JPH01202675A - 油中可燃性ガス検出装置 - 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〕 この発明は油入電気機器、例えば油入変圧器の絶縁油中
に溶解している可燃性ガスを分離し、分離された可燃性
ガスの量を測定して油入機器の異常を早期に検出する装
置に関する。

〔従来の技術〕

油入電気機器、例えば油入変圧器などの内部に熱的もし
くは電気的な異常が起きると、その周辺の絶縁油や絶縁
物が分解し、ガスを発生する。これらのガスは絶縁油中
に溶解し、油中のガス濃度が増大するので油中に溶存し
ているガス（以下油中ガスと称する）を抽出して分析し
、その分析結果から変圧器内部の異常状態を診断する方
法が既によく知られておシ、異常状態を早期に発見でき
るので国内外で広く用いられている。

一般に行われている油中ガスの分析方法は、対象とする
変圧器から絶縁油を採取したのち水銀を使ったトリチェ
リ真空やテラ２ポンプによる真空を利用して油中ガスを
抽出し、抽出ガスをガスクロマトグラフだより分析する
ものである。しかしこの方法は手軽に実施できる反面、
手動または半自動で行われるため１分析開始から終了ま
での全過程を通して人手を必要とし、しかも操作が複雑
であって精度の高い分析をするためには熟練した技術者
が必要である。そしてかなりの労力９時間。

経費を必要とする。このため、これらの操作を自動化し
た現地据え付は型の自動ガス分析装置も開発されている
（特公昭５２−２０９号公報、雑誌「富士時報」第４５
巻第１１号、「石油学会誌」第２４巻第２号参照）が、
装置が高価であり、保守の面でも労力が大きい欠点があ
る。

一方、最近では、操作が複雑なガス抽出装置に代わるも
のとして液体は通過させないで気体のみを通過させるガ
ス透過材を利用する方法が考案されている。この方法は
変圧器の一部１例えば排油口などに高分子膜を取シ付け
て油とガス検知室とを分離し、膜を透過したガスを検知
室内は設けた電解質電極あるいは接触燃焼式や半導体式
のガス検知素子で検知し、変圧器内部の異常を発見しよ
うとするものである。この方法は装置が単純で安価であ
る反面、ガスの透過速度が比較的遅いため検知室内のガ
ス濃度がなかなか平衡に達しないので異常の発見が遅れ
る欠点がある。さらに検知室内の酸素が膜を通して変圧
器内部の絶縁油中に溶は込み、変圧器に悪影響を与える
欠点もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明の課題は、前述のごとき、従来技術の有する欠
点もしくは問題点に鑑み、油中可燃性ガス検出装置とし
て、油中ガスの抽出操作が単純であり、ガスの抽出手段
が機器の絶縁油中に酸素が溶は込むなど機器に悪影響を
与えることがなくかつ機器の異常発見がおくれることの
ないようガス抽出に時間がかからないように構成され、
さらに。

従来の装置が前回のガス検出時に装置の系内に残留する
ガスを完全に排除する手段を有せず、次回の検出精度の
確実な評価に問題点を残していることから、ガス検出素
子を含むガス検知器本体自体の検出精度以外には検出精
度の評価に問題点を残さない装置を安価に構成すること
である。

〔課題を解決するための手段〕

前記の課題を解決するため、この発明によれば。

油中可燃性ガス検出装置を、ベローズを備えたピストン
の進退動作によυ油入電気機器内の絶縁油を採取しかつ
該絶縁油中の溶解ガスを抽出する抽出シリンダ、該抽出
シリンダに配管され抽出ガスを貯留するガス溜め室、該
ガス溜め室を真空にする真空ポンプ、該ガス溜め室内の
抽出ガスをガス検知室に送り込む空気を送出するエアポ
ンプ、可燃性ガスを検知するガス検知素子を設置してあ
る前記ガス検知室を用いて構成し、前記ガス検知室に送
り込まれた抽出ガスを系外へ空気で送り出しつつ抽出ガ
ス中の可燃性ガス量を測定するものとする。

