JPH02140649A - 油中溶存ガス監視装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、油入電気機器のタンク内に充填された絶縁油
中の溶存ガスを監視する油中溶存ガス監視装置に関する
ものである。

（従来の技術） 例えば、油入変圧器のように、タンク内に機器本体と共
に絶縁油を充填して成る油入電気機器においては、熱分
解によって生じる絶縁油中のガスの種類あるいは量、経
時変化等を測定することにより、機器が正常に運転され
ているか否か、異常である場合にはどの様な種類、程度
の異常であるか等の重要な情報が得られる。このことか
ら、油入電気機器、特に変圧器の保守・診断等のために
、各種のガス測定及びガス分析が行なわれている。

この様な油中溶存ガスの測定、分析においては、従来、
その一つの例として、タンク内から採取した絶縁油から
油中溶存ガスを抽出し、そのガスをガスクロマトグラフ
ィーにより分析するという方法がとられている。しかし
、この方法は、タンク内から絶縁油を採取するという操
作が必要となるため、油中に溶存するガスを連続的に分
析することができない。また、採取した絶縁油は、研究
所あるいは試験所等、別の離れた場所でガス分析を行う
ので時間がかかり、異常発生初期に異常の確認が遅れ、
その間に事故が拡大してしまうといった欠点があった。

この様な欠点に対し、最近では、連続した油中溶存ガス
監視の要求が高まっており、種々のガスセンサを使用し
て、常時、油中溶存ガスの監視を行う方法が検討されて
いる。これらの方法は、油入電気機器のタンクの近傍に
ガス室を設け、ガス透過膜等を介してタンク内の油中溶
存ガスをガス室内に抽出し、ガス室内に配設したガスセ
ンサによって油中溶存ガスを検出するものである。

第４図に、従来から用いられている高分子ガス透過膜を
用いた油中溶存ガス監視装置の一例を示す。即ち、図示
しないタンク内と連通ずる絶縁油の導入管４及び送出管
５を備えた油室１に、これと隣接して一体的にガス室２
が設けられている。

また、両者間は油は透過させないが溶存ガスは透過させ
る高分子材料からできたガス透過膜６によって仕切られ
、油中溶存ガス８が油室１内からガス室２内に移動し得
るように構成されている。

この様な構成を有する油中溶存ガス監視装置においては
、絶縁油７は導入管４よりタンク内から油室１へ導かれ
、送出管５によって再びタンク内へ排出される。このと
き、油室１の中で絶縁油７はガス透過膜６と接し、この
とき溶存ガス８が、絶縁油７とガス室２間で平衡してい
なければ油中に溶存している溶存ガス８はガス室２内に
移動する。この様にしてガス室２内に導入された油中溶
存ガス８は、ポンプ１０により、ガス導入管１２を通す
センサ室１３へ導かれ、そこに設置されているガスセン
サ９によって検出される。センサ室１３へ送られたガス
はガス送出管１１を介しガス室２へ戻る。

このようにガスを流通させることによりガス系全体が一
様に平衡させることができる。そしてセンサ室１３に設
置されたガスセンサ９の出力信号は、回路部３の異常判
定部へ送出され、ここで電気信号に変換される。

以上述べた様に、ガス透過膜を利用した油中溶存ガス監
視装置は、機器の内部（油側）と外部（センサ側）とが
ガス透過膜６によって仕切られているため、異物の侵入
・油の漏れ等の心配がなく、自動連続監視に適した構成
である。

ところで、油入電気機器においては、正常運転時にも油
中ガスが発生する。例えば、油入変圧器における正常運
転時の油中ガス量の経時変化は、平常運転変圧器におけ
る油劣化防止方式別ＣＯガス量の経時変化を表わした第
５図及び平常運転変圧器における油劣化防止方式別Ｈ２
ガス量の経時変化を表わした第６図に示す通りである。

また、油入電気機器中に何らかの異常があれば。

発生するガス量あるいは異常の種類により、独特の発生
ガスパターンになる。例えば「電気協同研究」第３６巻
第１号においては、油入変圧器の発生ガス量における要
注意レベル、異常レベルのガイドとして、以下の表１２
表２に示す様な数値が提示されている。

