JP6173238B2 - 破損検出装置、破損検出システム、及び破損検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガス絶縁避雷器を構成する一部の素子の破損を検出する技術に関する。

特許文献１，２，３及び非特許文献１は、変電所等に設置されるガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）における故障点標定システムを開示している。ＧＩＳ内部で地絡事故が発生した場合、地絡アークのアーク電流とアーク継続時間によって決定される一瞬のアークエネルギーによって、事故点周囲のガスが急激に加熱され、膨張する。そのようなガスの急激な膨張は、急峻な圧力波として事故タンク内を伝わる。そして、そのような急峻な圧力波による急激で衝撃的なガス圧力の増加が、ガス圧力センサを用いることにより検出される。特許文献２や非特許文献１で報告されているように、地絡事故時の急激なガス圧力増加は、数１０秒程度の過渡的な現象である。

特開平６−２０１７５２号公報 特開平７−０５５８７１号公報 特開平９−２２９９９０号公報

太田他、「１５４ｋＶＧＩＳ故障点標定用センサの検証」、平成１４年電気学会電力・エネルギー部門大会、予稿集、ページ１２７〜１２８

ＧＩＳの１つの構成要素として、ＧＩＳ内の機器を雷撃から保護するために設置される「ガス絶縁避雷器」がある。ガス絶縁避雷器は、ＳＦ_６等の絶縁ガスが封入されたタンクと、そのタンク内に収納された避雷器（ＬＡ：Lightning Arrester）とを備える。高い耐電圧を確保するため、一般的に、ＬＡは複数の素子を直列接続することにより構成される。

ここで、本願発明者は、次の点に初めて着目した。それは、ＬＡを構成する複数の素子のうち一部だけが雷撃によって破損する可能性がある、ということである。

雷のエネルギーレベルや波形によっては、複数の素子のうち一部だけが破損し、残りの素子は健全なまま残る可能性がある。この場合、ＬＡの全路破壊は起きないことから、地絡事故には発展せず、地絡アークに起因する衝撃的なガス圧力増加も発生しない。すなわち、一部の素子の破損という事象は、地絡事故を対象とした従来の故障点標定システムからすれば、想定外の事象なのである。

しかしながら、一部の素子の破損は、次回の雷撃時に、別の素子の破損、あるいは、ＬＡの全路破壊を誘発する可能性がある。特に、全路破壊が発生した場合には、地絡事故により大きな損害が発生する。そのような大事故の発生を未然に防ぐために、一部の素子の破損をも検出することが望まれる。

本発明の１つの目的は、ガス絶縁避雷器を構成する一部の素子の破損を検出することができる技術を提供することにある。

本発明の１つの観点において、ガス絶縁避雷器を構成する一部の素子の破損を検出する破損検出装置が提供される。その破損検出装置の破損検出部は、ガス絶縁避雷器のタンク内のガスの温度に相当する物理量を検出するセンサから、当該検出された物理量を示すセンサデータを受け取る。破損検出部は、受け取ったセンサデータに基づいて一部の素子の破損を検出する。より詳細には、破損検出部は、雷撃によって当該物理量が増加し、且つ、当該増加の挙動がタンク、ガス及びタンク内の構造物の熱時定数に依存することを検出した場合、一部の素子の破損が発生したと判定する。

本発明の他の観点において、ガス絶縁避雷器を構成する一部の素子の破損を検出する破損検出方法が提供される。その破損検出方法は、（Ａ）ガス絶縁避雷器のタンク内のガスの温度に相当する物理量を検出するステップと、（Ｂ）当該検出された物理量に基づいて一部の素子の破損を検出するステップと、を含む。上記（Ｂ）一部の素子の破損を検出するステップは、雷撃によって物理量が増加し、且つ、当該増加の挙動がタンク、ガス及びタンク内の構造物の熱時定数に依存することを検出した場合、一部の素子の破損が発生したと判定するステップを含む。