〔作用〕

ガス検出装置をこのように構成することＫより、油中ガ
スの抽出は、ピストンの一方の端面に一方の端面が同軸
に固着されたベローズの他方の端面をシリンダに固着し
てピストンの進退動作を繰り返すことＫより、前回のガ
ス検出時に絶縁油の抽出系内に残留していた古い絶縁油
を排除しつつベローズとシリンダとの間の空間に機器内
の新しい絶縁油を抽出することが可能になるとともに１
この抽出された新しい絶縁油に溶解しているガスを。

前記ピストンを再び進退動作させて前記ベローズとシリ
ンダとの間に抽出された油をピストンを前後に貫通する
細孔を通してピストン背後の減圧された空間に激しく噴
出させることによシ抽出することができるから、絶縁油
中の溶解ガスは外気と接触することなく抽出され、ｉた
。この抽出ガスまわりの部材はピストンやシリンダなど
の分厚い金属部材であるから、外部から空気中の酸素が
シリンダ壁を通して油中に滲透したり、抽出ガス中に混
入したりすることはない。また、本発明の装置を構成す
る真空ポンプは、ピストン背後に抽出されたガスがピス
トンの進退動作によりガス溜め室に送シ込まれるのに先
立ち、あらかじめ、前回のガス検出時にガス溜め室内に
残留していたガスを完全に除去するから、ガス溜め室内
に、は全く新しいガスのみが貯留されることになる。ま
た、このガス溜め室内に導入されガス検知室内に送入さ
れてこの室内に設置されたガス検知素子の校正に用いら
れる標準混合ガスも、校正終了後は完全に除去され、こ
の校正ガスも溶解ガスの検出精度には影響を与えない。

さらに、本発明による装置構成では、抽出ガスがガス検
知室に送り込まれるのに先立ち、エアポンプにより外部
の新しい空気がガス検知室に送り込まれ、かつこの空気
はガス検知室から装置の系外へ排出されるから、ガス検
知室内はエアポンプの運転中宮に新しい空気で洗われ、
このためガス検知素子は前回の抽出ガスや校正ガスの影
響のない、新しくかつ安定した状態で検知動作に入るこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づき説明する。

第１図は本発明による油中可燃性ガス検出装置の構成と
ともに油とガスの径路を説明するための系統図を示した
ものであり、以下に装置の各構成部材と作用を図を参照
しつつ説明する。

（１）試料油の抽出シリンダへの採取 抽出シリンダ１の中にピストン２がその中心に設けられ
たピストン棒３により軸方向に摺動可能に配置されてい
る。ピストン２の下面にはピストンの直径よシやや小さ
い外径をもつベローズ４の上端面が油、気密に固着され
、とのベローズの下端面は抽出シリンダ１の底面に油、
気密に固着されて、ベローズ４と抽出シリンダ１との間
に第１の室４０が形成される。ピストン２にはその外周
面から内部を貫通して上面に達する細孔６が数個所に設
けられている。ピストン２の外周面における細孔６の開
口部より上方の部分と抽出シリンダ１の内壁面との間Ｋ
ＯＩＪング５が配置され、抽出シリンダ１の内室のうち
Ｏリング５の上方には第２の室４１が形成される。

一方、上記抽出シリンダ１に流入、排出される試料油の
流路は、絶縁油７を有する油入変圧器８の下部の採油口
および油入変圧器８の上部の油戻し口との間に配管され
るが、採油口から電磁弁９゜逆上弁１３．電磁弁１０を
介して第１の室４０に連通するように配管される径路と
、第２の室４１から上方に延びる配管に接続される電磁
弁１１．逆止弁１４゜電磁弁１２を介して油入変圧器８
の上部に設けられた油戻し口へ配管される径路およびこ
の２つの径路を結ぶ配管とからなる。

