、第１図（ｂ）に
示すように光出射部９から出射された赤外光13が鏡面部
８で４回反射したのち受光部10に入射するよう配置され
ている。これら光出射部９並びに受光部10には、ガラス
ファイバ４がそれぞれ接続されている。

次に、上記実施例の作用について説明する。

バルブ７を開いて油室14内に絶縁油１を導入すると、
油中溶存ガス５が分離抽出されてガス室15内に蓄積され
る。ガス室15内に溶存ガス５を収納したのち、光出射部
９から赤外光13を出射する。出射光は鏡面部８で４回反
射したのち受光部10に入射する。

このように、赤外光13をガス室15内において複数回反
射させることにより、従来技術に比べて光路長ｌを著し
く長くすることができる。従って、上述の（２）式から
も判るように、ガス室15内のガスが低濃度でも赤外吸収
特性の測定が成し得、ガス検出感度を著しく向上させる
ことができる。

また、ガス分離膜２の面積Ａに対してガス室15の容積
Ｖが小さく形成されているので、ガス室15内のガス濃度
ｃを速やかに液中ガス濃度C₀と等しくすることができ
る。

第２図（ａ），（ｂ）は、光路に沿って溝17が形成さ
れたスペーサ11をその溝加工面がガス分離膜２に面する
ようにして設けたものである。スペーサ11を設けたこと
により、ガス室15が赤外光13の光路が描く形状と略等し
く形成される。これにより、ガス室15の容積Ｖを減少さ
せることができ、さらに分離速度を向上させることがで
きる。

なお、本実施例では赤外光13が正５角形の頂点を一つ
おきに反射するようにした例を示したが、反射の形態と
しては他にも多くの方式が適用できる。要は、ガス室15
の容積に対して長い光路長が確保できるよう、鏡面部8,
光出射部9,受光部10を配設すればよい。

［発明の効果］ 以上要する本発明によれば、油中溶存ガスを速やかに
分離抽出できると共に分離抽出されたガスが低濃度でも
赤外吸収特性が測定できる高感度の絶縁油中ガス測定装
置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例を示す破断断面図、第
１図（ｂ）は第１図（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、第２図
（ａ）は本発明の他の実施例を示す破断断面図、第２図
（ｂ）は第２図（ａ）のII−II線断面図、第３図は従来
例を示す図である。 図中、１は絶縁油、５は油中溶存ガス、８は鏡面部、９
は光出射部、10は受光部、13は赤外光、15,17はガス室
である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁油を油室内に導入し、該絶縁油中より
   分離抽出した油中溶存ガスをガス室に収容し、該ガス室
   内に赤外光を出射して赤外吸収特性を測定する絶縁油中
   ガス測定装置において、 上記油室と上記ガス室は、円筒形状の容器内に軸方向に
   ２分割して区画すべく油中溶存ガスを分離抽出するため
   のガス分離膜を設けることによってそれぞれ形成され、
   上記ガス室内に臨ませて、赤外光を出射するための光出
   射部と、該赤外光を反射させるための鏡面部と、該鏡面
   部で反射された光を検出するための受光部とが形成さ
   れ、 上記鏡面部は、ガス室の側壁内面に円筒状の鏡面加工が
   施されてなるものであり、上記光出射部から出射された
   赤外光を複数回反射させて上記受光部へ導くよう形成さ
   れており、 上記ガス室は、円筒形状の容器内に、赤外光の光路に沿
   って溝が形成されたスペーサをその溝加工面がガス分離
   膜に面するように設けられて形成されていることを特徴
   とする絶縁油中ガス測定装置。