本発明によれば、ガス絶縁避雷器を構成する一部の素子の破損を検出することが可能となる。

図１は、ガス絶縁避雷器の構成を示す概略図である。 図２は、ガス絶縁避雷器の一部の素子が破損した場合を示す概略図である。 図３は、素子破損時のガス圧力の増加の挙動を示すグラフ図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る破損検出システムの構成例を概略的に示すブロック図である。 図５は、本発明の実施の形態２に係る破損検出システムの構成例を概略的に示すブロック図である。 図６は、本発明の実施の形態２における一部素子破損の検出方法を説明するための概念図である。 図７は、本発明の実施の形態２に係る破損検出装置の破損検出部の構成例を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態３における一部素子破損の検出方法を説明するための概念図である。 図９は、本発明の実施の形態３に係る破損検出装置の破損検出部の構成例を示すブロック図である。 図１０は、本発明の実施の形態４における一部素子破損の検出方法を説明するための概念図である。 図１１は、本発明の実施の形態４に係る破損検出装置の破損検出部の構成例を示すブロック図である。 図１２は、本発明の実施の形態５に係る破損検出装置の破損検出部の構成例を示すブロック図である。 図１３は、本発明の実施の形態６に係る破損検出システムの構成例を概略的に示すブロック図である。 図１４は、本発明の実施の形態８に係る破損検出システムの構成例を概略的に示すブロック図である。 図１５は、本発明の実施の形態８に係る破損検出システムの動作例を示すフローチャートである。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．
＜ガス絶縁避雷器＞
図１は、変電所等に設置されるガス絶縁避雷器１０の構成を概略的に示している。ガス絶縁避雷器１０は、ＬＡタンク１１と避雷器（ＬＡ）１３を備えている。ＬＡタンク１１は、密閉された金属容器であり、その内部にＳＦ_６等の絶縁性のガス１２が封入されている。ＬＡ１３は、ＬＡタンク１１内に収納配置されている。ＬＡ１３の一端は高圧導体１に接続されており、その他端は接地線２を介してグランドに接続されている。

図１に示されるように、ＬＡ１３は、複数の素子１３−１〜１３−ｋ（ｋは２以上の整数）を積層することにより構成されている。言い換えれば、複数の素子１３−１〜１３−ｋが、高圧導体１と接地線２との間に直列に接続されている。各々の素子は、例えば酸化亜鉛素子である。このように直列接続された複数の素子１３−１〜１３−ｋを用いることにより、高い耐電圧が確保される。

＜一部素子破損時の現象＞
このようなガス絶縁避雷器１０に、ＬＡ１３の耐量を超える雷サージが侵入した場合を考える。このとき、雷のエネルギーレベルや波形によっては、ＬＡ１３を構成する複数の素子１３−１〜１３−ｋのうち一部だけが破損し、残りの素子は健全なまま残る可能性がある。例えば、図２は、素子１３−３だけが破損した状態を示している。このような状態は、以下「一部素子破損」と参照される場合がある。

一部素子破損の場合、全路破壊は起きないことから、地絡事故には発展せず、地絡アークに起因する衝撃的なガス圧力増加は発生しない。しかしながら、本願発明者は、一部素子破損に起因する別の現象を初めて発見した。図３を参照して、一部素子破損時の現象を説明する。

図３において、横軸は時間を表し、縦軸は雷撃後のガス圧力の上昇を表している。ここでの「ガス圧力」とは、ＬＡタンク１１の内部のガス１２の圧力であって、ＬＡタンク１１に設置されたガス圧力センサによって計測される圧力を意味する。図３中の“Ｐ_０”は、雷撃前のガス圧力を表す。図３に示されるように、一部素子破損時、ガス圧力はゆっくりと上昇し、且つ、ガス圧力が増加した状態が数十分（典型的には１０〜６０分）継続する。

比較として、地絡事故時のガス圧力の挙動も示す。尚、時間的な挙動を比較するため、縦軸の値は正規化されていることに留意されたい。上述の通り、地絡事故時には、一瞬のアークエネルギーによるガスの急加熱、急膨張によって急峻な圧力波が発生し、その圧力波による急激で衝撃的なガス圧力の増加が検出される。地絡事故時の急激なガス圧力増加は、数１０秒程度の過渡的な現象なのである。

