JPH01177809A - ガス絶縁装置の故障点標定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ＧＩＳと称されるガス絶縁開閉装置やＧＩ
Ｌと称されるガス絶縁ケーブルなどのガス絶縁装置にお
いて、絶縁ペーサ−で仕切られた区画ごとの内部閃絡光
を検出し、閃絡故障を生じた区画を標定するガス絶縁装
置の故障点標定装置の閃絡光検出装置に関する。

〔従来の技術〕

ＧＩＳやＧＩＬなどは電力の輸送にとって重要な機器で
あり、万一内部で地絡や相間短絡などの故障が生じた場
合にはこれを速やかに復旧させねばならない、しかるに
、これらの機器は完全密封でかつ内部も絶縁スペーサで
区切られているために、故障が生じた場合その箇所を的
確に標定することが必要である。そして、このために標
定装置として内部での地絡や相間短絡のときの閃絡光を
光学的に検出する方式のものが考案され、一部実用に供
せられている。

ＧＩＳやＧＩＬなどは強電機器でり、その設置場所であ
る変電所は電気的ノイズの多い場所でもあり、この種の
電子装置を含む標定装置にとって外部ノイズなどによる
誤動作に対する対策が重要な課題となっている。　　こ
の誤動作対策の一つとして、ＧＩＳ用ではしゃ断器の動
作信号があることを内部故障の発生の判定条件とするこ
とがある。

第３図はその従来の例を示すもので、ＧＩＳのケース１
１の一部に設けられた導光用窓２１に透明板２２が設置
され、この近傍に先端に集光レンズ３１を有した光ファ
イバ３２が配設されており、この光ファイバ３２の別の
一端に近接して光電気変換手段としてのフォトダイオー
ド４１が設けられている。そして、集光レンズ３１側の
部分は、外部の光が侵入しないようにしゃ光材２３によ
りしゃ光されている。また、４２は増幅器、４３はロー
パスフィルタ、４４はコンパレータ、４７はしゃ断器の
トリップ指令信号に対応した信号源、４５はアンド回路
、４６は表示装置である。

また、第４図は第３図の動作を信号の波形の変化から説
明するためのタイムチャートで、１０１は閃絡１４の地
絡電流波形、１０２はこの閃絡１４によって発生する閃
絡光の強度をフォトダイオード４１．増幅器４２により
電気信号として取り出した出力信号、１０３はローパス
フィルタの出力信号、１０４はコンパレータ４４の出力
信号である。

今、ＧＩＳの絶縁スペーサ１３で区切られた１つの区画
でリード１２からケース１１に短絡する、いわゆる地絡
が生じて閃絡１４が発生すると、この閃絡から発する閃
絡光１５はその一部は直接に、また別の一部はケース１
１の内面に反射した上で導光窓２１を通って外部に漏れ
、この漏れ出た閃絡光を集光レンズ３１で受光し、光フ
ァイバ３２を通してフォトダイオード４１へ伝送して電
気信号に変換し、これを増幅器４２により増幅して１０
２のような波形の信号を得る。この信号からローパスフ
ィルタ４３により高周波成分を取り去ると、１０３のよ
うな波形の信号となり、この信号をコンパレータ４４に
加えレベル弁別すると閃絡光の継続時間に略一致した幅
のパルス信号１０４が得られる。

一方、地絡に伴い外部保護リレー関係などの信号＃４７
からしゃ断器にトリップ信号１０５が出されるので、こ
のトリップ信号１０５と前記のパルス信号１０４との２
つの電気信号をアンド回路４５に加えると、トリップ信
号１０５とパルス信号１０４の双方が同時に存在すると
きのみこのアンド回路４５が出力信号１０６を発生して
表示装置４６にこの区画で閃絡が生じた旨の表示をする
ことになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、このような従来技術では次のような問題点が
ある。

（１）通常、しゃ断器動作指令関係を司る装置と故障点
標定装置とは別々の場所に配されているので、しゃ断器
動作指令信号線を装置まで配線する必要がある。

（２）前記しゃ断器動作指令信号線にノイズが入る可能
性がある。

（３１Ｇ　ｒ　ＳやＧｒＬに負荷をつながないで試験的
に課電する試充電時（新設、移設時および点検終了時な
ど）には、ＧＩＳなどへの引込口の母線部分での地絡な
どでは当該Ｇ１３のしゃ断器は動作しないので、前記故
障信号判定条件が成立しない。

