JP4157257B2 - ガス絶縁電気機器の故障判定装置及びガス絶縁電気機器用監視装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス絶縁電気機器を構成するガス区分の異常を検出してそのガス区分の内部にある課電導体の地絡、短絡等の発生の有無を判定又は監視するガス絶縁電気機器の故障判定装置及びガス絶縁電気機器用監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガス絶縁電気機器は、円筒形状の金属容器の内部に、１相分の課電導体を納めたものと、３相分の課電導体を納めたものとがあり、前者では課電導体の金属容器への地絡、後者では各相の課電導体の金属容器への地絡と異相の課電導体との間の短絡とがあるが、この発明の対象となる現象としてはいずれも同じであるので便宜上前者の場合について説明する。
【０００３】
従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置について図面を参照しながら説明する。図１０は、従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置を示す構成図である。図１０において、１は絶縁ガスを満たす円筒状の金属容器、２は金属容器１の内部に納めた課電導体、３ａ、３ｂ及び３ｃは金属容器１をガス区画に仕切ると共に課電導体２を絶縁支持する絶縁スペーサである。
【０００４】
また、同図において、１１は金属容器１に取付けて連通配管４により一括管理するガス区分のガス圧に対応したガス圧信号を検出するガス圧力検出器、１２は外部からの地絡電流検出信号の入力により所定時間後にガス圧力検出器１１の出力するガス圧信号をサンプリングするサンプリング回路、１３はサンプリング回路１２でサンプリングしたガス圧信号と閾値を比較してサンプリングしたガス圧力の方が大きければ地絡の発生ありと判定する故障判定回路である。
【０００５】
次に、前述した従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置の動作について図面を参照しながら説明する。図１１は、従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置のガス圧力検出器で検出したガス圧信号を示す波形図である。金属容器１を絶縁スペーサ３ａと３ｂで仕切ったガス区画を連通配管４で一括管理するガス区分で、課電導体２と金属容器１との間で地絡すると、そのガス区画ではアークの近傍で絶縁ガスの圧力が急激に上昇して圧力波を生じる。この圧力波による絶縁ガスの動圧に対応するガス動圧信号が、連通配管４でつながれた隣接するガス区画に満たした絶縁ガスの静圧に対応するガス静圧信号に重畳したガス圧信号として、ガス圧力検出器１１で検出される。
【０００６】
サンプリング回路１２には、このガス圧信号と、地絡が発生してから所定時間後に外部から地絡電流検出信号とが入力されるので、サンプリング回路１２は、この地絡電流検出信号の入力時点Ｔ１から所定時間ｔを経過した時点Ｔ２におけるガス圧信号Ｐ２をサンプリングする（図１１参照）。
【０００７】
故障判定回路１３では、このサンプリングしたガス圧信号Ｐ２の方が閾値Ｐｔに比較して大きければ、地絡の発生ありと判定する（図１１ではガス圧信号Ｐ２の方が大きくなっている）。
なお、図１０に示していないが、他のガス区分でも金属容器１にガス圧力検出器１１を取付けてサンプリング回路、故障判定回路に接続し、地絡の発生の有無を判定するようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置では、ガス圧力検出器１１で検出するガス圧信号が大体、図１１に示す形状になるものとして地絡電流検出信号の入力時点Ｔ１から所定時間ｔを経過した時点Ｔ２におけるガス圧信号Ｐ２をサンプリングし、所定の閾値Ｐｔと比較してガス圧信号Ｐ２の方が大きければ、地絡の発生ありと判定しているが、絶縁スペーサ３ａと３ｂの間にある金属容器１の大きさや地絡の際のアークエネルギー、地絡の継続時間などによりガス圧上昇は図１１と異なることがあり、また、閾値も一義的に設定できないので、地絡の発生の有無を的確に判定することが出来ないという問題点があった。
【０００９】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、絶縁スペーサの間隔等の構造的な制約や地絡時のアークエネルギー、継続時間などの地絡時の条件に左右されることなく的確に地絡発生ガス区分を標定する為に、異種センサの組み合わせにより判定の確度を向上し、事故発生時の事故除去作業を短縮することができるガス絶縁電気機器の故障判定装置及びガス絶縁電気機器用監視装置を得ることを目的とする。さらに占有スペースを抑えることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるガス絶縁電気機器の故障判定装置は、金属容器と、絶縁ガスが満たされた前記金属容器の内部に納められた課電導体と、この課電導体を前記金属容器から絶縁支持し前記金属容器の内部をガス区分に仕切る複数の絶縁スペーサとを有するガス絶縁電気機器の故障判定を行うものにおいて、前記ガス区分のガス圧を検出するガス圧力検出器と、このガス圧力検出器の出力が第１の閾値を超えると事故発生ガス区分と判定する第１の故障判定回路と、前記ガス区分の分解ガスを検出する分解ガス検出器と、この分解ガス検出器の出力が第２の閾値を超えると事故発生ガス区分と判定する第２の故障判定回路と、前記第１及び第２の故障判定回路の判定出力に基いて、前記第１の閾値を超えた圧力上昇が発生した前記ガス区分内に前記第２の閾値を超えた分解ガスが発生しているときには、前記金属容器の当該ガス区分に故障の発生ありと判定する演算制御回路とを備えるものであって、前記ガス区分から導出した同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロック、この検出器装着ブロックの分岐ガス配管にそれぞれ装着した前記ガス圧力検出器と前記分解ガス検出器、これらの検出器を被い前記検出器装着ブロックに固定したケースを備え、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器を装着するようにしたものである。
【００１１】
また、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器，温度検出器を装着し、前記温度検出器は前記ガス区分の絶縁ガスの温度を検出するようにしたものである。
【００１２】
また、この発明に係るガス絶縁電気機器用監視装置は、金属容器と、絶縁ガスが満たされた前記金属容器の内部に納められた課電導体と、この課電導体を前記金属容器から絶縁支持し前記金属容器の内部をガス区分に仕切る複数の絶縁スペーサとを有するガス絶縁電気機器の監視を行うものにおいて、前記ガス区分から導出した同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロック、この検出器装着ブロックの分岐ガス配管にそれぞれ装着したガス圧力検出器と分解ガス検出器、前記分岐ガス配管に連通した配管に設け内部ガスを放出し得る開閉バルブ、前記検出器を被い、前記検出器装着ブロックに固定したケースを備え、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器を装着するようにしたものである。
【００１３】
また、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器，温度検出器を装着し、前記温度検出器は前記ガス区分の絶縁ガスの温度を検出するようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、ガス絶縁電気機器の故障判定装置の基礎技術を示す構成図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１５】