次にここまでの構成で油入変圧器８内の絶縁油７を抽出
シリンダ１へ採取する手順を説明する。

ピストン２は抽出シリンダ１内の最上限位置で停止し、
電磁弁９，１０，１１，１２は開となっており、逆止弁
１３は油入変圧器８の側からのみ油が流れ、逆上弁１４
は抽出シリンダ１の側のみから油が流れるから、この状
態でピストン２をピストン棒３によシ最下限の位置まで
下げると、抽出シリンダ１とピストン２との間に形成さ
れた第２の室４１が減圧されるために絶縁油７は電磁弁
９．逆止弁１３および電磁弁１１を通って抽出シリンダ
１に流れ込む。このとき第１の室４０に存在している油
はピストン２の下降により加圧されて電磁弁１０を通っ
て押し出されるが、逆上弁１３の方には流れが阻止され
るとともに油入変圧器８から流れ込んでくる絶縁油７と
合流して電磁弁１１を通って第２の室４１に採取される
。

次にピストン棒３を操作してピストン２を最上限位置ま
で上げると、第２の室４１に溜っていた油の一部はピス
トン２の細孔６を通って第１の室４０に流れ込むが、大
部分は電磁弁１１．逆止弁１４および電磁弁１２を通っ
て油入変圧器８の上部の油戻し口から油入変圧器８の内
部に戻る。同時に第１の室４０は減圧されて絶縁油７が
電磁弁９．逆止弁１３および電磁弁１０を通ってとこに
流入するが、このとき２つの径路を結ぶ配管から油の一
部が混入する。

以上の操作を６回程度繰り返すと、抽出シリンダ１内に
採取される油は新しい絶縁油７に置換される。最後にピ
ストン２を最上限位置で停止させることＫより抽出シリ
ンダ１内の第２の室４１に溜った油が排出され、第１の
室４０に絶縁油７が一定量採取される。

（２）採取した絶縁油からのガス抽出 抽出シリンダＩＫ採取された絶縁油７中のガスを抽出し
、可燃性ガス検知部に導くために、抽出シリンダ１の上
部外方にガス溜め室２０と連通ずる抽出ガス径路が設け
られている。すなわち、抽出ガスは抽出シリンダ１から
電磁弁１５を経て油検出器１６を通りガス溜め室２０へ
導かれるが、このガス溜め室２０の後には電磁弁２７を
通って抽出ガスが送り込まれこのガス中の可燃性ガス量
を測定するガス検知室２４とこれらを結ぶ配管とが設け
られ、さらに油検出器１６とガス溜め室２０とを結ぶ配
管の途中にはガス溜め室２０に集められた抽出ガスをガ
ス検知室２４へ送り込むための空気の配管が設けられて
いる。また、ガス溜め室２０と電磁弁２７とを結ぶ配管
の途中には電磁弁１９．１８を経てガス溜め室２０内を
真空にするための真空ポンプ１７とを結ぶ径路が設けら
れている。

これまでの構成で抽出シリンダ１に採取された絶縁油７
から油中ガスを抽出する手順を説明する。

最上限位置にあるピストン２を電磁弁１０，１１．およ
び１５を閉じ、最下限位置まで下降させると、抽出シリ
ンダ１内の上部の第２の室４１は減圧され、下部の第１
の室４０は圧力が上昇するので、第１の室４０に採取さ
れていた試料油はピストン２上部の細孔６を通って抽出
シリンダ１内の第２の室４１へ激しく噴射され、このと
きその領域は真空状態になっているから、絶縁油７中釦
溶存していたガスが油と分離される。ピストン２が最下
限位置に達して再び上昇して行くとき電磁弁１５を開く
と絶縁油７から分離抽出されたガスは油検出器１６を通
シ。