それに対して、一部素子破損時のガス圧力の上昇は、非常に緩慢であり、且つ、継続的であることが分かる。このような一部素子破損時のガス圧力の挙動は、次のように説明される。

一部素子破損時、ＬＡ１３が、雷サージのエネルギーを吸収し、発熱する。つまり、ＬＡ１３の温度が上昇する。ＬＡ１３の温度上昇は、熱拡散方程式に従って、ＬＡタンク１１内に拡散する。その結果、ＬＡタンク１１内のガス１２の温度がゆっくりと上昇し、それに伴って、ガス圧力もゆっくりと上昇する。すなわち、一部素子破損時のガス圧力の増加は、圧力波の伝播によるものではなく、熱の拡散によるものである。従って、一部素子破損時のガス圧力増加の挙動は、ＬＡタンク１１、ガス１２、及びＬＡタンク１１内の構造物（ＬＡ１３等）の“熱時定数”に依存することになり、そのタイムスケールは、典型的には１０〜６０分程度となる。尚、雷サージエネルギーが一部素子破損が発生しない程度に小さい場合、発熱も小さく、ガス温度の上昇も限定的であることから、図３のような顕著なガス圧力上昇挙動は観測されない。

実際には、外気によるＬＡタンク１１の冷却もガス圧力に影響を与える。そのため、図３に示されるように、ガス圧力は、ゆっくりと立ち上がった後、平衡状態に達し、その後、更にゆっくりと減少する。しかしながら、ガス圧力増加の立ち上がり時間が、上記の熱時定数に依存しており、地絡事故の場合とは比較にならない程長くなっていることに変わりはない。また、ガス圧力が増加した状態が、上記の熱時定数に依存する長期間（立ち上がり時間も含む）にわたって継続しており、地絡事故の場合とは全く異なることにも変わりはない。

本願発明は、本願発明者によって初めて得られた以上の知見に基づいている。

＜破損検出システム＞
図４は、本発明の実施の形態１に係る破損検出システムの構成例を概略的に示すブロック図である。破損検出システムは、ガス絶縁避雷器１０、センサ２０、及び破損検出装置３０を備えている。

センサ２０は、ガス絶縁避雷器１０のＬＡタンク１１内のガス１２の温度に相当する物理量を検出する。ガス１２の温度に相当する物理量は、ガス１２の温度であってもよいし、ガス１２の圧力であってもよい。つまり、センサ２０は、ガス温度センサであってもよいし、ガス圧力センサであってもよい。センサ２０は、検出した物理量を示すセンサデータＳＥＮを出力する。

破損検出装置３０は、ガス絶縁避雷器１０の一部素子破損を検出するための装置である。破損検出装置３０は、センサ２０に接続されており、センサ２０からセンサデータＳＥＮを受け取る。そして、破損検出装置３０は、受け取ったセンサデータＳＥＮに基づいて、一部素子破損を検出する。尚、破損検出装置３０は、その一部がマイクロコンピュータやパソコンで構成されていてもよい。

破損検出装置３０は、一部素子破損を検出する機能ブロックとして破損検出部４０を備えている。この破損検出部４０は、センサ２０から出力されたセンサデータＳＥＮを受け取り、受け取ったセンサデータＳＥＮに基づいて、一部素子破損を検出する。尚、破損検出部４０の少なくとも一部が、マイクロコンピュータやパソコンで実行されるソフトウェア（プログラム）によって実現されていてもよい。

より詳細には、破損検出部４０は、雷撃によって上記物理量が増加し、且つ、当該増加の挙動が図３で示されたようなゆっくりとしたものであることを検出した場合、一部素子破損が発生したと判定する。すなわち、破損検出部４０は、当該増加の挙動がＬＡタンク１１、ガス１２、及びＬＡタンク１１内の構造物（ＬＡ１３等）の“熱時定数”に依存することを検出した場合、一部素子破損が発生したと判定する。

一部素子破損を検出した場合、破損検出部４０は、アラームを鳴動させてもよい。

＜効果＞
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、ガス絶縁避雷器１０の一部素子破損を検出することが可能となる。一部素子破損は、地絡事故を対象とした従来の故障点標定システムからすれば想定外の事象であり、本実施の形態は極めて有用である。