図１において、１はガス絶縁電気機器の円筒状の金属容器、２は絶縁ガスが満たされた金属容器１の内部に納められた課電導体、３ａ〜３ｃは課電導体２を金属容器１から絶縁支持し金属容器１の内部をガス区分として仕切る絶縁スペーサ、１４は地絡による高速な現象、例えば、ガス圧を検出するための高速現象用センサ、１５は地絡による低速な現象、例えば、分解ガスを検出するための低速現象用センサ、１３は故障判定回路、２４は故障判定回路、２５は２種類のセンサを用いた判定結果を使用して当該ガス区分での地絡の有無の判定を行う演算制御回路である。
【００１６】
次に、このガス絶縁電気機器の故障判定装置の動作について図面を参照しながら説明する。図２は、このガス絶縁電気機器の故障判定装置の高速現象用センサと低速現象用センサの地絡発生後の出力信号の時間変化を概念的に示した図である。
【００１７】
金属容器１を絶縁スペーサ３ａと３ｂで仕切ったガス区分で課電導体２が金属容器１に地絡すると、各種の現象が異なる応答速度で発生する。その場合、高速現象用センサ１４で高速な現象、例えば、ガス圧を検出して故障判定回路１３で故障を判定する。
【００１８】
同じく低速現象用センサ１５を用いて低速な現象、例えば、分解ガスを検出して故障判定回路２４で故障を判定し、最後に両方の判定結果に基いて、演算制御回路２５で当該ガス区分における地絡の有無を判定する。すなわち、演算制御回路２５は、図２（ａ）に示すように、地絡の故障にともなって、数１００ｍｓ程度後に、高速現象用センサ１４により検出したガス圧の上昇があって、故障判定回路１３により故障であると判定した後、一定時間経過した後（例えば、数ｓ）、低速現象用センサ１５により検出した分解ガスが、故障判定回路２４により所定濃度を超えたときに故障であると判定すると、測定ガス区分で地絡の発生が有ると判定する。
【００１９】
このように２種類のセンサを用いて判定することにより信頼性を向上できるという効果がある。なお、センサとして高速現象用と低速現象用の２個を使用する場合について説明したが、３個以上使用して同様の効果を得ることが可能である。
【００２０】
図３は、ガス絶縁電気機器の故障判定装置の基礎技術を示す他の構成図である。図３において、４はガス区画を連通するガス配管、１１はガス圧力検出器、１２はガス圧力検出器１１の出力信号をサンプリングするサンプリング回路、１３は故障判定回路、２１ａ〜２１ｃはガス区画毎に設置した分解ガス検出器、２２は分解ガス検出器起動回路、２３は分解ガス検出器２１ａ〜２１ｃの出力信号をサンプリングするサンプリング回路、２４は分解ガス濃度により異状の有無を判定する故障判定回路、２５はガス圧力検出器１１と分解ガス検出器２１ａ〜２１ｃの情報を元に地絡の有無の判定などを行う演算制御回路である。
【００２１】
次に、このガス絶縁電気機器の故障判定装置の動作について図面を参照しながら説明する。金属容器１を絶縁スペーサ３ａと３ｂで仕切ったガス区分で課電導体２が金属容器１に地絡すると、地絡電流検出信号は時間遅れなく動作する。続いて、タンク内部では、アークの近傍で絶縁ガスの圧力が急激に上昇し圧力波となって、静圧側に流れ込む、更に、絶縁ガスは、アークエネルギーが発する高熱によって化学分解を起こしＦイオンを中心とする分解ガスが発生する。
【００２２】
演算制御回路２５は、地絡電流検出信号により、故障発生を認識し、故障判定回路１３にｎ秒間のサンプリングデータの取得を指示する。更に、分解ガス検出器起動回路２２を起動させ、分解ガス検出器２１ａ〜２１ｃに電源供給を開始させる。
【００２３】
ガス圧力検出器１１が検出した信号は、サンプリング回路１２で平均化処理を行った後、故障判定回路１３に送られ、ガス圧力検出器１１が管理するガス区分毎に閾値を超える圧力差の有無を判定する。閾値を超えたガス区分を検出すると事故発生ガス区分として演算制御回路２５に出力する。
【００２４】
分解ガス検出器２１ａ〜２１ｃが検出した信号は、サンプリング回路２３で平均化処理を施した後、故障判定回路２４に送られ、ガス区分毎に分解ガス濃度を閾値と比較して、閾値を超えたガス区分を検出すると事故発生ガス区分として演算制御回路２５に出力する。
【００２５】
演算制御回路２５では、分解ガス検出器２１ａ〜２１ｃが標定したガス区画がガス圧力検出器１１の標定したガス区分内にあるか否かを判断し、同じであれば地絡の発生ありと判定することによって、ガス絶縁電気機器の故障判定の確度を向上でき、故障部位の確認時間を短縮することができるという効果がある。
【００２６】
すなわち、円筒状の金属容器１の内部に課電導体２を納めて金属容器１の両端を絶縁スペーサ３ａ〜３ｃで仕切ると共に、課電導体２を絶縁スペーサで金属容器から絶縁支持し、金属容器に絶縁ガスを満たしたガス区画を連結してガス区分とするガス絶縁電気機器で、各ガス区分にはガス圧の変化分を検出するガス圧力検出器１１を取付け、各ガス区画には分解ガスをイオン化して検出する分解ガス検出器２１ａ〜２１ｃを取付け、地絡電流検出信号を取り込むと共に、ガス圧力検出器１１からガス圧の変化分を取り出すサンプリング回路１２と、変化分の圧力について閾値判定する故障判定回路１３と、前記分解ガス検出器の電源を起動する分解ガス検出器起動回路２２と、前記分解ガス検出器からガス濃度を検出するサンプリング回路２３と、分解ガスの発生有無を判定する故障判定回路２４と、閾値を超えた圧力上昇が発生したガス区分内のガス区画に閾値を超えた分解ガスが発生している時、地絡、短絡の発生ありと判定する演算制御回路２５を備えた事を特徴とするガス絶縁電気機器の故障判定装置である。
【００２７】
図１，図３では、ガス区分に対する検出器の取付け位置が、高速現象用センサ１４と低速現象用センサ１５、又はガス圧力検出器１１と分解ガス検出器２１で異なっている。すなわち、同一ガス区分に対して、各検出器がそれぞれ別個に金属容器１に取付けられている。そのため、内部のガス圧力，温度や組成の変化を金属容器の別々の個所で測定することになり、それぞれの検出器より得られた値を用いて故障判定の演算を行う場合、判定結果の信頼性が低くなるという問題点があった。また、ガス給排気口やガス給排気バルブが多く必要になり、加工コスト及び部品コストが高くなる。さらに検出部が多くのスペースを占有するという問題点があった。
【００２８】
参考例１．
図４は参考例１に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。図４において、４は連通配管で、金属容器１のガス区分のガス給排気口５ａ，５ｂに連通して取付けられている。６はガス給排気バルブ７を介して連通配管４に接続されたガス配管で、これより分岐したガス配管８を有している。ガス圧力検出器１１，分解ガス検出器２１および温度検出器４１は貫通孔を有する絶縁物９ａ，９ｂ，９ｃを介してガス配管８にそれぞれ取付けられている。前記各検出器１１，２１，４１の検出部は貫通孔を通して測定ガスに晒されている。このように、各検出器１１，２１，４１は同一ガス配管系即ち同一ガス配管６を分岐したガス配管８にそれぞれ取付けられている。
【００２９】
次に動作について説明する。常時としては、金属容器１のガス区分において、ガス圧に対応したガス圧信号をガス圧力検出器１１によって検出し、ガス温度を温度検出器４１によって検出することにより、ガス密度の常時監視を行う。異常時としては、金属容器１のガス区分において、課電導体２との間で地絡が発生すると、絶縁ガスの圧力が急激に上昇するので、その圧力上昇をガス圧力検出器１１によって検出し、続いて、アークエネルギーの高熱によって発生するＦイオンを中心とする分解ガスを分解ガス検出器２１によって検出し、これらの二つの異なる機能により当該ガス区分における故障判定を行う。詳細動作は図１，図２，図３で説明したとおりである。
【００３０】
図４の各検出器１１，２１，４１は、特に同一ガス配管系即ち同一ガス配管６を分岐したガス配管８にそれぞれ取付けられている。このように検出器類を同一のガス配管系に取付けることにより、判定結果の信頼性が上がり、ガス給排気口５ａ，５ｂ，ガス給排気バルブ７やガス配管の数を削減でき、金属容器１の加工コストや部品コストを抑えることができ、占有スペースを削減でき、ガス絶縁電気機器のレイアウトの自由度を向上させることができる。
