JP3774603B2 - ガス絶縁電気機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス密封容器内部の地絡、部分放電、接触不良などの異常部位をガスセンサにより検出する分解ガス検出器を備えたガス絶縁電気機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図9は例えば特開平8−271477号公報に示された従来のガスセンサを備えたガス絶縁電気機器(Gas Insulated Switchgear、以下単にGISとする。)の構成図である。図9において101はガス密封容器、102はガス区分スペーサ、103は中心導体、107は地絡(異常発生点)、108は地絡107により発生した分解ガス、111は分解ガス108を検出するガスセンサ、120はガスセンサ111の出力信号を入力して処理する信号処理装置をそれぞれ示している。
【0003】
次に、ガス密封容器101内部の地絡107により発生した分解ガス108の検出を例に、GISの動作について説明する。GISを構成するガス密封容器101は、その内部に純粋なSF6 ガスが充填されており、ガス区分スペーサ102により複数のガス密封空間に分割されている。中心導体103は電気流路であり、中心導体103とガス密封容器101間の絶縁が破壊されるとこれらの間に地絡107が発生する。
【0004】
この地絡107に起因するアークエネルギーによりガス密封容器101内部のSF6 ガスが分解し、SF4 ,HF,SOF2 などの分解ガスが発生する。このとき発生した分解ガスを、ガス密封容器101のそれぞれのガス密封空間に取り付けたガスセンサ111により検出する。ガスセンサ111の出力信号は電気信号として外部の信号処理装置120に出力される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のGISは以上のように構成されており、ガス密封容器101のそれぞれのガス密封空間での異常の有無のみを判定するものであり、ガス密封容器101のどのガス密封空間で異常が生じたかを判定することは可能であるが、ガス密封容器101内でどのような異常が生じたかを判定できないという問題点があった。
【0006】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、GISにおいて、ガスセンサに加え、温度センサ、さらに外気温度センサを組合せて用いることでガス密封容器101内で生じた異常原因を判定することが可能なGISを得ることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明によるガス絶縁電気機器は、電気機器を収納すると共に、上記電気機器を絶縁する絶縁ガスが封入されたガス密封容器、上記ガス密封容器内の分解ガス濃度を検出するガスセンサの出力信号と、上記ガス密封容器内の温度を検出する温度センサの出力信号とによって上記ガス密封容器内部の異常状態を判定すると共に、この異常状態の異常原因を判定する分解ガス検出器を備え、上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合において、上記温度センサが所定温度未満の正常な温度を検出した場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を部分放電と判定するものである。
【0008】
また、この発明によるガス絶縁電気機器は、電気機器を収納すると共に、上記電気機器を絶縁する絶縁ガスが封入されたガス密封容器、上記ガス密封容器内の分解ガス濃度を検出するガスセンサの出力信号と、上記ガス密封容器内の温度を検出する温度センサの出力信号とによって上記ガス密封容器内部の異常状態を判定すると共に、この異常状態の異常原因を判定する分解ガス検出器を備え、上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合において、上記温度センサが所定温度以上の異常な温度を検出した場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を地絡または上記電気機器の接続部の接触不良と判定するものである。
【0009】
さらに、この発明によるガス絶縁電気機器は、電気機器を収納すると共に、上記電気機器を絶縁する絶縁ガスが封入されたガス密封容器、上記ガス密封容器内の分解ガス濃度を 検出するガスセンサの出力信号と、上記ガス密封容器内の温度を検出する温度センサの出力信号とによって上記ガス密封容器内部の異常状態を判定すると共に、この異常状態の異常原因を判定する分解ガス検出器を備え、上記分解ガス検出器は、上記ガスセンサの出力信号と上記温度センサの出力信号に加え、上記ガス密封容器の外側に設けられた外気温度センサの出力信号を入力して、上記ガス密封容器内部の異常状態を判定するよう構成されているものである。