この発明は、しゃ断器動作指令関係装置からの配線を不
要とし、したがってその信号線にノイズの入る可能性も
なく、かつ、試充電時にも故障判定条件が不確定になる
ことのない発光を伴う閃絡故障の故障点標定装置の閃絡
光検出器を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この発明によれば、絶縁
ガスが封入された密封容器内に電気機器を設置しこの密
封容器を絶縁スペーサーで複数の区画に仕切ってなるガ
ス絶縁装置において閃絡事故が発生したとき、その閃絡
光を検出することによって事故が発生した区画を標定す
る故障点標定装置であって、密封容器の各区画に設けら
れた導光窓と、この導光窓から外部に漏れた閃絡光に照
射されてりん光を発するようにその表面にりん光物質を
設けた反射板と、前記閃絡光を集光し光伝送するととも
に前記反射板により発生したりん光を受光して光伝送す
る光伝送手段と、この光伝送手段により伝送された光を
電気信号に変換する光電気変換手段と、この光電気変換
手段の出力信号の閃絡光相当部に対応したパルスを発生
する閃絡光パルス発生手段と、この閃絡光パルス発生手
段の出力信号から所定の時間遅延したパルス信号を発生
する遅延回路と、前記閃絡光パルス発生手段に並列して
設置され、前記光電気変換手段の出力信号のりん光相当
部に対応したパルスを発生するりん光パルス発生手段と
、前記パルス遅延回路の出力信号と前記りん光パルス発
生手段の出力信号とを入力信号としてこれら２つの信号
の双方が零でないときにのみ出力信号を出力して閃絡事
故が発生した区画を特定する判定手段とを備えてなるも
のとする。

〔作用〕

導光窓から漏れ出る閃絡光が照射された位置にりん光物
質を配置すると、閃絡光が発生した際にこのりん光物質
が励起されて閃絡光が消滅してもりん光が継続して発光
し続ける。閃絡光とともにこのりん光を光伝送手段の集
光部で集光して光伝送し光電気変換手段としてのフォト
ダイオードと増幅器により閃絡光の強度に略比例した強
度の電気信号を出力し、この電気信号を入力信号として
閃絡光パルス発生手段により閃絡光相当部の値の大きい
電気信号部のみを整形して閃絡光パルスを生成し、この
閃絡光パルスを遅延回路で所定の時間遅延させ、一方、
前記の光電気変換手段の出力信号を入力信号としてりん
光パルス発生手段によりりん光相当部に対応するパルス
としてのりん光パルスを出力し、前記閃絡光パルスとり
ん光パルスの２つのパルスを入力信号として判定手段と
してのアンド回路に入力して２つのパルスが同時に存在
する時間範囲のみパルスを出力する。この判定手段の出
力信号を表示装置に入力することにより、閃絡故障を生
じた区画を表示する。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の実施例を示す一部断面図を含む構成図で、１１
はＧＩＳのケース、２１は導光窓、２２はこの導光窓２
１に設けた透明ガラス、２３はしゃ先板、１５は閃絡光
、３３は反射板、３４はこの反射板に塗布されたりん光
物質、３２Ａは光ファイバ、３１Ａはこの光ファイバ３
２の先端に取付けられた集光レンズで集光レンズ３１Ａ
と光ファイバは光伝送手段３１０を構成し、４１０は光
電気変換手段でフォトダイオード４１と増幅器４２Ａと
で構成され、４３０は閃絡パルス発生手段でローパスフ
ィルタ４３とコンパレータ４４とで構成され、５１は遅
延回路、５２０はりん光パルス発生手段で増幅器５２と
コンパレータ５３とで構成され、４５は判定手段として
のアンド回路、４６は表示装置であり、集光レンズ３１
Ａ、フォトダイオード４１、ローパス１イルタ４３、コ
ンパレータ４４、アンド回路４５、表示装置４６はいず
れも第３図の従来の閃絡検出器のそれと同一である。ま
た、１３図の集光レンズ３１が導光窓２１の方を向いて
いたのに対してこの図ではりん光物質３４を塗布しであ
る面としての反射板３３の方に向（ようにするために光
ファイバ３２Ａの集光レンズ３１取付は部近傍の曲げ具
合が異なるという点板外はこの光ファイバ３１Ａは第３
図の光ファイバ３２と同一である。集光レンズをりん光
物質の塗布面に向けるのは一つにはりん光１６を最°も
効率よく集光するとともに、このりん光１６よりはるか
に強い閃絡光１５を直接集光しないでりん光物質３４に
反射した反射光を集光することにより閃絡光の集光力を
弱めることにより集光された閃絡光成分とりん光成分と
の強度比が接近するので、相対的にりん光成分の強度比
が増大することになり弱い強度のりん光を効果的に検出
することができる構成となる。