【００３１】
参考例２．
図５は、参考例２に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。図において、５はガス給排気口でガス区分毎に一箇所設けている。図では、一ガス区分のみ取付け状態を示し、他のガス区分は図示していない。ガス給排気口５にガス給排気バルブ７を介してガス配管６が接続されている。このようにガス配管６をガス給排気口５に取付けることも可能で、参考例１と同様の作用効果を奏する。
【００３２】
実施の形態１．
図６は、この発明の実施の形態１に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。図において、４２は絶縁性検出器装着ブロックで、内部にガス配管６から分岐したガス配管８を形成している。絶縁性検出器装着ブロック４２には、各検出器の検出部４３がガスに晒されるように空間４４を設けて、ガス配管８にそれぞれガス圧力検出器１１，分解ガス検出器２１および温度検出器４１が装着されている。金属容器１と各検出器との間は電気的に絶縁が保たれている。
【００３３】
４５はケースで、各検出器を内部に収納し各検出器が一体となるように全体を被っている。ケース４５はボルト（図示せず）で検出器装着ブロック４２に固定されている。４６は分岐したガス配管８と連通した配管の出口に設け内部ガスを放出し得るガス開閉バルブで、ガス給排気バルブ７を閉じた状態で、ガス開閉バルブ４６を開放すると、各検出器およびガス配管６，８内のガスを外部に放出し得る。同一の絶縁性検出器装着ブロック４２に装着された各検出器１１，２１，４１は、ケース４５内に収納されて、検出器部が一体となり、ガス配管６，ガス給排気バルブ７及びガス給排気口５を介して金属容器１のガス区分毎に取付けられている。なお、各故障判定回路と演算制御回路は、絶縁性検出器装着ブロック４２とケース４５の外部で近傍に一括して設けられている。
【００３４】
次に動作について説明する。常時としては、金属容器1 のガス区画において、ガス圧に対応したガス圧信号をガス圧力検出器１１によって検出し、ガス温度を温度検出器４１によって検出することにより、ガス圧信号を２５℃換算して、ガス密度の常時監視を行う。異常時としては、金属容器1のガス区分において、課電導体2 との間で地絡が発生すると、絶縁ガスの圧力が急激に上昇するので、その圧力上昇をガス圧力検出器１１によって検出し、続いてアークエネルギーの高熱によって発生するＦイオンを中心とする分解ガスを分解ガス検出器２１によって検出し、これら二つの結果を演算処理することにより該当ガス区分における故障判定を行う。
【００３５】
このように、同一の絶縁物製検出器装着ブロック４２上に各検出器を配置することにより、各検出器の電気的絶縁が保てると同時に、金属容器１の一ヶ所において同一ガス配管系でガスの状態変化を測定することが可能となり、それぞれの検出器より得られた値を用いて演算処理を行う場合に、故障判定結果の信頼性が向上する。また、ガス給排気口５，ガス給排気バルブ７やガス配管の数を削減でき、金属容器１の加工コストや部品コストを抑えることができ、占有スペースを削減できる。また絶縁物製検出器装着ブロック４２を用いることにより、金属容器１から各検出器までのガス通路長を短くすることができ、ガスの状態変化を最小限に抑えることができ、検出精度や故障判定結果の信頼性が向上する。
【００３６】
また、空間４４を設け、各検出器の検出部を検出器装着ブロック４２に組み込めるように構成したことにより、検出器部の寸法が縮小され、ガス絶縁電気機器のレイアウトの自由度が向上する。またガス開閉バルブ４６を設けると、ガス給排気バルブ５を閉じることにより、ガス絶縁電気機器側の絶縁ガスを出し入れすることなく、検出器の動作チェックを行うことができる。またケース４５を設けることにより屋外環境や外部よりの衝撃から検出器部を保護することができ、検出器部を一体として取り扱うことができるので、取付けや取り外し、持ち運びの際の作業性も改善される。
【００３７】
図６において、ガス絶縁電気機器の故障判定装置の具体的実例の大きさを示す。ガス配管６は内径が１９ｍｍφで、ガス絶縁電気機器用監視装置４７は金属容器１の近傍に配置している。分岐ガス配管８はガス配管６より細く、空間４４は内径がガス配管６より太い。検出器とガス開閉バルブを有する絶縁性検出器装着ブロック４２とケース４５の全体で、ガス絶縁電気機器用監視装置４７を構成し、これは全体で、約長さ１５０ｍｍ，幅１００ｍｍ，高さ１２０ｍｍで、この高さの内、絶縁性検出器装着ブロック４２は５０ｍｍである。
この具体的実例により、ガス圧力検出器１１，分解ガス検出器２１および温度検出器４１で、金属容器１のガス区分の圧力，濃度及び温度の各データを測定することができ、事故判定を行うことができた。
【００３８】
参考例３．
図７は、参考例３に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。ガス絶縁電気機器用監視装置４７において、ガス圧力検出器１１，分解ガス検出器２１、および温度検出器４１が同一の金属製検出器装着ブロック４８上にそれぞれ絶縁物４９ａ，４９ｂ，４９ｃを介して配置される。金属製検出器装着ブロック４８の内部には、ガス配管６から分岐したガス配管８を形成している。金属製検出器装着ブロック４８には、各検出器の検出部４３がガスに晒されるように空間４４を設けて、ガス配管８に絶縁物４９ａ，４９ｂ，４９ｃを介して、それぞれガス圧力検出器１１，分解ガス検出器２１および温度検出器４１が装着されている。金属容器１と各検出器との間は前記絶縁物で電気的に絶縁が保たれている。ガス開閉バルブ４６も同様に設けられている。ケース４５は、各検出器を収納しこれらを被って検出器装着ブロック４８にボルト（図示せず）で固定されている。これらにより安価に検出器部を製造することができる。
【００３９】
なお、絶縁物４９ａ，４９ｂ，４９ｃとして、これらを同一の絶縁性基板とすることもできる。
【００４０】
参考例４．
図８は、参考例４に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。図において、５０は絶縁物で、金属製検出器装着ブロック４８とガス給排気口５との間、例えばガス配管６とガス給排気バルブ７との間に介在させ、両者を絶縁している。これにより、金属製検出器装着ブロック４８と各検出器との間の絶縁物を省略でき、使用する絶縁物の個数が削減され、部品コストを抑えることができる。
【００４１】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。図において、温度検出器を分解ガス検出器に組み込み、温度・分解ガス検出器５１とし、この温度・分解ガス検出器５１とガス圧力検出器１１が同一の絶縁性検出器装着ブロック５２上に配置される。検出器装着ブロック５２の内部には、同様にガス配管６から分岐したガス配管５３が形成され、各検出器の検出部がガスに晒される空間５４が形成されている。４６はガス開閉バルブである。ケース４５で検出器を被っていることも同様である。
【００４２】
これにより検出器の個数を削減でき検出器部コストが低減される。また検出器部の小形化が可能となり、取付けや取外し、持ち運びの際の作業性の改善、ガス絶縁電気機器のレイアウトの自由度のさらなる向上が達成される。