【0010】
また、この発明によるガス絶縁電気機器は、上記のような構成において、上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合において、上記温度センサが所定温度未満の正常な温度を検出した場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を部分放電と判定するものである。
【0011】
さらに、この発明によるガス絶縁電気機器は、上記のような構成において、ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出し、温度センサが所定温度以上の異常な温度を検出した場合、上記温度センサと外気温度センサの出力値が同じ変化をする場合は、分解ガス検出器は異常原因を部分放電と判定するものである。
【0012】
また、この発明によるガス絶縁電気機器は、上記のような構成において、ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出し、温度センサが異常判定温度以上の温度を検出した場合、温度センサと外気温度センサの出力値が異なる変化をする場合は、分解ガス検出器は異常原因を地絡または電気機器の接続部の接触不良と判定するものである。
【0013】
さらに、この発明によるガス絶縁電気機器は、上記のような構成において、異常発生時から所定時間経過後に、ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合の異常原因を接触不良と判定し、所定濃度未満の正常な分解ガス濃度を検出した場合の異常原因を地絡と判定するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1のGISを示す図であり、図において符号1はガス密封容器、2はガス密封容器1を複数のガス密封空間に分離するガス区分スペーサ、3a、3bは電気機器である中心導体であり、中心導体3a、3bは接続部4において接触させることで接続されている。また符号5は接続部4において生じる接触不良(異常発生点)、6および7はガス密封容器1内におい生じる部分放電(異常発生点)、地絡(異常発生点)をそれぞれ模式的に示したものである。
【0015】
また、符号11はガス密封容器1内に充填された絶縁ガスであるSF6 ガスが分解されてなる分解ガスを検出するガスセンサ、12はガスセンサ11の出力信号であるガスセンサ出力、13はガス密封容器1内のガス温度を検出する温度センサ、14は温度センサ13の出力信号である温度センサ出力、17はガスセンサ出力12と温度センサ出力14とが入力される異常判定手段、18は異常判定手段17において異常が判定された場合に異常原因を判定するための異常原因判定手段、19は異常判定手段17と異常原因判定手段18とから構成される分解ガス検出器をそれぞれ示している。
【0016】
次にこの発明によるGISの動作について説明する。図1に示すガス密封空間1内部において、接触不良5が発生した場合、中心導体3a、3bが接触する接続部4が局部的に加熱され、ガス密封容器1内部にHF等の分解ガスが発生するとともに、ガス密封容器1内のガス温度が上昇する。ガス密封容器1内の分解ガス濃度はガスセンサ11にて検出され、その値はガスセンサ出力12として分解ガス検出器19の異常判定手段17に伝達される。また、ガス密封容器1内部の温度上昇は、温度センサ13にて検出され温度センサ出力14として異常判定手段17に伝達される。
【0017】
接触不良5は、時間的に継続して起こるため、図2(a)に示すように、ガスセンサ出力12と温度センサ出力14の値は異常発生後、時間の経過と共に増加し、その後一定となる。
一方、ガス密封容器1内部で部分放電6が発生した場合、図2(b)に示すように、部分放電6が極めて微小な放電現象であるため、分解ガスは時間的に継続して発生し、その後一定となるが、ガス温度は上昇しない。従って、異常判定手段17へ出力されるガスセンサ出力12の値は時間の経過と共に増加し、その後一定となるが、温度センサ出力14の値は異常発生時以前の温度を保った状態となる。
【0018】
また、ガス密封空間内部で地絡7が発生した場合、図2(c)に示すように、そのアークエネルギーにより急激に分解ガスが発生するとともにガス温度が上昇する。地絡7は、時間的に短時間で起こり、その異常発生後はガス密封容器1の壁および外気温度による冷却作用のため、分解ガスは減少し、ガス温度も低下する。従って、異常判定手段17へ出力されるガスセンサ出力12と温度センサ出力14は異常発生後に共に出力値が増大するが、その後徐々に減少するという変化を示す。
