JPH02271232A - 流体圧力検出装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電気機器をコンパクトに収納したガス絶縁開
閉装置に係り、特にそれらの収納機器の信頼度確認と監
視に好適な予防保全システムに用いられる流体圧力検出
装置に関するものである。

（従来の技術） 近年、用地の高騰や都市部における電力供給量の増大に
伴う変電設備の増強化の必要性から、絶縁性及び消弧性
に優れたＳ　Ｆ６ガスなどの絶縁ガスを用いて、断路器
、遮断器などの変電機器を密閉容器内に収納配置し、耐
環境性とＫＶ−Ａ当たりの据付堆積をコンパクト化した
、いわゆるガス絶縁開閉装置が普及し稼働している。

１−記のようなガス絶縁開閉装置はコンパクト化、接地
タンクの露出充電部の削減など、種々の利点がある反面
、高性能化に伴う保守診断の困難さ、保守修復作業時間
の増大など、容器内部に異常が生じた場合、その信頼性
が著しく低下するという欠点があった。

そこで、従来から、ガス絶縁開閉装置全体の信頼性の向
上を実現するために、装置の適切な設計・製作に努めて
いるが、電力供給能力の質の向」二の一環として、装置
全体の信頼度確認及び監視が必要となり、その有効な手
段が種々検討されてきた。

現時点における問題点を、第４図に示すような代表的な
ガス絶縁開閉装置の配置図を参照して説明する。

まず、第４図において、密封圧力容器１は、接地電位と
され、この密封圧力容器２内には、課電部として、避雷
器２、変成器３、接地開閉器４、断路器５、変流器６、
遮断器７、母線８が配設されており、接地電位とされた
密封圧力容器２と課電部とは、密封圧力容器１内に封入
されたＳ１￥、ガスなどの絶縁ガス９によって電気的に
絶縁されている。

また、密封圧力容器１内は、１１線８を支持するために
絶縁スペーサ１０ａ〜１０ｄが適当な間隔をおいて配設
され、母線８の機械的強度と絶縁耐力を保持できるよう
に構成されている。この絶縁スペーサ１０ａ〜１０ｄは
、保守上の切離しや配置構成上の必要から、密封圧力容
器１内の空間を気密に区分するように配設され、これに
よって、絶縁ガス９の封入区分が行なわれ、各区分領域
毎にガス封入されるようになっている。図中１１は、ガ
スボンベであり、このガスボンベ１１からガスキユービ
クル１２およびバルブ１３を介して密封圧力容器１内の
各区分領域にガスが充填されるようになっている。ここ
で、ガスキユービクル１２は、各区分領域の圧力を検出
する機能も有している。

さらに、第４図において、主回路は、ブッシング１４を
介し、断路器５、遮断器７を経由して変圧器１９に接続
されている。なお、第４図においては、１回線受電主回
路を示しているが、この受電主回路の右側の（図示して
いない）受電主回路より断路器５を介して変圧器１９へ
電力供給する場合もある。

一方、図中１５は、配電盤であり、操作キユービクル１
６を介して開閉器類（断路器５、遮断器７、接地開閉器
４）の操作器１７に付勢信号をり。

え、開閉器類の主回路切換や遮断操作を制御する機能を
有している。

また、図中１８は、開閉器類の駆動源となるコンプレッ
サ設備１８であり、このコンプレッサ設（ｉｉ１８にて
得られた所定の圧力（例えば１５ｋｇ／ｃｍ２が一般的
）が、操作キユービクル１６を介して操作器１７に供給
され、Ｉ′ｔ！閉器類の操作が行われるようになってい
る。

−１−記のような構成を何するガス絶縁開閉装置におい
ては、次のような利点がある。

まず、絶縁ガスの優れた特性によって収納機器の小型化
が可能となりミ装置全体としてのコンバク）・化が実現
できる。即ち、ＫＶ−Ａ当たりの占有体積が小さくなり
、設置用地の行動な活用が可能とななる。

また、ガス母線を用いて２段乃至３段の積重ね構成が可
能となり、ブロック積立てとなるので、小さな面積で大
きな体積の構成がとれるという利点がある。

さらに、密封圧力容器が接地されているので、課電中に
接近しても感電の危険はなく、また、課電部が直接塩害
・風雨などにさらされることがないため、外因による劣
化の恐れがない。

また、各種の開閉器類は、消弧能力の高いＳ　ｆ−ｉ；
ガス中でアーク処理されるため、１主接点当たりの遮断
容量の大幅な向」二が可能となる利点もある。

しかしながら、第４図のガス絶縁開閉装置においては、
」二連のような利点がある反面、次に述べるような欠点
もある。

即ち、ガス絶縁開閉装置全体をコンパクト化した結果、
収納機器の保守・点検時において、回転作業或いは再組
立て作業の寸法が小さく制限されてしまい、このため、
収納機器の保守・点検作業に長時間を要するようになり
、作業効率が著しく低下している。