なお、ガス給排気バルブ７はガス給排気口５に直付けされてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のガス絶縁電気機器の故障判定装置によれば、金属容器と、絶縁ガスが満たされた前記金属容器の内部に納められた課電導体と、この課電導体を前記金属容器から絶縁支持し前記金属容器の内部をガス区分に仕切る複数の絶縁スペーサとを有するガス絶縁電気機器の故障判定を行うものにおいて、前記ガス区分のガス圧を検出するガス圧力検出器と、このガス圧力検出器の出力が第１の閾値を超えると事故発生ガス区分と判定する第１の故障判定回路と、前記ガス区分の分解ガスを検出する分解ガス検出器と、この分解ガス検出器の出力が第２の閾値を超えると事故発生ガス区分と判定する第２の故障判定回路と、前記第１及び第２の故障判定回路の判定出力に基いて、前記第１の閾値を超えた圧力上昇が発生した前記ガス区分内に前記第２の閾値を超えた分解ガスが発生しているときには、前記金属容器の当該ガス区分に故障の発生ありと判定する演算制御回路とを備えるものであって、前記ガス区分から導出した同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロック、この検出器装着ブロックの分岐ガス配管にそれぞれ装着した前記ガス圧力検出器と前記分解ガス検出器、これらの検出器を被い前記検出器装着ブロックに固定したケースを備え、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器を装着するようにしたので、異種センサの組み合わせにより判定の確度が向上できると共に、同一ガス配管系よりガスを採取するため、判定結果の信頼性が向上し、ガス給排気口やガス給排気バルブが少なくなり、加工コスト及び部品コストが低減し、さらに占有スペースを抑えることができる。加えて、同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロックを用いることにより、検出器を絶縁できると共に、金属容器から各検出器までのガス通路長を短くすることができ、ガスの状態変化を最小限に抑えることができ、検出精度や故障判定結果の信頼性が向上でき、さらに、検出器を被うケースを設けることにより屋外環境や外部よりの衝撃から検出器部を保護することができ、検出器部を一体として取り扱うことができるので、取付けや取り外し、持ち運びの際の作業性も改善される。
【００４４】
また、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器，温度検出器を装着し、前記温度検出器は前記ガス区分の絶縁ガスの温度を検出するようにしたので、検出器部の寸法が縮小され、ガス絶縁電気機器のレイアウトの自由度が向上する。
【００４５】
また、この発明のガス絶縁電気機器用監視装置によれば、金属容器と、絶縁ガスが満たされた前記金属容器の内部に納められた課電導体と、この課電導体を前記金属容器から絶縁支持し前記金属容器の内部をガス区分に仕切る複数の絶縁スペーサとを有するガス絶縁電気機器の監視を行うものにおいて、前記ガス区分から導出した同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロック、この検出器装着ブロックの分岐ガス配管にそれぞれ装着したガス圧力検出器と分解ガス検出器、前記分岐ガス配管に連通した配管に設け内部ガスを放出し得る開閉バルブ、前記検出器を被い、前記検出器装着ブロックに固定したケースを備え、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器を装着するようにしたので、異種センサの組み合わせにより監視の確度が向上できると共に、同一ガス配管系よりガスを採取する形式のため、監視結果の信頼性が向上し、ガス給排気口やガス給排気バルブが少なく、加工コスト及び部品コストの低減が期待でき、さらにコンパクト化できるため、占有スペースを抑えることができる。加えて、同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロックを用いることにより、検出器を絶縁できると共に、金属容器から各検出器までのガス通路長を短くすることができ、ガスの状態変化を最小限に抑えることができ、検出精度や監視の信頼性が向上でき、さらに、検出器を被うケースを設けることにより屋外環境や外部よりの衝撃から検出器部を保護することができ、検出器部を一体として取り扱うことができるので、取付けや取り外し、持ち運びの際の作業性も改善される。さらに、内部ガスを放出し得る開閉バルブを設けると、ガス区分側を閉じることにより、ガス区分の絶縁ガスを出し入れすることなく、検出器の動作チェックを行うことができる。
【００４６】
さらに、前記絶縁物製の検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器，温度検出器を装着し、前記温度検出器は前記ガス区分の絶縁ガスの温度を検出するようにしたので、検出器部の寸法が縮小され、ガス絶縁電気機器のレイアウトの自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガス絶縁電気機器の故障判定装置の基礎技術を示す構成図である。
【図２】 高速現象用センサと低速現象用センサの地絡発生後の出力信号の時間変化を示す波形図である。
【図３】 ガス絶縁電気機器の故障判定装置の基礎技術を示す他の構成図である。
【図４】 参考例１に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。
【図５】 参考例２に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態１に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。
【図７】 参考例３に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。
【図８】 参考例４に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。
【図９】 この発明の実施の形態２に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。
【図１０】 従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置を示す構成図である。
【図１１】 従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置のガス圧力検出器で検出したガス圧信号を示す波形図である。
【符号の説明】
１ 金属容器 ２ 課電導体
３ 絶縁スペーサ ４ 連通配管
５ ガス給排気口 ６ ガス配管
７ 給排気バルブ ８ ガス圧力検出器
２１ 分解ガス検出器 ４１ 温度検出器
４２ 絶縁性検出器装着ブロック ４３ 検出部
４４ 空間 ４５ ケース
４６ ガス開閉バルブ
４７ ガス絶縁電気機器用監視装置
４８ 金属製検出器装着ブロック ４９ 絶縁物
５０ 絶縁物 ５１ 温度・分解ガス検出器
５２ 絶縁性検出器装着ブロック。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス絶縁電気機器を構成するガス区分の異常を検出してそのガス区分の内部にある課電導体の地絡、短絡等の発生の有無を判定又は監視するガス絶縁電気機器の故障判定装置及びガス絶縁電気機器用監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガス絶縁電気機器は、円筒形状の金属容器の内部に、１相分の課電導体を納めたものと、３相分の課電導体を納めたものとがあり、前者では課電導体の金属容器への地絡、後者では各相の課電導体の金属容器への地絡と異相の課電導体との間の短絡とがあるが、この発明の対象となる現象としてはいずれも同じであるので便宜上前者の場合について説明する。
【０００３】
従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置について図面を参照しながら説明する。図１０は、従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置を示す構成図である。図１０において、１は絶縁ガスを満たす円筒状の金属容器、２は金属容器１の内部に納めた課電導体、３ａ、３ｂ及び３ｃは金属容器１をガス区画に仕切ると共に課電導体２を絶縁支持する絶縁スペーサである。