【0019】
異常判定手段17では、まずガスセンサ出力12、温度センサ出力14が一旦異常判定値(分解ガス濃度の異常判定濃度、ガス密封容器1内の温度の異常判定温度に相当する。)を超えた場合は該当するセンサの判定を異常とし、判定値を超えていない場合は正常とする。
【0020】
次に、図3に示すようにガスセンサ判定結果が異常かつ温度センサ判定結果が正常の場合、部分放電6が発生しており、また、ガスセンサ判定結果が異常かつ温度センサ判定結果も異常の場合、接触不良5若しくは地絡7が発生しているため、異常判定手段判定結果を異常と判定する。
【0021】
以上のように、ガス密封容器1内部において接触不良5もしくは地絡7が発生している場合、ガスセンサ11と温度センサ13の両方が異常を検出するため、従来のガスセンサ11のみで異常検出する方法より、異常検出の信頼性が向上する。
【0022】
異常判定手段17の結果が異常の場合、異常原因判定手段18においてその原因を判定するということについては既に述べたが、例えばガスセンサ判定結果が異常かつ温度センサ判定結果が正常の場合、異常原因を部分放電と判定する。
また、ガスセンサ判定結果が異常かつ温度センサ判定結果も異常の場合、異常発生から所定時間Tだけ経過した時のガスセンサ出力12および温度センサ出力14を検出し、これらのセンサ出力が図2(a)に示すように異常判定値を超えた異常範囲内にある場合は異常原因が接触不良であると判定し、図2(c) に示すように判定値を下回った正常範囲内にある場合は異常原因が地絡であると判定することができる。
【0023】
以上のように、この発明によれば、従来のようにガス密封容器1を構成する複数のガス密封空間のうちのどのガス密封空間において異常が生じたかを検出するだけでなく、ガス密封容器1内において生じた異常の原因も判定することが可能となる。
【0024】
実施の形態2.
図4に、実施の形態2に係わるGISの構成を示す。この図において15はガス密封容器1の外部に取り付けられ、外気温度を検出する外気温度センサ、16は外気温度センサ15の出力信号である外気温度センサ出力であり、その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一若しくは相当部分を示すものである。
【0025】
次に、この実施の形態2のGISの動作について説明する。ガス密封容器1内において異常が生じた場合のガスセンサ11および温度センサ13の応答は実施の形態1と同様である。ガス密封容器1内部において接触不良5、部分放電6、地絡7が生じた場合で外気温度に影響を与えることはなく、外気温度は変化しないため、外気温度に異常が無い限りは、図5(a)〜図5(c)に示すように外気温度センサ出力16は異常発生前後で変化しない。
一方、日射の影響などにより外気温度が上昇し、それと共にガス密封容器1内の温度が上昇した場合、図6に示すように温度センサ出力14と外気温度センサ出力16が共に上昇し、その出力値の変化が同じとなることが分かる。
【0026】
外気温度の上昇による異常がある場合の、各種センサ出力値の変化の一例を図7に示す。図7(a)は接触不良5が生じた場合の変化であり、温度センサ出力14は日射の影響と接触不良5の影響で、接触不良5のみが生じた場合よりも高温となる。
【0027】
また、図7(b)は部分放電6が生じた場合の変化であり、日射の影響によって外気温度センサ出力16の値が変化するのに伴って温度センサ出力14も同じ変化をし、時間が経つに従ってその値が増加する。
【0028】
図7(c)は地絡7が生じた場合の変化であり、温度センサ出力14の出力値は、異常が生じた直後に急激に増大し、その後も外気温度上昇の影響を受けるために、異常判定温度以上の値を少なくとも所定時間保つ状態となる。外気温度は地絡7が生じてもその影響を受けないために、温度センサ出力14と外気温度センサ出力16の値の変化は異なるものとなる。
【0029】
異常判定手段17では、図8に示すように温度センサ出力14、外気温度センサ出力16の判定結果が共に異常であり、さらに両者の出力値が同じ変化をする場合は、温度センサ出力14の異常原因は外気温の上昇にあると判定し、温度組合せ判定結果を正常とする。なお、温度センサ出力14、外気温度センサ出力16の判定結果が共に異常であっても、両者の出力値の変化が異なる場合は温度組合わせ判定結果を異常とする。
【0030】