また、一部素子破損は、次回の雷撃時に、別の素子の破損、あるいは、ＬＡの全路破壊を誘発する可能性がある。特に、全路破壊が発生した場合には、地絡事故により大きな損害が発生する。本実施の形態によって一部素子破損を検出することができれば、そのような大事故の発生を未然に防ぐことが可能となる。このことは、コストの観点からも好適である。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る破損検出システムの構成例を概略的に示すブロック図である。本実施の形態において、センサ２０は、圧力センサ２０Ａである。圧力センサ２０Ａは、ガス絶縁避雷器１０のＬＡタンク１１内のガス１２の圧力を検出し、検出したガス圧力を示すセンサデータＳＥＮを出力する。

破損検出部４０は、センサデータＳＥＮが示すガス圧力に基づいて、一部素子破損を検出する。本実施の形態では、破損検出部４０は、雷撃によるガス圧力増加の“立ち上がり”が図３で示されたように緩慢なものであった場合、一部素子破損が発生したと判定する。すなわち、破損検出部４０は、雷撃によるガス圧力増加の立ち上がり時間がＬＡタンク１１、ガス１２、及びＬＡタンク１１内の構造物（ＬＡ１３等）の“熱時定数”に依存することを検出した場合、一部素子破損が発生したと判定する。

図６は、ガス圧力増加の“緩慢な立ち上がり”を検出するための方法の一例を説明するための概念図である。一部素子破損が発生した場合、ガス圧力は、雷撃前の基準圧力Ｐ_０から、曲線Ｃ１で示されるようにゆっくりと上昇する。このゆっくりとした上昇を検出するために、破損検出部４０は、一定期間Δｔ毎のガス圧力の増加分ΔＰ_１，ΔＰ_２，ΔＰ_３・・・を算出し、モニタする。より詳細には、破損検出部４０は、算出した増加分ΔＰ_１，ΔＰ_２，ΔＰ_３・・・の各々を所定の閾値ΔＰｔ（第１閾値）と比較し、増加分が当該閾値ΔＰｔ以上となる回数をカウントする。

そのようなカウントの結果、最終的なカウント値がｎ１となったとする。これは、ガス圧力増加の立ち上がりが、少なくとも“ｎ１×Δｔ”の期間にわたって継続したことを意味する。従って、最終的なカウント値について、熱時定数に応じた適切な閾値ｎｔ（第２閾値）を設定することによって、ガス圧力増加の立ち上がりが熱時定数に応じた緩慢なものであるか否かを判定することができる。すなわち、破損検出部４０は、カウント値ｎ１が当該閾値ｎｔ以上となった場合、一部素子破損が発生したと判定することができる。

尚、地絡事故の場合、ガス圧力増加は瞬間的であるため、カウント値が閾値ｎｔを超えることはない。また、雷撃によって素子破損が発生しなかった場合、素子温度（ガス圧力）の上昇は小さいため、やはりカウント値が閾値ｎｔを超えることはない。

図７は、図６で示された方法を実現するための破損検出部４０の構成の一例を示すブロック図である。破損検出部４０は、サンプリング部５０と判定部６０を備えている。

サンプリング部５０は、センサ２０から出力されたセンサデータＳＥＮを受け取る。そして、サンプリング部５０は、所定のサンプリング期間Δｔ毎に、センサデータＳＥＮのサンプリングを行う。すなわち、サンプリング部５０は、Ａ／Ｄ変換を行う。サンプリング部５０は、サンプリングにより得られたサンプリングデータＤＡＴを、判定部６０に出力する。

判定部６０は、メモリ６１、比較器６２、カウンタ６３、及び比較器６４を備えている。メモリ６１には、サンプリング部５０によって得られたサンプリングデータＤＡＴが順次格納される。比較器６２は、時間的に連続する２点のサンプリングデータＤＡＴの差分（ΔＰ_１，ΔＰ_２，ΔＰ_３・・・）を算出し、その差分と閾値ΔＰｔ（第１閾値）との比較を行う。カウンタ６３は、比較器６２による比較の結果に基づき、差分が当該閾値ΔＰｔ以上となる回数をカウントし、カウント結果を示すカウント値ＣＮＴを出力する。比較器６４は、カウント値ＣＮＴと閾値ｎｔ（第２閾値）とを比較し、その比較の結果を示す検出結果信号ＤＳＴを出力する。