【０００４】
また、同図において、１１は金属容器１に取付けて連通配管４により一括管理するガス区分のガス圧に対応したガス圧信号を検出するガス圧力検出器、１２は外部からの地絡電流検出信号の入力により所定時間後にガス圧力検出器１１の出力するガス圧信号をサンプリングするサンプリング回路、１３はサンプリング回路１２でサンプリングしたガス圧信号と閾値を比較してサンプリングしたガス圧力の方が大きければ地絡の発生ありと判定する故障判定回路である。
【０００５】
次に、前述した従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置の動作について図面を参照しながら説明する。図１１は、従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置のガス圧力検出器で検出したガス圧信号を示す波形図である。金属容器１を絶縁スペーサ３ａと３ｂで仕切ったガス区画を連通配管４で一括管理するガス区分で、課電導体２と金属容器１との間で地絡すると、そのガス区画ではアークの近傍で絶縁ガスの圧力が急激に上昇して圧力波を生じる。この圧力波による絶縁ガスの動圧に対応するガス動圧信号が、連通配管４でつながれた隣接するガス区画に満たした絶縁ガスの静圧に対応するガス静圧信号に重畳したガス圧信号として、ガス圧力検出器１１で検出される。
【０００６】
サンプリング回路１２には、このガス圧信号と、地絡が発生してから所定時間後に外部から地絡電流検出信号とが入力されるので、サンプリング回路１２は、この地絡電流検出信号の入力時点Ｔ１から所定時間ｔを経過した時点Ｔ２におけるガス圧信号Ｐ２をサンプリングする（図１１参照）。
【０００７】
故障判定回路１３では、このサンプリングしたガス圧信号Ｐ２の方が閾値Ｐｔに比較して大きければ、地絡の発生ありと判定する（図１１ではガス圧信号Ｐ２の方が大きくなっている）。
なお、図１０に示していないが、他のガス区分でも金属容器１にガス圧力検出器１１を取付けてサンプリング回路、故障判定回路に接続し、地絡の発生の有無を判定するようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置では、ガス圧力検出器１１で検出するガス圧信号が大体、図１１に示す形状になるものとして地絡電流検出信号の入力時点Ｔ１から所定時間ｔを経過した時点Ｔ２におけるガス圧信号Ｐ２をサンプリングし、所定の閾値Ｐｔと比較してガス圧信号Ｐ２の方が大きければ、地絡の発生ありと判定しているが、絶縁スペーサ３ａと３ｂの間にある金属容器１の大きさや地絡の際のアークエネルギー、地絡の継続時間などによりガス圧上昇は図１１と異なることがあり、また、閾値も一義的に設定できないので、地絡の発生の有無を的確に判定することが出来ないという問題点があった。
【０００９】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、絶縁スペーサの間隔等の構造的な制約や地絡時のアークエネルギー、継続時間などの地絡時の条件に左右されることなく的確に地絡発生ガス区分を標定する為に、異種センサの組み合わせにより判定の確度を向上し、事故発生時の事故除去作業を短縮することができるガス絶縁電気機器の故障判定装置及びガス絶縁電気機器用監視装置を得ることを目的とする。さらに占有スペースを抑えることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるガス絶縁電気機器の故障判定装置は、金属容器と、絶縁ガスが満たされた前記金属容器の内部に納められた課電導体と、この課電導体を前記金属容器から絶縁支持し前記金属容器の内部をガス区分に仕切る複数の絶縁スペーサとを有するガス絶縁電気機器の故障判定を行うものにおいて、前記ガス区分のガス圧を検出するガス圧力検出器と、このガス圧力検出器の出力が第１の閾値を超えると事故発生ガス区分と判定する第１の故障判定回路と、前記ガス区分の分解ガスを検出する分解ガス検出器と、この分解ガス検出器の出力が第２の閾値を超えると事故発生ガス区分と判定する第２の故障判定回路と、前記第１及び第２の故障判定回路の判定出力に基いて、前記第１の閾値を超えた圧力上昇が発生した前記ガス区分内に前記第２の閾値を超えた分解ガスが発生しているときには、前記金属容器の当該ガス区分に故障の発生ありと判定する演算制御回路とを備えるものであって、前記ガス区分から導出した同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロック、この検出器装着ブロックの分岐ガス配管にそれぞれ装着した前記ガス圧力検出器と前記分解ガス検出器、これらの検出器を被い前記検出器装着ブロックに固定したケースを備え、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器を装着するようにしたものである。
【００１１】
また、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器，温度検出器を装着し、前記温度検出器は前記ガス区分の絶縁ガスの温度を検出するようにしたものである。
【００１２】
また、この発明に係るガス絶縁電気機器用監視装置は、金属容器と、絶縁ガスが満たされた前記金属容器の内部に納められた課電導体と、この課電導体を前記金属容器から絶縁支持し前記金属容器の内部をガス区分に仕切る複数の絶縁スペーサとを有するガス絶縁電気機器の監視を行うものにおいて、前記ガス区分から導出した同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロック、この検出器装着ブロックの分岐ガス配管にそれぞれ装着したガス圧力検出器と分解ガス検出器、前記分岐ガス配管に連通した配管に設け内部ガスを放出し得る開閉バルブ、前記検出器を被い、前記検出器装着ブロックに固定したケースを備え、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器を装着するようにしたものである。
【００１３】
また、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器，温度検出器を装着し、前記温度検出器は前記ガス区分の絶縁ガスの温度を検出するようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、ガス絶縁電気機器の故障判定装置の基礎技術を示す構成図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１５】
図１において、１はガス絶縁電気機器の円筒状の金属容器、２は絶縁ガスが満たされた金属容器１の内部に納められた課電導体、３ａ〜３ｃは課電導体２を金属容器１から絶縁支持し金属容器１の内部をガス区分として仕切る絶縁スペーサ、１４は地絡による高速な現象、例えば、ガス圧を検出するための高速現象用センサ、１５は地絡による低速な現象、例えば、分解ガスを検出するための低速現象用センサ、１３は故障判定回路、２４は故障判定回路、２５は２種類のセンサを用いた判定結果を使用して当該ガス区分での地絡の有無の判定を行う演算制御回路である。
【００１６】
次に、このガス絶縁電気機器の故障判定装置の動作について図面を参照しながら説明する。図２は、このガス絶縁電気機器の故障判定装置の高速現象用センサと低速現象用センサの地絡発生後の出力信号の時間変化を概念的に示した図である。
【００１７】
金属容器１を絶縁スペーサ３ａと３ｂで仕切ったガス区分で課電導体２が金属容器１に地絡すると、各種の現象が異なる応答速度で発生する。その場合、高速現象用センサ１４で高速な現象、例えば、ガス圧を検出して故障判定回路１３で故障を判定する。
【００１８】