また、密封圧力容器内部に封入されるＳ　ｆ”６ガスな
どの絶縁ガスが高価であるため、外部へのガス漏れ防止
」二の製作技術が高級となると共に、絶縁性の良さから
ｋｖ／ｍｍが大きく、ガス圧低下が絶縁裕度に極めて敏
感に関係するため、ガス漏れに対する緊急修復体制の完
備が要求される。

さらに、密封圧力容器を用いているため、目視による収
納機器の監視ができないという欠点もある。

また、各種開閉機器の主接点の消耗に伴う交換作業にお
いては、絶縁ガスの回収・再充填作業に多大な時間を要
するため、ガス絶縁開閉装置の停止時間が長くなり、電
力の安定供給に支障をきたす欠点もある。

以」二説明したように、第４図に示すようなガス絶縁開
閉装置は、利点だけでなく幾つかの欠点をも有してはい
るが、その性能的な利点は欠点を補っても充分に余りあ
るため、目覚ｆしく普及している。

しかしながら、最近は、ガス絶縁開閉装置の設置箇所も
増え、量産体制がとられるようになった結果、その保守
や緊急修復体制の準備と品質のばらつきも無視できない
問題となっている。

このようなガス絶縁開閉装置の問題に対する対策として
、稼働運転状態が正常であることの信頼度確認と、異常
発生時の早期検出監視が可能な予防保全システムの確率
が切望されている。即ち、このような予防保全システム
の導入により、ガス絶縁開閉装置の事故を未然に防止し
て、電力の安定供給を図り、事故に起因する経済的損失
を最低限にとどめることが期待されている。

ところで、上記のような予防保全システムにおいては、
事故点を早急に検出することにより、事故対応を早め、
早期復旧に貢献すると共に、事故時に変電所の適用を効
率的に行い、事故の波及範囲を最小限にとどめる−こと
を目的として、定常ガス圧力センサと併せて地絡検出器
（衝撃ガス圧力センサ）が使用される場合が多い。

第５図に、従来から用いられている準定常または定常圧
力を検出する定常ガス圧力センサの一例を示す。

第５図において、２１はケース、２２はガス配管である
。このガス配管２２は、ケース２１内側から外側に引出
されており、そのケース２１外側の図示しない端部にて
、ガス絶縁開閉装置のタンクに接続されている。また、
ガス配管２２のケース２１内側の端部には、弾性を有す
る仕切り膜２３を介して液室２４が配設され、仕切り膜
２３によって、ガス配管２２内のガスと、液室２４内の
液体（油など）とが区分されている。そして、液室２４
の仕切り膜２３と逆側には、ステンレスなどより構成さ
れたダイヤフラム２５が配設され、このダイヤフラム２
５の液室外面にはこのダイヤフラム２５の歪みを抵抗変
化量に変換するピエゾ抵抗素子２６が取付けられてお６
、このピエゾ抵抗素子２６と抵抗素子２７とによってブ
リッジ回路が構成されている。このブリッジ回路には、
その信号を増幅する電子回路２８、および増幅された信
号を光信号に変換する電気・光変換回路２９が順次接続
され、さらに、電気・光変換回路２９は、ケース２１を
貫通する光コネクタ３０およびケース外部に配設された
光ケーブル３１を介して受信器側に接続されている。な
お、第５図中３２は、電子回路２８および電気・光変換
回路２９のバッテリである。

このような第５図の定常ガス圧力センサにおいては、ガ
ス絶縁開閉装置のタンク内のガス圧力の変化によってガ
ス配管２２内のガス圧力が変化すると、この圧ツノ変化
が、仕切り膜２３、液室２４内の液体、およびダイヤフ
ラム２５を介してピエゾ抵抗素子２６にて抵抗変化量に
変換され、電子回路２８にて増幅され、電気・光変換回
路２９にて光信号に変換された後、光コネクタ３０およ
び光ケーブル３１を介して受信器側に伝送される。

このような定常ガス圧力センサぼ、静的な準定常　。

または定常圧力を測定するためのものであり、その時間
応答性は、センサ出力の精度、安定度を向」二させるた
めに、一般に数ｓｅｃ程度と遅く設定されている。これ
に対し、地絡時において発生する衝撃ガス圧力の立上が
りは数ｍ５ｅｃ以下と極めて短時間であるため、このよ
うな衝撃ガス圧力の検出に前記のガス圧力センサを適用
することは困難である。