例えば、カウント値ＣＮＴが閾値ｎｔ未満の場合、検出結果信号ＤＳＴはＬｏｗレベルであり、カウント値ＣＮＴが閾値ｎｔ以上となった場合、検出結果信号ＤＳＴはＨｉｇｈレベルとなる。検出結果信号ＤＳＴ＝Ｈｉｇｈは、一部素子破損の検出を意味する。この検出結果信号ＤＳＴ＝Ｈｉｇｈに応答して、破損検出部４０は、アラームを鳴動させてもよい。

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、簡単な回路構成で、ガス絶縁避雷器１０の一部素子破損を検出することが可能となる。

実施の形態３．
同じ一部素子破損という現象が発生した場合であっても、その破損の程度は毎回異なり得る。具体的には、ＬＡ１３に侵入した雷サージのエネルギーが大きくなるほど、破損する素子数は多くなり、また、ガス圧力の上昇も大きくなる。

図８は、図６で示された場合よりも雷サージのエネルギーが大きい場合のガス圧力増加の挙動を示している。ガス圧力は、基準圧力Ｐ_０から、曲線Ｃ２で示されるようにゆっくりと上昇する。但し、曲線Ｃ２は、図６で示された曲線Ｃ１よりも、立ち上がり期間が長く、また、到達点も高くなっている。結果として、最終的なカウント値ＣＮＴは、図６の場合のｎ１よりも大きなｎ２となる。すなわち、雷サージのエネルギーの大小が、そのままカウント値ＣＮＴに反映される。

逆に言えば、カウント値ＣＮＴから、一部素子破損の原因となった雷サージのエネルギーを推定することができる。この知見に基づき、本実施の形態によれば、破損検出部４０が、カウント値ＣＮＴに基づいて、一部素子破損の原因となった雷サージのエネルギーを推定する。これは、ＬＡ１３の破損の程度を推定することと等価である。

図９は、本実施の形態における破損検出部４０の構成の一例を示すブロック図である。既出の実施の形態２の場合と重複する説明は適宜省略する。図９に示されるように、本実施の形態における破損検出部４０は、上記の構成に加えて、解析部７０を更に備えている。解析部７０は、カウント値ＣＮＴと雷サージエネルギーとの対応関係を示すデータベース７１を備えている。

解析部７０は、上述の判定部６０から、カウント値ＣＮＴ及び検出結果信号ＤＳＴを受け取る。検出結果信号ＤＳＴが一部素子破損の検出を示す場合、解析部７０は、カウント値ＣＮＴとデータベース７１とを参照することにより、一部素子破損の原因となった雷サージのエネルギーを推定する。すなわち、解析部７０は、ＬＡ１３の破損の程度を推定する。尚、解析部７０は、例えばマイクロコンピュータやパソコンにより実現可能である。

本実施の形態によれば、一部素子破損の原因となった雷サージのエネルギー、ひいては、ＬＡ１３の破損の程度を推定することが可能となる。

実施の形態４．
実施の形態４では、一部素子破損を検出するための具体的な方法の他の例を提案する。本実施の形態では、図３で示されたような、立ち上がり時間も含むガス圧力増加の“長い継続時間”に着目する。すなわち、破損検出部４０は、雷撃によってガス圧力が増加した状態が上記熱時定数に依存する期間にわたって継続したことを検出した場合、一部素子破損が発生したと判定する。ガス圧力が増加した状態の継続時間は、典型的には１０分以上である。

図１０は、ガス圧力増加の“長い継続時間”を検出するための方法の一例を説明するための概念図である。一部素子破損が発生した場合、ガス圧力は、雷撃前の基準圧力Ｐ_０からゆっくりと上昇する。破損検出部４０は、雷撃後のガス圧力の増加が所定の閾値Ｐｔ（第３閾値）を超えている継続期間を計測する。そして、その継続期間が所定の閾値Ｄｔ（第４閾値）以上となった場合、破損検出部４０は、一部素子破損が発生したと判定する。閾値Ｄｔは、例えば１０分に設定される。