同じく低速現象用センサ１５を用いて低速な現象、例えば、分解ガスを検出して故障判定回路２４で故障を判定し、最後に両方の判定結果に基いて、演算制御回路２５で当該ガス区分における地絡の有無を判定する。すなわち、演算制御回路２５は、図２（ａ）に示すように、地絡の故障にともなって、数１００ｍｓ程度後に、高速現象用センサ１４により検出したガス圧の上昇があって、故障判定回路１３により故障であると判定した後、一定時間経過した後（例えば、数ｓ）、低速現象用センサ１５により検出した分解ガスが、故障判定回路２４により所定濃度を超えたときに故障であると判定すると、測定ガス区分で地絡の発生が有ると判定する。
【００１９】
このように２種類のセンサを用いて判定することにより信頼性を向上できるという効果がある。なお、センサとして高速現象用と低速現象用の２個を使用する場合について説明したが、３個以上使用して同様の効果を得ることが可能である。
【００２０】
図３は、ガス絶縁電気機器の故障判定装置の基礎技術を示す他の構成図である。図３において、４はガス区画を連通するガス配管、１１はガス圧力検出器、１２はガス圧力検出器１１の出力信号をサンプリングするサンプリング回路、１３は故障判定回路、２１ａ〜２１ｃはガス区画毎に設置した分解ガス検出器、２２は分解ガス検出器起動回路、２３は分解ガス検出器２１ａ〜２１ｃの出力信号をサンプリングするサンプリング回路、２４は分解ガス濃度により異状の有無を判定する故障判定回路、２５はガス圧力検出器１１と分解ガス検出器２１ａ〜２１ｃの情報を元に地絡の有無の判定などを行う演算制御回路である。
【００２１】
次に、このガス絶縁電気機器の故障判定装置の動作について図面を参照しながら説明する。金属容器１を絶縁スペーサ３ａと３ｂで仕切ったガス区分で課電導体２が金属容器１に地絡すると、地絡電流検出信号は時間遅れなく動作する。続いて、タンク内部では、アークの近傍で絶縁ガスの圧力が急激に上昇し圧力波となって、静圧側に流れ込む、更に、絶縁ガスは、アークエネルギーが発する高熱によって化学分解を起こしＦイオンを中心とする分解ガスが発生する。
【００２２】
演算制御回路２５は、地絡電流検出信号により、故障発生を認識し、故障判定回路１３にｎ秒間のサンプリングデータの取得を指示する。更に、分解ガス検出器起動回路２２を起動させ、分解ガス検出器２１ａ〜２１ｃに電源供給を開始させる。
【００２３】
ガス圧力検出器１１が検出した信号は、サンプリング回路１２で平均化処理を行った後、故障判定回路１３に送られ、ガス圧力検出器１１が管理するガス区分毎に閾値を超える圧力差の有無を判定する。閾値を超えたガス区分を検出すると事故発生ガス区分として演算制御回路２５に出力する。
【００２４】
分解ガス検出器２１ａ〜２１ｃが検出した信号は、サンプリング回路２３で平均化処理を施した後、故障判定回路２４に送られ、ガス区分毎に分解ガス濃度を閾値と比較して、閾値を超えたガス区分を検出すると事故発生ガス区分として演算制御回路２５に出力する。
【００２５】
演算制御回路２５では、分解ガス検出器２１ａ〜２１ｃが標定したガス区画がガス圧力検出器１１の標定したガス区分内にあるか否かを判断し、同じであれば地絡の発生ありと判定することによって、ガス絶縁電気機器の故障判定の確度を向上でき、故障部位の確認時間を短縮することができるという効果がある。
【００２６】
すなわち、円筒状の金属容器１の内部に課電導体２を納めて金属容器１の両端を絶縁スペーサ３ａ〜３ｃで仕切ると共に、課電導体２を絶縁スペーサで金属容器から絶縁支持し、金属容器に絶縁ガスを満たしたガス区画を連結してガス区分とするガス絶縁電気機器で、各ガス区分にはガス圧の変化分を検出するガス圧力検出器１１を取付け、各ガス区画には分解ガスをイオン化して検出する分解ガス検出器２１ａ〜２１ｃを取付け、地絡電流検出信号を取り込むと共に、ガス圧力検出器１１からガス圧の変化分を取り出すサンプリング回路１２と、変化分の圧力について閾値判定する故障判定回路１３と、前記分解ガス検出器の電源を起動する分解ガス検出器起動回路２２と、前記分解ガス検出器からガス濃度を検出するサンプリング回路２３と、分解ガスの発生有無を判定する故障判定回路２４と、閾値を超えた圧力上昇が発生したガス区分内のガス区画に閾値を超えた分解ガスが発生している時、地絡、短絡の発生ありと判定する演算制御回路２５を備えた事を特徴とするガス絶縁電気機器の故障判定装置である。
【００２７】
図１，図３では、ガス区分に対する検出器の取付け位置が、高速現象用センサ１４と低速現象用センサ１５、又はガス圧力検出器１１と分解ガス検出器２１で異なっている。すなわち、同一ガス区分に対して、各検出器がそれぞれ別個に金属容器１に取付けられている。そのため、内部のガス圧力，温度や組成の変化を金属容器の別々の個所で測定することになり、それぞれの検出器より得られた値を用いて故障判定の演算を行う場合、判定結果の信頼性が低くなるという問題点があった。また、ガス給排気口やガス給排気バルブが多く必要になり、加工コスト及び部品コストが高くなる。さらに検出部が多くのスペースを占有するという問題点があった。
【００２８】
参考例１．
図４は参考例１に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。図４において、４は連通配管で、金属容器１のガス区分のガス給排気口５ａ，５ｂに連通して取付けられている。６はガス給排気バルブ７を介して連通配管４に接続されたガス配管で、これより分岐したガス配管８を有している。ガス圧力検出器１１，分解ガス検出器２１および温度検出器４１は貫通孔を有する絶縁物９ａ，９ｂ，９ｃを介してガス配管８にそれぞれ取付けられている。前記各検出器１１，２１，４１の検出部は貫通孔を通して測定ガスに晒されている。このように、各検出器１１，２１，４１は同一ガス配管系即ち同一ガス配管６を分岐したガス配管８にそれぞれ取付けられている。
【００２９】
次に動作について説明する。常時としては、金属容器１のガス区分において、ガス圧に対応したガス圧信号をガス圧力検出器１１によって検出し、ガス温度を温度検出器４１によって検出することにより、ガス密度の常時監視を行う。異常時としては、金属容器１のガス区分において、課電導体２との間で地絡が発生すると、絶縁ガスの圧力が急激に上昇するので、その圧力上昇をガス圧力検出器１１によって検出し、続いて、アークエネルギーの高熱によって発生するＦイオンを中心とする分解ガスを分解ガス検出器２１によって検出し、これらの二つの異なる機能により当該ガス区分における故障判定を行う。詳細動作は図１，図２，図３で説明したとおりである。
【００３０】
図４の各検出器１１，２１，４１は、特に同一ガス配管系即ち同一ガス配管６を分岐したガス配管８にそれぞれ取付けられている。このように検出器類を同一のガス配管系に取付けることにより、判定結果の信頼性が上がり、ガス給排気口５ａ，５ｂ，ガス給排気バルブ７やガス配管の数を削減でき、金属容器１の加工コストや部品コストを抑えることができ、占有スペースを削減でき、ガス絶縁電気機器のレイアウトの自由度を向上させることができる。
【００３１】
参考例２．
図５は、参考例２に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。図において、５はガス給排気口でガス区分毎に一箇所設けている。図では、一ガス区分のみ取付け状態を示し、他のガス区分は図示していない。ガス給排気口５にガス給排気バルブ７を介してガス配管６が接続されている。このようにガス配管６をガス給排気口５に取付けることも可能で、参考例１と同様の作用効果を奏する。
【００３２】
実施の形態１．
図６は、この発明の実施の形態１に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。図において、４２は絶縁性検出器装着ブロックで、内部にガス配管６から分岐したガス配管８を形成している。絶縁性検出器装着ブロック４２には、各検出器の検出部４３がガスに晒されるように空間４４を設けて、ガス配管８にそれぞれガス圧力検出器１１，分解ガス検出器２１および温度検出器４１が装着されている。金属容器１と各検出器との間は電気的に絶縁が保たれている。
【００３３】