これらの数値をもとに自動連続監視の管理・判定値を決
定する。

（発明が解決しようとする課題） 第４図に示した従来の油中溶存ガス監視装置は、絶縁油
７中の溶存ガス８とガス室中の溶存ガスが平衡してから
測定することが必要である。ガス透過膜のガス透過速度
は、分子の小さい軽いガスの方が速く、分子の大きな重
い分子のガスの方が遅い。したがって、ガス室中の溶存
ガスが平衡する時間は、重いガス分子により支配され、
測定時間が長くかかってしまっていた。

またセンサを入れるセンサ室の容積を小さくすれば、平
衡時間が短くなるが、センサ室の容積を小さくすると、
センサが、外部の温度変化の影響を受けて特性が安定し
なくなるなど問題があり、センサ室の容積も小さくでき
なかった。

本発明の目的は、油入電気機器に異常が発生した場合の
応答性に優れた、精度の高い油中溶存ガス監視装置を提
供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の油中溶存ガス監視装置は、油入電気機器のタン
ク内に充填された絶縁油中から油中溶存ガスを透過膜を
通して分離し、ガスセンサによって油中溶存ガス濃度を
測定する油中溶存ガス監視装置において、前記分離され
たガスを独立させることのできる循環路で循環させ１分
離されたガスを排出し、ガス室内を初期状態とする機能
を備えていることを特徴とするものである。

（作　用） 本発明の油中溶存ガス監視装置によれば、溶存ガスの分
離部とガスセンサ室とを電磁弁で区切り、この独立させ
たガス区分の中でガスを循環させる。

したがって充分小さな容積のためガス室のガスが平衡に
達する時間が短い、測定時は電磁弁を操作し、センサの
入ったガス室と結合させて測定を行う。測定後にガス室
内のガスを排出しガス室内部を初期の状態とすることが
できる。

（実施例） 以下本発明を第１図および第２図の実施例を参照して説
明する。第１図および第２図で第３図と同一符号は同一
部分を指すものであるからその説明を省略する。まず第
１図において、油室１に絶縁油導入管４および導出管５
を設け、その内部をガス透過膜６で絶縁油７と分離して
ガス室２を形成している。ガス室２の上部をガス送出管
１１で内部にガスセンサ９を有するセンサ室１３に連通
し、ガス室２の下部をガス導入管１２でセンサ室１３の
下部と連通ずる。

ガス送出管１１の途中にポンプ１０および電磁弁１５を
設け、ガス心入管１２の途中に電磁弁１４および１６を
設け、その電磁弁１４と電磁弁１５とをバイパス管１７
で接続している。またセンサ管１３の上部に吸湿器１８
を設けて空気取入口１９で大気に通じている。

さらにポンプ１０および電磁弁１４．１５．１６は回路
部３の指令によって開閉制御され、ガスセンサ９の検出
結果も回路部３の異常判定部に入力される。

このように構成された本発明においては、測定を実施し
ない時はポンプ１０によりガス室２内の溶存ガス８をガ
ス導入管１２により、ガス室２の外部へとりだす。この
溶存ガス８は電磁弁１４（３方弁）によりバイパス管１
７に導かれ、さらに電磁弁１５（３方弁）により、ポン
プ１０を介してガス送出管１１によりガス室２へ導かれ
る。

このバイパス管１７を含む循環路の容積は、センサ室１
３を含めた容積の１０分の１程度にすることができる。

したがって、平衡に達するまでの時間も従来の１０分の
１程度に短縮することが可能である。

ポンプ１０の運転も、ガス室２の等価容積が小さくなっ
たために、連続運転する必要はなく、１時間に数分程度
の運転時間で充分ガス透過膜近傍でのガスの滞留を防止
することができる。この運転時間の制御は回路部３でな
されている。

ガス室２の溶存ガス８の濃度が平衡した際にガス濃度を
測定する。電磁弁１４．１５を切換える。ガス導入管１
２を通った溶存ガス８は電磁弁１４を通り。

電磁弁１６を通ってセンサ室１３へ導かれる。次に電磁
弁１５．ポンプ１０を通って、ガス室２へ戻る循環路が
形成される。ガス室２内の溶存ガス８とセンサ室１３内
の空気とよく混合するよう数分間ガスを循環し、ガスセ
ンサ９で溶存ガス８の濃度を分析する。