尚、地絡事故の場合、ガス圧力増加は瞬間的であるため、継続期間が閾値Ｄｔを超えることはない。また、雷撃によって素子破損が発生しなかった場合、素子温度（ガス圧力）の上昇は小さいため、ガス圧力増加が閾値Ｐｔを超えることはない。

図１１は、図１０で示された方法を実現するための破損検出部４０の構成の一例を示すブロック図である。破損検出部４０は、サンプリング部５０と判定部６０を備えている。サンプリング部５０は、既出の実施の形態２の場合と同様であり、その説明は省略する。

判定部６０は、比較器６５、計時器６６、及び比較器６７を備えている。比較器６５は、サンプリングデータＤＡＴと所定の閾値Ｐｔ（第３閾値）との比較を行う。計時器６６は、比較器６５による比較の結果に基づき、サンプリングデータＤＡＴが当該閾値Ｐｔを超えている継続期間を計測する。比較器６７は、継続期間と所定の閾値Ｄｔ（第４閾値）とを比較し、その比較の結果を示す検出結果信号ＤＳＴを出力する。

例えば、継続期間が閾値Ｄｔ未満の場合、検出結果信号ＤＳＴはＬｏｗレベルであり、継続期間が閾値Ｄｔ以上となった場合、検出結果信号ＤＳＴはＨｉｇｈレベルとなる。検出結果信号ＤＳＴ＝Ｈｉｇｈは、一部素子破損の検出を意味する。この検出結果信号ＤＳＴ＝Ｈｉｇｈに応答して、破損検出部４０は、アラームを鳴動させてもよい。

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、簡単な回路構成で、ガス絶縁避雷器１０の一部素子破損を検出することが可能となる。

尚、本実施の形態の手法と既出の実施の形態２，３の手法を併用することも可能である。その場合、一部素子破損の検出精度は更に向上し、好適である。

実施の形態５．
ＬＡタンク１１の温度は、外気温に応じて変動する。ＬＡタンク１１の温度変化は、ＬＡタンク１１内のガス１２の温度、すなわち、ガス圧力にも影響を及ぼす。特に、一部素子破損の場合のガス圧力増加現象のタイムスケールは、地絡事故時よりもはるかに長いため、外気温の変動も考慮に入れることが好ましい。

図１２は、本実施の形態に係る破損検出部４０の構成例を示している。本実施の形態によれば、破損検出部４０は、サンプリング部５０と判定部６０に加えて、補正部８０を更に備えている。サンプリング部５０及び判定部６０の構成は、既出の実施の形態の場合と同様であり、その詳細な説明は省略する。

補正部８０は、外気温を測定する外気温センサ２１から、測定された外気温を示す外気温データＴＥを受け取る。そして、補正部８０は、サンプリング部５０から出力されるサンプリングデータＤＡＴを、外気温データＴＥで示される外気温に応じて補正する。つまり、補正部８０は、外気温の変動によるガス圧力の変動をキャンセルするように、ガス圧力のサンプリングデータＤＡＴを補正する。補正部８０は、当該補正処理の結果得られる補正データＤＡＴ’を判定部６０に出力する。判定部６０は、サンプリングデータＤＡＴの代わりに補正データＤＡＴ’を用いることによって、一部素子破損の検出を行う。

このように、本実施の形態によれば、外気温の変動によるガス圧力の変動をキャンセルするように、ガス圧力が適宜補正される。従って、誤判断の確率が減少し、一部素子破損の検出精度が更に向上する。尚、本実施の形態は、既出の実施の形態のいずれにも適用可能である。

実施の形態６．
センサ２０は、圧力センサ２０Ａに限られない。図１３に示されるように、センサ２０は、ガス絶縁避雷器１０のＬＡタンク１１内に設置された温度センサ２０Ｂであっても構わない。この温度センサ２０Ｂは、ＬＡタンク１１内のガス１２の温度を直接検出し、検出したガス温度を示すセンサデータＳＥＮを出力する。このような構成であっても、既出の実施の形態と同じ処理及び効果を実現可能である。