４５はケースで、各検出器を内部に収納し各検出器が一体となるように全体を被っている。ケース４５はボルト（図示せず）で検出器装着ブロック４２に固定されている。４６は分岐したガス配管８と連通した配管の出口に設け内部ガスを放出し得るガス開閉バルブで、ガス給排気バルブ７を閉じた状態で、ガス開閉バルブ４６を開放すると、各検出器およびガス配管６，８内のガスを外部に放出し得る。同一の絶縁性検出器装着ブロック４２に装着された各検出器１１，２１，４１は、ケース４５内に収納されて、検出器部が一体となり、ガス配管６，ガス給排気バルブ７及びガス給排気口５を介して金属容器１のガス区分毎に取付けられている。なお、各故障判定回路と演算制御回路は、絶縁性検出器装着ブロック４２とケース４５の外部で近傍に一括して設けられている。
【００３４】
次に動作について説明する。常時としては、金属容器1 のガス区画において、ガス圧に対応したガス圧信号をガス圧力検出器１１によって検出し、ガス温度を温度検出器４１によって検出することにより、ガス圧信号を２５℃換算して、ガス密度の常時監視を行う。異常時としては、金属容器1のガス区分において、課電導体2 との間で地絡が発生すると、絶縁ガスの圧力が急激に上昇するので、その圧力上昇をガス圧力検出器１１によって検出し、続いてアークエネルギーの高熱によって発生するＦイオンを中心とする分解ガスを分解ガス検出器２１によって検出し、これら二つの結果を演算処理することにより該当ガス区分における故障判定を行う。
【００３５】
このように、同一の絶縁物製検出器装着ブロック４２上に各検出器を配置することにより、各検出器の電気的絶縁が保てると同時に、金属容器１の一ヶ所において同一ガス配管系でガスの状態変化を測定することが可能となり、それぞれの検出器より得られた値を用いて演算処理を行う場合に、故障判定結果の信頼性が向上する。また、ガス給排気口５，ガス給排気バルブ７やガス配管の数を削減でき、金属容器１の加工コストや部品コストを抑えることができ、占有スペースを削減できる。また絶縁物製検出器装着ブロック４２を用いることにより、金属容器１から各検出器までのガス通路長を短くすることができ、ガスの状態変化を最小限に抑えることができ、検出精度や故障判定結果の信頼性が向上する。
【００３６】
また、空間４４を設け、各検出器の検出部を検出器装着ブロック４２に組み込めるように構成したことにより、検出器部の寸法が縮小され、ガス絶縁電気機器のレイアウトの自由度が向上する。またガス開閉バルブ４６を設けると、ガス給排気バルブ５を閉じることにより、ガス絶縁電気機器側の絶縁ガスを出し入れすることなく、検出器の動作チェックを行うことができる。またケース４５を設けることにより屋外環境や外部よりの衝撃から検出器部を保護することができ、検出器部を一体として取り扱うことができるので、取付けや取り外し、持ち運びの際の作業性も改善される。
【００３７】
図６において、ガス絶縁電気機器の故障判定装置の具体的実例の大きさを示す。ガス配管６は内径が１９ｍｍφで、ガス絶縁電気機器用監視装置４７は金属容器１の近傍に配置している。分岐ガス配管８はガス配管６より細く、空間４４は内径がガス配管６より太い。検出器とガス開閉バルブを有する絶縁性検出器装着ブロック４２とケース４５の全体で、ガス絶縁電気機器用監視装置４７を構成し、これは全体で、約長さ１５０ｍｍ，幅１００ｍｍ，高さ１２０ｍｍで、この高さの内、絶縁性検出器装着ブロック４２は５０ｍｍである。
この具体的実例により、ガス圧力検出器１１，分解ガス検出器２１および温度検出器４１で、金属容器１のガス区分の圧力，濃度及び温度の各データを測定することができ、事故判定を行うことができた。
【００３８】
参考例３．
図７は、参考例３に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。ガス絶縁電気機器用監視装置４７において、ガス圧力検出器１１，分解ガス検出器２１、および温度検出器４１が同一の金属製検出器装着ブロック４８上にそれぞれ絶縁物４９ａ，４９ｂ，４９ｃを介して配置される。金属製検出器装着ブロック４８の内部には、ガス配管６から分岐したガス配管８を形成している。金属製検出器装着ブロック４８には、各検出器の検出部４３がガスに晒されるように空間４４を設けて、ガス配管８に絶縁物４９ａ，４９ｂ，４９ｃを介して、それぞれガス圧力検出器１１，分解ガス検出器２１および温度検出器４１が装着されている。金属容器１と各検出器との間は前記絶縁物で電気的に絶縁が保たれている。ガス開閉バルブ４６も同様に設けられている。ケース４５は、各検出器を収納しこれらを被って検出器装着ブロック４８にボルト（図示せず）で固定されている。これらにより安価に検出器部を製造することができる。
【００３９】
なお、絶縁物４９ａ，４９ｂ，４９ｃとして、これらを同一の絶縁性基板とすることもできる。
【００４０】
参考例４．
図８は、参考例４に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。図において、５０は絶縁物で、金属製検出器装着ブロック４８とガス給排気口５との間、例えばガス配管６とガス給排気バルブ７との間に介在させ、両者を絶縁している。これにより、金属製検出器装着ブロック４８と各検出器との間の絶縁物を省略でき、使用する絶縁物の個数が削減され、部品コストを抑えることができる。
【００４１】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。図において、温度検出器を分解ガス検出器に組み込み、温度・分解ガス検出器５１とし、この温度・分解ガス検出器５１とガス圧力検出器１１が同一の絶縁性検出器装着ブロック５２上に配置される。検出器装着ブロック５２の内部には、同様にガス配管６から分岐したガス配管５３が形成され、各検出器の検出部がガスに晒される空間５４が形成されている。４６はガス開閉バルブである。ケース４５で検出器を被っていることも同様である。
【００４２】
これにより検出器の個数を削減でき検出器部コストが低減される。また検出器部の小形化が可能となり、取付けや取外し、持ち運びの際の作業性の改善、ガス絶縁電気機器のレイアウトの自由度のさらなる向上が達成される。
なお、ガス給排気バルブ７はガス給排気口５に直付けされてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のガス絶縁電気機器の故障判定装置によれば、金属容器と、絶縁ガスが満たされた前記金属容器の内部に納められた課電導体と、この課電導体を前記金属容器から絶縁支持し前記金属容器の内部をガス区分に仕切る複数の絶縁スペーサとを有するガス絶縁電気機器の故障判定を行うものにおいて、前記ガス区分のガス圧を検出するガス圧力検出器と、このガス圧力検出器の出力が第１の閾値を超えると事故発生ガス区分と判定する第１の故障判定回路と、前記ガス区分の分解ガスを検出する分解ガス検出器と、この分解ガス検出器の出力が第２の閾値を超えると事故発生ガス区分と判定する第２の故障判定回路と、前記第１及び第２の故障判定回路の判定出力に基いて、前記第１の閾値を超えた圧力上昇が発生した前記ガス区分内に前記第２の閾値を超えた分解ガスが発生しているときには、前記金属容器の当該ガス区分に故障の発生ありと判定する演算制御回路とを備えるものであって、前記ガス区分から導出した同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロック、この検出器装着ブロックの分岐ガス配管にそれぞれ装着した前記ガス圧力検出器と前記分解ガス検出器、これらの検出器を被い前記検出器装着ブロックに固定したケースを備え、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器を装着するようにしたので、異種センサの組み合わせにより判定の確度が向上できると共に、同一ガス配管系よりガスを採取するため、判定結果の信頼性が向上し、ガス給排気口やガス給排気バルブが少なくなり、加工コスト及び部品コストが低減し、さらに占有スペースを抑えることができる。加えて、同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロックを用いることにより、検出器を絶縁できると共に、金属容器から各検出器までのガス通路長を短くすることができ、ガスの状態変化を最小限に抑えることができ、検出精度や故障判定結果の信頼性が向上でき、さらに、検出器を被うケースを設けることにより屋外環境や外部よりの衝撃から検出器部を保護することができ、検出器部を一体として取り扱うことができるので、取付けや取り外し、持ち運びの際の作業性も改善される。