集光レンズ３１が導光窓２１の方向を向いていないため
に集光レンズによる閃絡光の集光力が低下するので、そ
の分第３図の従来装置の増幅器４２よりも増幅器４２Ａ
の増幅率を大きくすることができるので前記のごとくり
ん光成分の検出感度を向上することができる。

閃絡光１５は導光窓２１から外部に出てりん光物質３４
に照射されその反射光が集光レンズ３１Ａで集光されて
光ファイバ３２Ａに入る。−方、りん光物質に閃絡光１
５が照射されることによりこのりん光物質３４は閃絡光
１５が消滅した後もりん光１６を発生し続け、このりん
光物質特有の時定数でその発光強度を減じて行く、この
りん光１６は閃絡光と同じく集光レンズ３１Ａで集光さ
れて光ファイバ３２Ａに入る。フォトダイオード４１は
この光ファイバ３２Ａで伝送されてきた光を電流に変換
しこの電流を増幅器４２Ａで増幅することにより電気信
号２０１を得る。

この電気信号２０１を従来装置と同様に閃絡光パルス発
生手段において、ローパスフィルタ４３とコンパレータ
４４とにより高周波成分を除去した上でレベル弁別する
ことにより、閃絡光に対応する閃絡光パルス信号２０３
が得られる。この信号２０３を遅延回路５１により所定
の時間遅延させた上でアンド回路４５に入力する。

一方、増幅器４２Ａの出力信号としての波形２０１はり
ん光パルス発生手段５２０の入力信号ともなってりん光
パルスとしての波形２０６を出力し、この波形２０６が
アンド回路４５のもう一つの人力信号となる。このアン
ド回路４５は前記の２つの入力信号が同時に零でない場
合にのみ出力信号としての信号２０７を出力し、この出
力信号によって表示装置４６は閃絡故障が発生したＧＩ
Ｓ内の絶縁スペーサで区切られた該当区画を表示する。

このような動作を各部の信号の波形図のタイムチャート
である第２図に基づいて更に詳しく説明する。

第２図において、閃絡光１５がりん光物質３４に照射し
たことによって発生するりん光１６は、波形２００のご
とく、閃絡光１５が存在する期間はりん光物質３４が励
起され続けるのでその強度は飽和強度に達するまで増加
してゆ（が、閃絡光１５の消滅とともにこのりん光物質
３４の特有の時定数に基づいて指数関数的にその強度は
減衰して行く、地絡後数サイクル程度で地絡電流がしゃ
断されるのが普通なので閃絡光の発生期間は１００　ｍ
秒前後もしくはそれ以下の程度であり、りん光物質の時
定数は採用するりん光物質によって大幅に異なるが、例
えば夜光塗料として使用されるりん光物質の場合、よく
知られているように数分以上の間光っていることから判
るように、閃絡光の発生期間にくらべはるかに長い時定
数を持つりん光物質を選ぶことが可能である。しかし、
余り長い時定数のりん光物質は発生するりん光の強度が
小さいという問題があり、また時間とともにりん光特性
の劣化の程度が大きいとこの故障点標定装置そのものの
信錬性の低下につながるので、このりん光物質の選定に
は充分の配慮が必要である。

閃絡光１５のりん光物質表面からの反射光とりん光物質
からのりん光１６とを同時に集光レンズで集光して光フ
ァイバー３２Ａでフォトダイオード４１まで光伝送し、
フォトダイオード４１で電気信号に変換した時のこの電
気信号の波形は第２図の信号２０１と相似であるが、こ
の波形はまた集光レンズが集光する光の強度に略相似で
もある。