実施の形態７．
ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）では、雷サージから機器を保護するために、ガス絶縁避雷器１０の他に遮断器が設置されている。雷サージを変流器（ＣＴ）が検出した瞬間、保護信号が発令され、遮断器がトリップする。このような遮断器をトリップさせる保護信号をトリガとして、破損検出装置３０を起動させてもよい。すなわち、破損検出装置３０は、保護信号の入力に応じて起動するように構成されていてもよい。これにより、破損検出装置３０の不要動作を防止し、システムの信頼度を向上させることが可能となる。

実施の形態８．
破損検出装置３０によって一部素子破損が検出された場合、ガス絶縁避雷器１０を解体して、ＬＡタンク１１内部の破損箇所を修理することになる。但し、このような解体修理は停電を伴う工事であるため、確実に破損が発生しているという確証が多いほど好ましい。そこで、本実施の形態では、破損検出装置３０と共に、ガス圧力増加以外の現象を検出する「補助検出装置」が用いられる。

図１４は、本実施の形態に係る破損検出システムの構成例を概略的に示すブロック図である。本実施の形態に係る破損検出システムは、破損検出装置３０に加えて、補助検出装置として分解ガス検出装置１００と漏れ電流検出装置１１０を備えている。

一部素子破損が発生した場合、破損時のエネルギーによって、ＬＡタンク１１内のガス１２（ＳＦ_６）の分解が発生する。つまり、分解ガスの発生は、一部素子破損に伴って観測され得る共存現象である。分解ガス検出装置１００は、ＬＡタンク１１内に設置された分解ガスセンサ１０１を用いて、このような分解ガスの発生を検出する。

また、一部素子破損が発生した場合、ＬＡ１３から接地線２への漏れ電流ｉｌｅａｋが増加する。つまり、漏れ電流ｉｌｅａｋの増加は、一部素子破損に伴って観測され得る共存現象である。漏れ電流検出装置１１０は、電流センサ１１１を用いて、このような漏れ電流ｉｌｅａｋを検出する。

本実施の形態では、破損検出装置３０から出力される上記の検出結果信号ＤＳＴが、分解ガス検出装置１００及び漏れ電流検出装置１１０に入力される。そして、検出結果信号ＤＳＴがＬｏｗからＨｉｇｈへ切り替わったこと、すなわち、一部素子破損の検出をトリガとして、分解ガス検出装置１００及び漏れ電流検出装置１１０が起動する。

図１５は、本実施の形態に係る破損検出システムの動作例を示すフローチャートである。

まず、破損検出装置３０が、一部素子破損の検出を行う（ステップＳ１）。一部素子破損が検出されない場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、ＧＩＳはそのまま運転を継続する。一方、破損検出装置３０によって一部素子破損が検出された場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、その検出結果信号ＤＳＴに応答して、分解ガス検出装置１００及び漏れ電流検出装置１１０が起動する。

分解ガス検出装置１００が分解ガスを検出し、且つ、漏れ電流検出装置１１０が漏れ電流の増加を検出した場合、すなわち、補助検出装置が異常を検出した場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、一部素子破損の発生は確実であると考えられる。従って、解体修理に移行する。それ以外の場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、ＧＩＳはそのまま運転を継続する。

このように、本実施の形態によれば、破損検出装置３０と共に補助検出装置も用いられる。これにより、一部素子破損の確証を増やすことが可能となる。結果として、不要な解体修理や停電を回避することが可能となる。すなわち、破損検出システムの信頼性が向上する。

尚、補助検出装置として、分解ガス検出装置１００と漏れ電流検出装置１１０のうちいずれか一方が用いられてもよい。一方だけが用いられる場合、コストの観点で有利である。両方が用いられる場合、信頼性の観点で有利である。

