JP4030612B2 - 故障点検出用加熱装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、鳥獣害や落雷等による地絡故障や短絡故障の検出に利用される光ファイバ内蔵架空地線を加熱するための故障点検出用加熱装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年の電力に対する依存度の増大および需要家設備の高度化に伴い、停電のない電力の供給が望まれている。落雷等の事故により地絡故障や短絡故障が起こり、停電が発生した場合には、早期に故障点を検出し復旧することが必要である。
【0003】
故障点を発見するために利用されるものの一つに光ファイバ内蔵架空地線がある。光ファイバ内蔵架空地線には光ファイバの昇温によるラマン散乱光を検出して光ファイバの各部の温度を測定する温度測定装置が連結されており、さらに加熱装置が取り付けられている。地絡故障や短絡故障が起こった場合、加熱装置によって光ファイバ内蔵架空地線が加熱され、故障点の温度変化が温度測定装置で確認される。
【0004】
特開平4-5579号公報に開示されている光ファイバ内蔵架空地線の加熱装置は、電熱線が内蔵された膜で生石灰と水とを仕切り、両者を収納した加熱部が光ファイバ内蔵架空地線に取り付けられたものである。雷サージ電流が流れると電熱線に電流が流れて膜が溶け、生石灰と水とが混合して発熱し、光ファイバ内蔵架空地線が加熱される。
【0005】
また特開平4-5580号公報の加熱装置には、光ファイバ内蔵架空地線に巻き付けられて断熱材で覆われたニクロム線がスイッチを介してバッテリーに接続されており、バッテリーに充電用の太陽電池が接続されている。雷サージ電流が流れるとスイッチが入ってニクロム線に電流が流れ、光ファイバ内蔵架空地線が加熱される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特開平4-5579号公報に記載の加熱装置を使用する場合、電熱線に電流が流れても膜が一様に溶けないため、生石灰と水とが均一に混合せず加熱温度にばらつきが生じてしまう。混合状態によっては加熱温度が約300℃に達して光ファイバの耐熱温度(150℃)を超えてしまい、光ファイバが破損することがある。温度を150℃以下にするために断熱材を使用すると、生石灰と水との量配分および外気温度によって加熱温度が左右される。例えば常温で100±20℃になるように量配分を設定すると、外気温度が−20℃では加熱温度60±20℃、外気温度が50℃では加熱温度130±20℃となってしまい、加熱温度を一定に制御できない。
【0007】
また特開平4-5580号公報に記載の加熱装置では、大容量のバッテリーや太陽電池が必要なため保守点検をしなければならない。断熱材を使用しているので、光ファイバの加熱に時間がかかり、故障地点の発見までに数十分かかってしまう。さらにスイッチが入ったままでは光ファイバの温度が耐熱温度以上に上昇してしまい、光ファイバが損傷する可能性がある。光ファイバの加熱温度は、外気温度にも左右されるため一定には制御できない。
【0008】
本発明は前記の課題を解決するためなされたもので、架空地線に内蔵された光ファイバを加熱しすぎることがなく、外気温度の影響を受けずに加熱温度を一定に制御でき、バッテリーや太陽電池を使用せず保守点検が不要な地絡故障点検出用加熱装置、短絡故障点検出用加熱装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明の故障点検出用加熱装置10は、図1に示すように、故障点検出用の光ファイバ内蔵架空地線11を加熱する装置であって、送電線鉄塔14(図2参照)間に架けられた光ファイバ内蔵架空地線11の一部が、100〜150℃の範囲内に沸点を持つ有機溶剤を収納した蓄熱袋1で包まれ、固体燃焼剤3および固体燃焼剤3に点火する点火部4を収納する金属容器2が蓄熱袋1に接触して配置され、故障電流が流れるリード線5が金属容器2外部から点火部4に接続され、蓄熱袋1および金属容器2が断熱材6で包まれたものである。
【0010】
有機溶剤は100℃よりも高く、かつ光ファイバの耐熱温度である150℃よりも低い沸点を持つ化合物が好ましい。具体的には沸点118℃の酢酸イソブチル、沸点129℃の2−クロロエタノール、沸点142℃のジブチルエーテル、沸点110℃のイソ酪酸エチル、沸点143℃の塩化シクロヘキシル、沸点117℃の1−ブタノールから選ばれる少なくとも1種の有機化合物が挙げられる。
【0011】
有機溶剤はエチレングリコール、グリセリン、ジエチルグリコール、1,4−ブタンジオールおよび1−ヘキサノールから選ばれる少なくとも1種の有機化合物と水との共沸混合物であり、100〜150℃の範囲内に沸点を持つものでもよい。
【0012】