フォトダイオード４１の出力信号は増幅器４２Ａで増幅
されて２０１で示されるような波形の信号となり、この
信号２０１はローパスフィルタ４３に入力されて高周波
成分を切り捨てられると２０２で示すような閃絡光部分
の脈流成分が減少した波形の信号となっている。このロ
ーパスフィルタ４３としてはりアクドルを回路に直列に
挿入した平滑回路でもよいし回路に直列の抵抗と並列の
コンデンサの組み合わせによる積分回路に類似の回路で
もよ（、その構成にこだわるものではない。

ローパスフィルタ４３の出力信号はコンパレ−タ４４に
入力されて所定のレベルでレベル弁別されると２０３で
示すようなパルス波形の信号に整形されるが、このコン
パレータ４４の基準電圧レベルは波形２０２に含まれる
閃絡光相当部の波形の谷部よりは小さくりん先組当部の
最大値よりも充分大きい値を設定する必要があるが、閃
絡光相当部はりん先組当部に比べはるかに大きいのでこ
のようなコンパレータ４４の基準電圧を設定するのは可
能である。コンパレータ４４の出力信号２０３は遅延回
路５１を通って所定の時間ΔＴだけ波形２０３より遅れ
たパルス信号２０４となる。

この遅延回路５１としては、単安定マルチバイブレーク
を２つ組み合わせて構成するのが簡単であり、この構成
の場合、信号２０３の立ち下がり部を検出して第１の単
安定マルチバイブレークを動作させてパルス幅ΔＴのパ
ルスを発生し、このパルスの波尾の立ち下がり部を検出
して第２の単安定マルチバイブレークを動作させて所要
の幅のパルス信号２０４を発生させる。この信号２０４
のパルス幅は閃絡光継続時間に相当する波形２０３のパ
ルス幅に一致する必要はない。

信号２０３を遅延回路でΔＴだけ遅延させて信号２０４
を生成させる理由は、閃絡光が存在している時間範囲で
はりん光の有無の判定は不可能であり、閃絡光が消滅し
た時点以降になってはじめてりん光の存在が確認できる
からである。したがうて、遅延時間ΔＴの値は閃絡光パ
ルス信号の立ち下がり時点から閃絡光が完全に消滅する
時点までの時間より大きければ良い。この時間はしゃ断
器の性能やしゃ断電流の大きさによっても異なるのでこ
の故障点標定装置を設置する環境によって変化するにし
ても通常は１秒程度あれば充分であるが、回路構成上は
このΔＴをなるべく小さい値に設定する方が有利である
ので、実際の故障点標定装置の閃絡光検出器の設計の際
には種々の点を考慮の上最適な値に選ぶ。

一方、増幅器４２Ａの出力信号２０１は増幅器５２によ
りそのりん光部分は忠実に増幅されるが、閃絡光部分は
りん光部分よりはるかに大きい値なので、この閃絡光部
分の波形は増幅器５２により波頭部がカットされて２０
５で示すような波形の信号となる。この増幅器５２の出
力信号２０５をコンパレータ５３によって所定のりん光
部分の強度に対応した基準レベルでレベル弁別すること
により２０６で示すような波形の信号が得られる。

このりん光部分はりん光物質特有の時定数に基づいて減
衰して行くが、その時定数は数秒になるようりん光物質
を選択するので、信号２０６のパルス幅も数秒程度にな
る。

この信号２０６と遅延回路５１の出力信号２０４との２
つの信号がアンド回路４５の入力信号となり、このアン
ド回路４５は２つの入力信号の両方とも零でない時のみ
零でない信号を出力するので、アンド回路４５の出力信
号は２０７で示すような波形となる。この図では信号２
０６は比較的長い時間継続するので信号２０７は信号２
０４と同一の時間位置において同一時間幅だけ発生する
。