【００４４】
また、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器，温度検出器を装着し、前記温度検出器は前記ガス区分の絶縁ガスの温度を検出するようにしたので、検出器部の寸法が縮小され、ガス絶縁電気機器のレイアウトの自由度が向上する。
【００４５】
また、この発明のガス絶縁電気機器用監視装置によれば、金属容器と、絶縁ガスが満たされた前記金属容器の内部に納められた課電導体と、この課電導体を前記金属容器から絶縁支持し前記金属容器の内部をガス区分に仕切る複数の絶縁スペーサとを有するガス絶縁電気機器の監視を行うものにおいて、前記ガス区分から導出した同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロック、この検出器装着ブロックの分岐ガス配管にそれぞれ装着したガス圧力検出器と分解ガス検出器、前記分岐ガス配管に連通した配管に設け内部ガスを放出し得る開閉バルブ、前記検出器を被い、前記検出器装着ブロックに固定したケースを備え、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器を装着するようにしたので、異種センサの組み合わせにより監視の確度が向上できると共に、同一ガス配管系よりガスを採取する形式のため、監視結果の信頼性が向上し、ガス給排気口やガス給排気バルブが少なく、加工コスト及び部品コストの低減が期待でき、さらにコンパクト化できるため、占有スペースを抑えることができる。加えて、同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロックを用いることにより、検出器を絶縁できると共に、金属容器から各検出器までのガス通路長を短くすることができ、ガスの状態変化を最小限に抑えることができ、検出精度や監視の信頼性が向上でき、さらに、検出器を被うケースを設けることにより屋外環境や外部よりの衝撃から検出器部を保護することができ、検出器部を一体として取り扱うことができるので、取付けや取り外し、持ち運びの際の作業性も改善される。さらに、内部ガスを放出し得る開閉バルブを設けると、ガス区分側を閉じることにより、ガス区分の絶縁ガスを出し入れすることなく、検出器の動作チェックを行うことができる。
【００４６】
さらに、前記絶縁物製の検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器，温度検出器を装着し、前記温度検出器は前記ガス区分の絶縁ガスの温度を検出するようにしたので、検出器部の寸法が縮小され、ガス絶縁電気機器のレイアウトの自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガス絶縁電気機器の故障判定装置の基礎技術を示す構成図である。
【図２】 高速現象用センサと低速現象用センサの地絡発生後の出力信号の時間変化を示す波形図である。
【図３】 ガス絶縁電気機器の故障判定装置の基礎技術を示す他の構成図である。
【図４】 参考例１に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。
【図５】 参考例２に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態１に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。
【図７】 参考例３に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。
【図８】 参考例４に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。
【図９】 この発明の実施の形態２に係るガス絶縁電気機器の故障判定装置における検出器の取付け配置を示す構成図である。
【図１０】 従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置を示す構成図である。
【図１１】 従来のガス絶縁電気機器の故障判定装置のガス圧力検出器で検出したガス圧信号を示す波形図である。
【符号の説明】
１ 金属容器 ２ 課電導体
３ 絶縁スペーサ ４ 連通配管
５ ガス給排気口 ６ ガス配管
７ 給排気バルブ ８ ガス圧力検出器
２１ 分解ガス検出器 ４１ 温度検出器
４２ 絶縁性検出器装着ブロック ４３ 検出部
４４ 空間 ４５ ケース
４６ ガス開閉バルブ
４７ ガス絶縁電気機器用監視装置
４８ 金属製検出器装着ブロック ４９ 絶縁物
５０ 絶縁物 ５１ 温度・分解ガス検出器
５２ 絶縁性検出器装着ブロック。
Claims (4)
- 金属容器と、絶縁ガスが満たされた前記金属容器の内部に納められた課電導体と、この課電導体を前記金属容器から絶縁支持し前記金属容器の内部をガス区分に仕切る複数の絶縁スペーサとを有するガス絶縁電気機器の故障判定を行うものにおいて、
前記ガス区分のガス圧を検出するガス圧力検出器と、
このガス圧力検出器の出力が第１の閾値を超えると事故発生ガス区分と判定する第１の故障判定回路と、
前記ガス区分の分解ガスを検出する分解ガス検出器と、
この分解ガス検出器の出力が第２の閾値を超えると事故発生ガス区分と判定する第２の故障判定回路と、
前記第１及び第２の故障判定回路の判定出力に基いて、前記第１の閾値を超えた圧力上昇が発生した前記ガス区分内に前記第２の閾値を超えた分解ガスが発生しているときには、前記金属容器の当該ガス区分に故障の発生ありと判定する演算制御回路とを備えるものであって、
前記ガス区分から導出した同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロック、この検出器装着ブロックの分岐ガス配管にそれぞれ装着した前記ガス圧力検出器と前記分解ガス検出器、これらの検出器を被い前記検出器装着ブロックに固定したケースを備え、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器を装着するようにしたガス絶縁電気機器の故障判定装置。 - 前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器，温度検出器を装着し、前記温度検出器は前記ガス区分の絶縁ガスの温度を検出するようにした請求項１記載のガス絶縁電気機器の故障判定装置。
- 金属容器と、絶縁ガスが満たされた前記金属容器の内部に納められた課電導体と、この課電導体を前記金属容器から絶縁支持し前記金属容器の内部をガス区分に仕切る複数の絶縁スペーサとを有するガス絶縁電気機器の監視を行うものにおいて、前記ガス区分から導出した同一のガス配管から分岐したガス配管を内部に有する絶縁物製の検出器装着ブロック、この検出器装着ブロックの分岐ガス配管にそれぞれ装着したガス圧力検出器と分解ガス検出器、前記分岐ガス配管に連通した配管に設け内部ガスを放出し得る開閉バルブ、前記検出器を被い、前記検出器装着ブロックに固定したケースを備え、前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器を装着するようにしたガス絶縁電気機器用監視装置。
- 前記検出器装着ブロック内で分岐した各前記ガス配管に検出器の検出部がガスに晒されるように空間を設けて、それぞれ前記ガス圧力検出器，前記分解ガス検出器，温度検出器を装着し、前記温度検出器は前記ガス区分の絶縁ガスの温度を検出するようにした請求項３記載のガス絶縁電気機器用監視装置。
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