蓄熱袋1は有機溶剤を液状のまま収納するが、微粉シリカ、ガラス微粒子、脱脂綿および綿布から選ばれる少なくとも1種の物質に吸収させて収納してもよい。微粉シリカ、ガラス微粒子は有機溶剤の粘度を増加させ、脱脂綿、綿布は有機溶剤を吸収する。
【0013】
固体燃焼剤3はB、FeSi、Mg、Ti、ZrおよびAlの中から選ばれる少なくとも一種類の金属粉末と、CuO、Pb3O4、PbO2、MnO2およびFe2O3から選ばれる少なくとも一種類の金属酸化物との混合物を含んでいることが好ましい。
【0014】
混合物は、前記金属粉末と前記金属酸化物との酸化還元反応によって発熱する。混合物にはタルク、アルミナおよびベントナイトから選ばれる少なくとも一種類の温度調節剤を添加してもよい。温度調節剤を加えると、混合物を含んでいる固体燃焼剤3の発熱量および燃焼速度を調節することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明を適用する故障点検出用加熱装置10の一実施例を示す横断面図および縦断面図である。同図に示すように、光ファイバ内蔵架空地線11の一部は、アルミラミネート袋の蓄熱袋1に包まれている。蓄熱袋1には、エチレングリコールと水との比が7:3で沸点が約110℃の共沸混合物が収納されている。この蓄熱袋1は、半円筒型の金属容器2の内周に接触するように配置される。金属容器2には金属粉末であるAlおよびFeSiと、金属酸化物であるFe2O3およびCuOと、燃焼調整剤であるアルミナとを含む固体燃焼剤3(発熱量約430cal/g)が充填されており、シール材7によって封止されている。シール材7の金属容器2内側には点火部4が接着され、点火部4には金属容器2外側からシール材7を貫通してリード線5が接続され、リード線5に電流が流れると点火部4が発火して固体燃焼剤3に点火するようになっている。蓄熱袋1および金属容器2は不燃性の断熱材6で包まれ、バンド13で巻かれて固定されている。
【0016】
図2は、故障点検出用加熱装置10を使用した状態を示す概略図である。鉄塔14の塔頂に取り付けられた地絡故障点表示器15には光ファイバ内蔵架空地線11が接続されており、地絡故障点表示器15近傍の内蔵架空地線11には故障点検出用加熱装置10が取り付けられている。故障点検出用加熱装置10と、地絡故障点表示器15に内蔵されている地絡故障検出部とはリード線5で接続されている。地絡故障検出部は地絡故障によって生じた地絡電流を検知し、リード線5に電流を流す。光ファイバ内蔵架空地線11に内蔵された光ファイバ12の端部には、光ファイバ12の昇温によるラマン散乱光を検出して光ファイバ12各部の温度を測定する温度測定装置16が連結されている。
【0017】
また送電線17に取り付けられた短絡故障検出部18と故障点検出用加熱装置10とはリード線5で接続され、送電線17に短絡故障が発生した場合、短絡故障検出部18が短絡電流を検知し、リード線5を通って故障点検出用加熱装置10に電流が流れる。送電線17に内蔵された光ファイバ12の端部には、温度測定装置16が連結されている。
【0018】
故障点検出用加熱装置10は、以下のように動作する。
図2に示すように、雷19が光ファイバ内蔵架空地線11に落ちて地絡故障が発生したり、雷19が鉄塔14に落ち、送電線が同時に地絡故障を発生した場合に短絡故障となる。地絡故障点表示器15の地絡電流検出部が地絡電流を検知し、リード線5を通って故障点検出用加熱装置10に電流が流れる。短絡故障検出部18も短絡電流を検知し、同様に電流が流れる。すると図1に示すように、点火部4が発火して固体燃焼剤3に点火し、固体燃焼剤3は数秒間で燃焼し、その燃焼熱で金属容器2の表面温度が700〜800℃に加熱される。蓄熱袋1に収納されたエチレンと水との共沸混合物の温度が110℃(沸点)に達し、その後の燃焼熱が気化熱となる。共沸混合物は110℃を保ちながら蒸発を続ける。蒸気の圧力によって蓄熱袋1の溶着部の一部に穴が開き、蒸気がその穴から外部へ放出される。このため光ファイバ内蔵架空地線11に内蔵された光ファイバ12も110℃まで加熱された後、その温度を保ち続ける。光ファイバ12内で発生するラマン散乱光による温度上昇が温度測定装置16で検知されて、故障点が特定される。
【0019】
上記実施例の故障点検出用加熱装置10によって、実際に光ファイバ12の温度測定を行った。その実験例を以下に示す。
半円筒形の金属容器2は内径28mm、外形60mm、長さ150mmのステンレス製のものであり、エチレングリコールと水との共沸混合物が蓄熱剤として収納されたアルミラミネート袋を溶着によって密閉した。1mに切断した光ファイバ内蔵架空地線11を故障点検出用加熱装置10にはさみ、点火部4を発火させた。発火後の経過時間に対する光ファイバ12の温度を測定し、その結果を図3に示した。同図に示したように、光ファイバ12の温度は、共沸混合物の沸点である110℃を20分間維持することができた。
【0020】