また、ガスセンサ判定結果が異常かつ温度組合せ判定結果が正常の場合は、部分放電6が発生しており、また、ガスセンサ判定結果が異常かつ温度組合せ判定結果も異常の場合接触不良5もしくは地絡7が発生しているため、異常判定手段判定結果を異常とする。
【0031】
以上のように、外気温度センサ15を取り付け、その温度変化と温度センサ14の温度変化とを照らし合わせることにより、温度センサ14の異常判定の原因が、ガス密封容器1内の異常によるのか外気温度の上昇によるものであるかを判定でき、異常検出の信頼性をさらに向上させることが可能である。
【0032】
異常判定手段17の結果が異常の場合、異常原因判定手段18において、その異常原因の判定を行うことについては既に述べたが、ガスセンサ判定結果が異常かつ温度組合せ判定結果が正常の場合、異常原因が部分放電と判定する。また、ガスセンサ判定結果が異常かつ温度組合せ判定結果も異常の場合、異常発生から所定時間Tだけ経過した時のガスセンサ出力12および温度センサ出力14を検出し、図5(a)に示すように異常判定値を超えた異常範囲であれば異常原因が接触不良であると判定し、図5(c) に示すように異常判定値を下回った正常範囲であれば異常原因が地絡であると判定する。
【0033】
以上のように、この実施の形態2に示すGISを用いることで、ガス密封容器1内において異常が生じた場合、従来のGISではできなかった異常原因の判定を行うことが可能であり、異常原因に応じた処置を早急に行うことが可能となる。
【0034】
【発明の効果】
この発明によるガス絶縁電気機器によれば、分解ガス検出器がガスセンサからの出力信号に加え、さらに温度センサからの出力信号を入力し、異常状態を検出する異常判定手段を有する構造であり、温度センサによってガス密封容器内の温度を検出して、異常原因の判定に用いることが可能となり、異常検出の信頼性を向上させることが可能であり、さらにガスセンサの出力値が異常で、温度センサの出力値が正常範囲にあれば、異常原因を部分放電と判定することが可能であり、判定結果に応じて早急に対処することが可能となる。
【0035】
また、この発明によるガス絶縁電気機器によれば、外気温度センサを持たない構造において、ガスセンサの出力値が異常で、温度センサの出力値も異常である場合に、異常原因を地絡若しくは接触不良と判定することが可能であり、異常判定の信頼性を向上させることができる。
【0036】
また、この発明によるガス絶縁電気機器によれば、分解ガス検出器がガスセンサ、温度センサからの出力信号に加え、さらに外気温度センサからの出力信号を入力し、異常状態を検出する異常判定手段、異常原因を判定する異常判定手段を有する構造であり、外気温度センサによってガス密封容器外の温度を検出して、異常原因の判定に用いることが可能となり、異常検出の信頼性を向上させることが可能である。
【0037】
さらに、この発明による外気温度センサを含むガス絶縁電気機器においても、ガスセンサの出力値が異常で、温度センサの出力値が正常範囲にあれば、異常原因を部分放電と判定することが可能であり、判定結果に応じて早急に対処することが可能となる。
【0038】
さらに、この発明によるガス絶縁電気機器によれば、ガスセンサの出力値が異常で、外気温度センサの異常に伴って温度センサの出力値が外気温度センサの出力値と同じ変化をする場合に、異常原因を部分放電と判定することが可能であり、判定結果に応じて早急に対処することが可能となる。
【0039】
また、この発明によるガス絶縁電気機器によれば、ガスセンサの出力値が異常で、外気温度センサと温度センサの出力値の変化が異なる場合に、異常原因を地絡若しくは接触不良と判定することが可能であり、異常判定の信頼性を向上させることができる。
【0040】
さらに、この発明によるガス絶縁電気機器によれば、異常発生からの所定時間経過後の分解ガス濃度が異常判定濃度以上である場合の異常原因を接触不良、異常判定濃度未満である場合の異常原因を地絡と判定することが可能であり、判定結果に応じて早急に適切な対処をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるガス絶縁電気機器の構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1によるガスセンサ、温度センサの応答例である。
【図3】 この発明の実施の形態1による異常判定手段判定結果例である。
【図4】 この発明の実施の形態2によるガス絶縁電気機器の構成図である。
【図5】 この発明の実施の形態2によるガスセンサ、温度センサ、外気温度センサの応答例である。
【図6】 この発明の実施の形態2による温度センサ、外気温度センサの応答例である。
【図7】 この発明の実施の形態2による温度センサ、外気温度センサの応答例である。