尚、矛盾しない範囲で、上述の実施の形態同士を組み合わせることも可能である。

以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。

１ 高圧導体、２ 接地線、１０ ガス絶縁避雷器、１１ ＬＡタンク、１２ ガス、１３ ＬＡ、１３−１〜１３−ｋ 素子、２０ センサ、２１ 外気温センサ、２０Ａ 圧力センサ、２０Ｂ 温度センサ、３０ 破損検出装置、４０ 破損検出部、５０ サンプリング部、６０ 判定部、６１ メモリ、６２ 比較器、６３ カウンタ、６４ 比較器、６５ 比較器、６６ 計時器、６７ 比較器、７０ 解析部、７１ データベース、８０ 補正部、１００ 分解ガス検出装置、１０１ 分解ガスセンサ、１１０ 漏れ電流検出装置、１１１ 電流センサ、ＣＮＴ カウント値、ＤＡＴ サンプリングデータ、ＤＡＴ’ 補正データ、ＤＳＴ 検出結果信号、ＳＥＮ センサデータ、ＴＥ 外気温データ。

Claims (12)

1. ガス絶縁避雷器を構成する一部の素子の破損を検出する破損検出装置であって、
   前記ガス絶縁避雷器のタンク内のガスの温度に相当する物理量を検出するセンサから前記検出された物理量を示すセンサデータを受け取り、前記センサデータに基づいて前記一部の素子の破損を検出する破損検出部を備え、
   前記破損検出部は、雷撃によって前記物理量が増加し、且つ、当該増加の挙動が前記タンク、前記ガス及び前記タンク内の構造物の熱時定数に依存することを検出した場合、前記一部の素子の破損が発生したと判定する
   破損検出装置。
2. 前記破損検出部は、雷撃による前記物理量の増加の立ち上がり時間が前記熱時定数に依存することを検出した場合、前記一部の素子の破損が発生したと判定する
   請求項１に記載の破損検出装置。
3. 前記破損検出部は、一定期間毎の前記物理量の増加分をモニタし、前記増加分が第１閾値以上となる回数をカウントし、前記回数が第２閾値以上となった場合、前記一部の素子の破損が発生したと判定する
   請求項１に記載の破損検出装置。
4. 前記破損検出部は、前記回数に基づいて、前記一部の素子の破損の原因となった雷サージのエネルギーを推定する
   請求項３に記載の破損検出装置。
5. 前記破損検出部は、雷撃によって前記物理量が増加した状態が前記熱時定数に依存する期間にわたって継続したことを検出した場合、前記一部の素子の破損が発生したと判定する
   請求項１に記載の破損検出装置。
6. 前記期間は１０分以上である
   請求項５に記載の破損検出装置。
7. 前記破損検出部は、雷撃後の前記物理量の増加が第３閾値を超えている継続期間を計測し、前記継続期間が第４閾値以上となった場合、前記一部の素子の破損が発生したと判定する
   請求項１に記載の破損検出装置。
8. 前記破損検出部は、外気温に応じて前記物理量を補正し、補正後の前記物理量に基づいて、前記一部の素子の破損が発生したか否かの判定を行う
   請求項１から７のいずれか一項に記載の破損検出装置。
9. 前記センサは、前記タンク内の前記ガスの圧力を検出する圧力センサである
   請求項１から８のいずれか一項に記載の破損検出装置。
10. 前記センサは、前記タンク内の前記ガスの温度を検出する温度センサである
    請求項１から８のいずれか一項に記載の破損検出装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の破損検出装置と、
    前記タンク内の前記ガスの分解により生成される分解ガスと、前記ガス絶縁避雷器からの漏れ電流とのうち少なくとも一方を検出する補助検出装置と
    を備え、
    前記破損検出装置による前記一部の素子の破損の検出をトリガとして、前記補助検出装置が起動する
    破損検出システム。
12. ガス絶縁避雷器を構成する一部の素子の破損を検出する破損検出方法であって、
    前記ガス絶縁避雷器のタンク内のガスの温度に相当する物理量を検出するステップと、
    前記検出された物理量に基づいて前記一部の素子の破損を検出するステップと
    を含み、
    前記一部の素子の破損を検出するステップは、雷撃によって前記物理量が増加し、且つ、当該増加の挙動が前記タンク、前記ガス及び前記タンク内の構造物の熱時定数に依存することを検出した場合、前記一部の素子の破損が発生したと判定するステップを含む
    破損検出方法。

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