次に蓄熱剤として沸点142℃のジブチルエーテルを使用し、それ以外は前記と全く同じ構成の故障点検出用加熱装置を組み立てた。リード線5に通電して点火部4を発火させ、発火後の経過時間に対する光ファイバの温度を測定した。その結果を図4に示す。同図に示すように、光ファイバ12は、蓄熱剤の沸点である142℃を約15分間維持することができた。
【0021】
比較のため、蓄熱袋1の代わりに厚さ2mmのセラミックペーパー1枚からなる断熱材で光ファイバ内蔵架空地線11を包んだ故障点検出用加熱装置、厚さ2mmのセラミックペーパー3枚からなる断熱材で光ファイバ内蔵架空地線11を包んだ故障点検出用加熱装置で、光ファイバ12をそれぞれ加熱した。常温23℃の下でリード線5に通電して点火部4を発火させ、発火後の経過時間に対する光ファイバ12の温度を測定し、その結果を図5に示した。同図に示すように、厚さ2mmのセラミックペーパー1枚を使用したときは、光ファイバ12の耐熱温度(150℃)を超えてしまい、その後、温度は低下した。厚さ2mmのセラミックペーパー3枚を使用したときは、光ファイバ12は85℃までしか上昇せず、その後、温度は低下した。このようにセラミックペーパーの断熱材を使用した場合、光ファイバ12の加熱温度を100〜150℃に保つことはできなかった。
【0022】
【発明の効果】
本発明の故障点検出用加熱装置を使用すると、架空地線に内蔵された光ファイバの温度は、外気温度に関係なく一定に制御される。蓄熱袋内の有機溶剤の沸点が光ファイバの耐熱温度より低いため、光ファイバは熱によって破損することがない。光ファイバの加熱温度や保持時間は、固体燃焼剤および有機溶剤の種類や量を変えることで、調節できる。装置の構成が簡単でバッテリーや太陽電池を使用しないため、保守点検が不要で長期の使用が可能である。
【0023】
また、地絡故障検出器や短絡故障検出器から別々の故障点検出装置へ接続して故障別毎に検知したり、ひとつの故障点検出装置へ並列に接続することによって、地絡故障または短絡故障のどちらが発生しても故障点を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する故障点検出用加熱装置の一実施例を示す横断面図および縦断面図である。
【図2】本発明を適用する故障点検出用加熱装置を使用した状態を示す概略図である。
【図3】本発明を適用する故障点検出用加熱装置の点火部発火後の経過時間と光ファイバの温度との関係を示す図である。
【図4】本発明を適用する故障点検出用加熱装置の点火部発火後の経過時間と光ファイバの温度との関係を示す別の図である。である。
【図5】比較用の故障点検出用加熱装置の点火部発火後の経過時間と光ファイバの温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
1は蓄熱袋、2は金属容器、3は固体燃焼剤、4は点火部、5はリード線、6は断熱材、7はシール材、10は故障点検出用加熱装置、11は光ファイバ内蔵架空地線、12は光ファイバ、13はベルト、14は鉄塔、15は地絡故障点表示器、16は温度測定装置、17は送電線、18は短絡故障検出部、19は雷である。
Claims (4)
- 故障点検出用の光ファイバ内蔵架空地線を加熱する装置であって、
送電線鉄塔間に架けられた光ファイバ内蔵架空地線(11)の一部が、100〜150℃の範囲内に沸点を持つ有機溶剤を収納した蓄熱袋(1)で包まれ、
固体燃焼剤(3)および該固体燃焼剤(3)に点火する点火部(4)を収納する金属容器(2)が該蓄熱袋(1)に接触して配置され、
故障電流が流れるリード線(5)が該金属容器(2)外部から該点火部(4)に接続され、
該蓄熱袋(1)および該金属容器(2)が断熱材(6)で包まれていることを特徴とする故障点検出用加熱装置。 - 前記有機溶剤が酢酸イソブチル、2−クロロエタノール、イソ酪酸エチル、塩化シクロヘキシル、1−ブタノールおよびジブチルエーテルから選ばれる少なくとも1種の有機化合物であることを特徴とする請求項1に記載の故障点検出用加熱装置。
- 前記有機溶剤がエチレングリコール、グリセリン、ジエチルグリコール、1,4−ブタンジオールおよび1−ヘキサノールから選ばれる少なくとも1種の有機化合物と水との共沸混合物であり、100〜150℃の範囲内に沸点を持っていることを特徴とする請求項1に記載の故障点検出用加熱装置。
- 前記蓄熱袋が該有機溶剤を微粉シリカ、ガラス微粒子、脱脂綿および綿布から選ばれる少なくとも1種の物質に吸収させて収納していることを特徴とする請求項1に記載の故障点検出用加熱装置。
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1996
- 1996-08-20 JP JP21888696A patent/JP4030612B2/ja not_active Expired - Fee Related
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