【図8】 この発明の実施の形態2による異常判定手段判定結果例である。
【図9】 従来のガス絶縁電気機器の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 ガス密封容器、 2 ガス区分スペーサ、 3a、3b 中心導体、
4 接続部、 5 接触不良、 6 部分放電、 7 地絡、
11 ガスセンサ、 12 ガスセンサ出力、 13 温度センサ、
14 温度センサ出力、 15 外気温度センサ、
16 外気温度センサ出力、17異常判定手段、 18 異常原因判定手段、
19 分解ガス検出器。
Claims (7)
- 電気機器を収納すると共に、上記電気機器を絶縁する絶縁ガスが封入されたガス密封容器、上記ガス密封容器内の分解ガス濃度を検出するガスセンサの出力信号と、上記ガス密封容器内の温度を検出する温度センサの出力信号とによって上記ガス密封容器内部の異常状態を判定すると共に、この異常状態の異常原因を判定する分解ガス検出器を備え、上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合において、上記温度センサが所定温度未満の正常な温度を検出した場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を部分放電と判定することを特徴とするガス絶縁電気機器。
- 電気機器を収納すると共に、上記電気機器を絶縁する絶縁ガスが封入されたガス密封容器、上記ガス密封容器内の分解ガス濃度を検出するガスセンサの出力信号と、上記ガス密封容器内の温度を検出する温度センサの出力信号とによって上記ガス密封容器内部の異常状態を判定すると共に、この異常状態の異常原因を判定する分解ガス検出器を備え、上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合において、上記温度センサが所定温度以上の異常な温度を検出した場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を地絡または上記電気機器の接続部の接触不良と判定することを特徴とするガス絶縁電気機器。
- 電気機器を収納すると共に、上記電気機器を絶縁する絶縁ガスが封入されたガス密封容器、上記ガス密封容器内の分解ガス濃度を検出するガスセンサの出力信号と、上記ガス密封容器内の温度を検出する温度センサの出力信号とによって上記ガス密封容器内部の異常状態を判定すると共に、この異常状態の異常原因を判定する分解ガス検出器を備え、上記分解ガス検出器は、上記ガスセンサの出力信号と上記温度センサの出力信号に加え、上記ガス密封容器の外側に設けられた外気温度センサの出力信号を入力して、上記ガス密封容器内部の異常状態を判定するよう構成されていることを特徴とするガス絶縁電気機器。
- 上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合において、上記温度センサが所定温度未満の正常な温度を検出した場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を部分放電と判定することを特徴とする請求項3記載のガス絶縁電気機器。
- 上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出し、上記温度センサが所定温度以上の異常な温度を検出した場合において、上記温度センサと上記外気温度センサの出力値が同じ変化をする場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を部分放電と判定することを特徴とする請求項3記載のガス絶縁電気機器。
- 上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出し、上記温度センサが所定温度以上の異常な温度を検出した場合において、上記温度センサと上記外気温度センサの出力値が異なる変化をする場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を地絡または上記電気機器の接続部の接触不良と判定することを特徴とする請求項3記載のガス絶縁電気機器。
- 異常発生時から所定時間経過後において、上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合は異常原因を接触不良と判定し、所定濃度未満の正常な分解ガス濃度を検出した場合は異常原因を地絡と判定することを特徴とする請求項2または請求項6記載のガス絶縁電気機器。
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