この発明による閃絡光検出器で、仮に光電気変換手段で
外部からのノイズが重畳しこのノイズの成分が閃絡光パ
ルス発生手段に人力されて信号２０４を発生した場合、
実際には閃絡光が発生しなかったのであるから光電気変
換手段４１０の出力信号にはりん先組当部のような長波
長部は存在しないのでりん光パルス発生手段が発生する
波形は前記ノイズが存在した短い時間部分のみであり、
信号２０４とはその位置がずれていることからアンド回
路４５にこれら２つの信号が入力されてもこのアンド回
路４５はパルスを出力しないので、閃絡故障があったと
はみなさないという正しい判定をする。すなわち、他の
区画で閃絡故障が生じたとしてこの時の地絡電流による
ノイズが他の区画の閃絡検出器に侵入したとしてもこの
区画の閃絡検出器は誤動作する恐れはないことを表して
おり故障点の位置標定が的確に行える故障点標定装置の
閃絡光検出器となっている。

〔発明の効果〕

このように、閃絡光をりん光物質に照射して閃絡光とと
もにこのりん光物質から発したりん光を光伝送手段で伝
送し、光電気変換手段で電気信号に変換した上で、閃絡
光相当部とりん先組当部に分けてそれぞれに対応する電
気信号をそれぞれのパルス生成手段で生成し、判定手段
により閃絡光とりん光がともに発生したときにのみ出力
信号を発生する構成としたことにより、次の効果が得ら
れた。

ａ）しゃ断器の動作指令を故障点標定装置の動作上の電
気信号として使用する必要がないので、その配線が不要
になるとともにこの配線が拾うノイズに起因する誤動作
の発生がなくなる。

ｂ）試充電時にもＧＩＳなどの内部に地絡や相間短絡が
生じた場合も確実に閃絡故障点を標定することができる
。

Ｃ）判定する時点が閃絡が完了した後なので、この閃絡
の原因である地絡電流もしくは相間短絡電流に起因する
ノイズの影響を受けて誤動作する恐れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す一部断面図を含む構成
図、第２図は第１図の動作を説明するためのタイムチャ
ート、第３図は従来の故障点標定装置の一部断面図を含
む構成図、第４図は第３図の動作を説明するためのタイ
ムチャートである。 １１・・・ＧＩＳケース、１５・・・閃絡光、１６・・
・りん光、２１・・・導晃窓、３１０・・・光伝送手段
、３１．３１Ａ・・・集光レンズ、３２．３２Ａ・・・
光ファイバ、３３・・・反射板、３４・・・りん光物質
、４１０・・・光電気変換手段、４１・・・フォトダイ
オード、４２Ａ・・・増幅器、４３０・・・閃絡光パル
ス発生手段、 ４３・・・ローパスフィルタ、４４・・・コンパレータ
、４５・・・アンド回路（判定手段）、 ４６・・・表示装置、５１・・・遅延回路、５２０・・
・りん光パルス発生手段、 ５２・・・増幅ｎ、５３・・・コンパレータ、２０１．
２０２．２０３，２０４，２０５．２０）′！５ｚ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）絶縁ガスが封入された密封容器内に電気機器を設置
   しこの密封容器を絶縁スペーサで複数の区画に仕切って
   なるガス絶縁装置において閃絡事故が発生したとき、そ
   の閃絡光を検出することによって事故が発生した区画を
   標定する故障点標定装置であって、密封容器の各区画に
   設けられた導光窓と、この導光窓から外部に漏れた閃絡
   光に照射されてりん光を発するようにその表面にりん光
   物質を設けた反射板と、前記閃絡光を集光し光伝送する
   とともに前記反射板により発生したりん光を受光して光
   伝送する光伝送手段と、この光伝送手段により伝送され
   た光を電気信号に変換する光電気変換手段と、この光電
   気変換手段の出力信号の閃絡光相当部に対応したパルス
   を発生する閃絡光パルス発生手段と、この閃絡光パルス
   発生手段の出力信号から所定の時間遅延したパルス信号
   を発生する遅延回路と、前記閃絡光パルス発生手段に並
   列して設置され、前記光電気変換手段の出力信号のりん
   光相当部に対応したパルスを発生するりん光パルス発生
   手段と、前記パルス遅延回路の出力信号と前部りん光パ
   ルス発生手段の出力信号とを入力信号としてこれら２つ
   の信号の双方が零でないときにのみ出力信号を出力して
   閃絡事故が発生した区画を特定する判定手段とを備えて
   なることを特徴とするガス絶縁装置の故障点標定装置。