ガス溜め室２０へ導かれるが、このときあらかじめ電磁
弁１９および１８を開いて真空ポンプ１７を稼動してガ
ス溜め室２０内は真空状態にしておく。ピストン２がさ
らに上昇し、第２の室４１内の油が上昇して油検出器１
６で検知されたとき、あるいはピストン２が最上限位置
にきたときに電磁弁１５が閉じられる。以上の操作を約
２０同種度繰り返せば絶縁油７中に溶解しているガスが
ほぼ全量抽出されガス溜め室２０に集められる。

（３）抽出ガス中の可燃性ガス量の測定ガス検知室２４
内には抽出ガス中の可燃性ガス量を測定するため接触燃
焼式のガス検知素子および温度の影響を少なくするため
の温度補償素子の１対が設置されており、可燃性ガスが
送られてくるとガス検知素子の表面で燃焼するためにガ
ス検知素子の温度が上がり、このガス検知素子ならびに
温度補償素子を回路素子として組まれたブリッジのバラ
ンスがくずれて可燃性ガスの量に応じた電圧を出力する
ようになっている。このガス検知素子は接触燃焼式のも
のに限られることはなく、可燃性ガスを検知できる本の
なら半導体式ガス検知素子や電解質電極などでもよい。

一方、上記ガス溜め室に貯留された抽出ガスをガス検知
室２４に流入させ、あるいは系外へ流出させる管路は、
系外がら空気を導入してガス溜め室２０に送るためのエ
アポンプ２１から流量調節パルプ２２、電磁弁２６を介
して油検出器１６とガス溜め室２０との間の配管の途中
に接続される径路、ガス溜め室２０から電磁弁２７．ガ
ス検知室２４を介して系外に接続される径路、これら２
つの径路を電磁弁２３を介して結ぶ配管、およびガス溜
め室２０から電磁弁１９および２５を介して系外に接続
される径路からなる。

次にこれまでの構成で抽出ガス中の可燃性ガス量を測定
する手順について説明する。エアポンプ２１により導入
された空気は流量調節パルプ２２で流量調整されたのち
電磁弁２３を通ってガス検知室２４に流入し、ガス検知
室２４内に残留する。前回のガス検出時に流入したガス
を排除するとともに室内に設置されているガス検知素子
の出力を安定化する。次に電磁弁２５および１９を開け
てガス溜め室２０内に空気を導入し、ガス溜め室２０内
に集められた抽出ガスと混合するとともにガス溜め室２
０内を大気圧にしたのち電磁弁２５および１９を閉じ、
さらに電磁弁２６および２７を開けると同時に電磁弁２
３を閉じてエアポンプから導入される空気を流量調節パ
ルプ２２→電磁弁２６→ガス溜め室→電磁弁２７→ガス
検知室２４の順で流し、ガス溜め室２０内に集められた
抽出ガスをガス検知室２４に導入して抽出ガス中の可燃
性ガス量を測定する。

（４）ガス検知素子の校正 ガス検知素子は１つ１つ特性が異なることとかならず経
時変化があるものであるために使用開始前および定期的
に校正をする必要がある。以下。

構成と手順について説明する。

電磁弁１８と１９との間の配管に接続される校正ガスの
配管は、三方電磁弁２８および電磁弁２９を介して図示
してなり標準混合ガスに接続されている。

また、三方電磁弁２８の他端は系外に接続されている。

次にガス検知素子の校正の手順について説明する。電磁
弁１８および１９を開き、さらに真空ポンプ１７を稼動
してガス溜め室２０内を真空にする。その後電磁弁１８
を閉じ、電磁弁２９および１９を開き、標準混合ガスを
ガス溜め室２０内に導入する。このとき三方電磁弁２８
は電磁弁２９と１９をつなぐ流路になっている。次に電
磁弁２９を閉じるとともに三方電磁弁２８の流路を電磁
弁１９から系外の流路に切換えてガス溜め室２０内の過
剰の標準ガスを排出して大気圧状態とする。その後電磁
弁１９を閉じ、さらに電磁弁２６および２７を開くと同
時に電磁弁２３を閉じてエヤポンプ２１から導入した空
気をガス溜め室２０に導入し、ガス溜め室２０内の標準
ガスをガス検知室２４に送り、ガス検知素子の出力と可
燃性ガス濃度との関係を測定する。