測定が終了すれば、次の測定のためセンサ室内の溶存ガ
ス８を廃棄する必要がある。これは、センサ室１３内に
溶存ガス８が残っているとガスを混合した際に混合ガス
の濃度基準が変化してしまうためである。このあとに電
磁弁１６を切換え、センサ室１３と電磁弁１６の間のガ
スの流れをしゃ断し、ガス室２よりガス導入管１２．電
磁弁１４．電磁弁１６を通ったガスは、ガス排出口より
排出される。

一方、センサ室１３は、電磁弁１６によりガス室２との
連絡が断たれたため、空気取入口１９より取入れた空気
を吸湿器１８により水分を吸湿したうえでセンサ室１３
に取り入れる。この空気は電磁弁１５゜ポンプ１０を通
りガス送出管１１を通ってガス室２へ送り込まれる。す
なわち、ガス室２．センサ室１３内の溶存ガス８を水分
を取除いた空気に置換することができる。

絶縁油７中の溶存ガス８の状態によっては、絶縁油７中
の溶存ガス８がガス透過膜６を通して、ガス室２へ透過
するのと合わせて、ガス室２中の空気が絶縁油７中に透
過することがあり、これによってガス室２が負圧となる
ことがある。測定時に圧力が変わるとガスセンサ９の特
性が変化するため、圧力を調整する必要があるが、吸湿
器１８と空気取入口１９はガス室１３内に圧力を大気圧
に保つ機能ももっている。尚、大気圧となった後の吸湿
器へのガスリークは、測定時間に対して無視できる。

この様にガス室２の循環時の容積を小さくすることで、
ガス室２内の溶存ガス８の平衡状態を速くすることがで
き、応答性を格段に向上させることができる。また、ガ
スの排出機能を持たせることで、常に同じ状態で測定す
ることができ、精度が向上する。また、センサ室の調圧
機能を同時にもたせることができる。

第２図に示す他の実施例では、電磁弁１６の先にさらに
高性能ガスクロマトグラフ、ガス質量分析器等の高精度
分析装置２１を取りつけたことを特徴としている。

次に第２図の実施例もガスを循環して透過させ、ガスセ
ンサ９で測定したあとガス排気操作でガスを排出する。

その際、ガス排出口２０を通るガスを高精度分析装置２
１を用いてさらに高精度に分析することができる。

第３図はこの高精度分析装置２１を電磁弁２２を介して
取付けることで、常時はセンサ室１３の通常のガスセン
サ９で検出し、万一電気機器に異常が生じた場合に高精
度分析装置２１が利用できるように電磁弁２２を切換え
る。このようにすることで異常発生時も容易に高精度の
測定が実施できるとともに、異常発生時にのみ高精度分
析装置２１を使用することで、高精度分析装置２１に必
要なメンテナンス費用等のランニングコストを節約する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、本発明によれば、ガス室内に分離され
た油中溶存ガスを独立させることのできるガス循環路で
強制的に循環させるとともに、測定後に分離した溶存ガ
スを排出する操作を行うことで、油入電気機器に異常が
発生した場合の応答性に優れた、また容易に高精度の分
析装置が利用できる精度の高い油中溶存ガス監視装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の油中溶存ガス監視装置の一実施例を示
す概略系統図、第２図は本発明の他の実施例を示す概略
系統図、第３図は本発明のガス排出部における他の実施
例を示すブロック構成図、第４図は従来の油中溶存ガス
監視装置の一例を示す概略系統図、第５図は平常運転変
圧器における油劣化防止方式別ＣＯガス量の経時変化を
示す特性図、第６図は平常運転変圧器における油劣化防
止方式別Ｈ２ガス量の経時変化を示す特性図である。 １・・・油室 ２・・・ガス室 ３・・・回路部 ４・・・導入管 ５・・・送出管 ６・・・ガス透過膜 ７・・・絶縁油 ８・・・溶存ガス ９・・・ガスセンサ １０・・・ポンプ １１・・・ガス送出管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 油入電気機器のタンク内に充填された絶縁油中から油中
   溶存ガスをガス透過膜を通して分離し、ガスセンサで油
   中溶存ガス濃度を測定する油中溶存ガス監視装置におい
   て、前記分離したガスを独立させることのできるガス循
   環路を設けたことを特徴とする油中溶存ガス監視装置。