〔発明の効果〕

以上に述べたように１本発明によれば、油中ガスの抽出
をベローズピストン方式とし、ピストンの一方の端面に
一方の端面が同軸に固着されたベローズの他方の端面を
シリンダに固着してピストンの進退勤作を繰り返すこと
により、前回のガス検出時に絶縁油の抽出系内に残留し
ていた古い絶縁油を排除しつつベローズとシリンダとの
間の空間に機器内の新しい絶縁油を抽出することが可能
になるとともに、この抽出された新しい絶縁油に溶解し
ているガスを、前記ピストンを再び進退勤作すせて前記
ベローズとシリンダとの間に抽出された油をピストン背
後の減圧された空間に激しく噴出させることにより抽出
することができるから、絶縁油中の溶解ガスは外気と接
触することなく抽出され、高分子膜を用いてガスを抽出
するときのように絶縁油中に外気の酸素が溶は込まなく
なり。

機器への悪影響を避けることができる。また、抽出され
たガスの検出には、ガス検出の目的がまず第−義的に油
入電気機器、特に電力系統の運用に影響の大きい電力用
変圧器の内部異常発生の有無の検出にあり、異常の原因
は異常発生の疑問が生じてからその究明に着手すればよ
いことから、原因究明に必要な、ガスの種類の判別が可
能な高価す−ｎ、ｘ、クロマトグラフでなく、これよυ
はるかに安価な、可燃性ガスの全量のみを検知可能なガ
ス検知素子を用いたので、前記ベローズピストン方式の
抽出シリンダとともに１機器に悪影響を与えることのな
い、安価にして実用的なかつ保守の労力が少ないガス検
出装置とすることができる。しかも１本発明によるガス
検出装置は真空ポンプを備え、ガス検出に先立ち、装置
の系内に残留する。

前回のガス検出時の抽出ガスが真空ポンプにより完全に
排除され、新しい油の中に溶存するガスのみが検出され
るから検出結果に対する信頼性が著しく向上する。また
、ガスを検出するガス検知素子が配量されたガス検知室
は、ガスの検出に先立ち、エアポンプにより新しい空気
が送り込まれ、しかもこの新しい空気はこれを系外へ流
出させながら洗われるから、前回の抽出ガスや校正ガス
の影響のない、新しくかつ安定した状態で検知動作に入
ることができ、検出結果の信頼性が究極まで高められる
。なお１本発明の装置構成すなわちガス溜め室内に抽出
されたガスをガス検知室から系外へ流出させながら検出
する装置構成による可燃性ガス量の測定結果によれば、
ガス量を示すオシログラム波形のゼロ線が真直ぐにきれ
いに得られ、ガス量が正確に得られやすいメリットも副
次的効果として生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例によるガス検出装置の構成と
、油とガスとの径路とを示す系統図である。 １・・・抽出シリンダ、２・・・ピストン、４・・・ベ
ローズ、７・・・絶縁油、８・・・油入変圧器（油入電
気機器）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）ベローズを備えたピストンの進退動作により油入電
   気機器内の絶縁油を採取しかつ該絶縁油中の溶解ガスを
   抽出する抽出シリンダ、該抽出シリンダに配管され抽出
   ガスを貯留するガス溜め室、該ガス溜め室を真空にする
   真空ポンプ、該ガス溜め室内の抽出ガスをガス検知室に
   送り込む空気を送出するエアポンプ、可燃性ガスを検知
   するガス検知素子を設置してある前記ガス検知室を備え
   、前記ガス検知室に送り込まれた抽出ガスを系外へ空気
   で送り出しつつ抽出ガス中の可燃性ガス量を測定するこ
   とを特徴とする油中可燃性ガス検出装置。