一方、地絡時に発生する衝撃ガス圧力を検出する地絡検
出器としては、第６図に示すような衝撃ガス圧力センサ
が用いられている。

即ち、図中４１は、密封圧力容器内に高電圧充電部を内
蔵してなるガス絶縁開閉装置であり、このガス絶縁開閉
装置４１と、衝撃ガス圧カセンサのスイッチケース４２
とは、連通管４３を介して接続されている。スイッチケ
ース４２の底部にはガス導入孔４４が形成され、前記連
通管４３に接続されており、また、スイッチケース４２
の内部はシリンダ４５およびマイクロスイッチなどの検
出スイッチ４６を設けたガス室４７となっている。

シリンダ４５は、スイッチケース４２の底面］−に垂直
に設置されており、その下部開口部は前記ガス導入孔４
４に連通され、その」二部開口部は、端板４８の透孔４
９を介してガス室４７に連通している。この端板４８の
延長部には、前記検出スイッチ４６が固定されている。

また、シリンダ４５の中空部には、フロート５０が−に
下動自在に取付けられており、このフロート５０の−に
部には、前記検出スイッチ４６を押圧する突子５１が設
けられている。

このような第６図の衝撃ガス圧力センサの動作は以下の
通りである。

まず、ガス絶縁開閉装置４１の定常運転時においては、
ガス絶縁開閉装置４１からの絶縁ガスが、連通管４３、
ガス導入孔４４、シリンダ４５を介してスイッチケース
４２のガス室４７に導入され、ガス室４７は定常圧力に
保たれている。

ところが、ガス絶縁開閉装置４１に地絡事故が発生する
と、その容器内の内部圧力が」二昇するため、シリンダ
４５に伝達される圧力とスイッチケース４２のガス室４
７内の圧力差によって、シリンダ４５内のフロート５０
が浮」ニし、突子５１を介して検出スイッチ４６を作動
させる。そして、検出スイッチ４６が図示しない検出回
路を開閉し、故障表示を行う。

しかしながら、第６図に示すような衝撃ガス圧力センサ
は、寸法が非常に大きく、また、所定のガス圧力に耐え
るだけの機械的強度を有するスイッチケース４２が必要
であること力λら、装置全体の重量が非常に大きくなり
、コストも高くなる欠点がある。

また、ガス絶縁開閉装置の複数のガス区分領域において
、それぞれに前記の定常ガス圧力センサと衝撃ガス圧力
センサの両方を設置しなければならないため、装置の据
付スペースが非常に大きなものとなる欠点もある。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように、従来のガス絶縁開閉装置においては、準
定常または定常ガス圧力の検出を行う定常ガス圧力セン
サと、衝撃ガス圧力の検出を行う衝撃ガス圧力センサと
を使用して流体圧力の検出動作を行っているため、装置
の設置スペースが増大し、コストも高くなる欠点があっ
た。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するために
提案されたものであり、その目的は、準定常または定常
ガス圧力と衝撃ガス圧力との両方を検出することができ
、しかも安価でコンパクトな流体圧力検出装置を提供す
ることである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の流体圧力検出装置は、流体圧力を電気信号に変
換し、その信号を伝送する圧力検出センサ部と、受信し
た信号を演算処理し、検出部分の圧力を算出する受信部
とを備え、この受信部には、センサ出力の処理ルーチン
として、準定常または定常ガス圧力を計測する一連の処
理ルーチンと、地絡アークの発生する衝撃ガス圧力を検
出する一連の処理ルーチンとを設けたことを特徴として
いる。

（作用） 以」二のような構成を有する本発明においては、圧力検
出センサ部にて検出したガス圧力の信号を、受信部に伝
送し、この受信部において、処理ルーチンを適宜選択す
ることにより、準定常または定常ガス圧力および衝撃ガ
ス圧力の両方を検出することができる。従って、ガス絶
縁開閉装置の各ガス区分領域毎にそれぞれ定常用と衝撃
用の２個のガス圧力センサを設ける必要はなく、１個の
ガス圧力センサを設ければ充分であるため、装置の設置
スペースの縮小およびコストの低減が可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を、第１図乃至第３図を参照し
て説明する。なお、第４図乃至第６図に示した従来技術
と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。

第１図は、本発明の流体圧力検出装置の一実施例を示す
断面図である。この第１図中６０は圧力検出センサ部、
７０は受信部を示している。

まず、第１図に示すように、圧力検出センサ部６０の構
成の概略は、第５図に示した従来の定常ガス圧力センサ
の構成と同様であり、特に、ケース２１、ガス配管２２
、仕切り膜２°３、液室２４、ダイヤフラム２５、ピエ
ゾ抵抗素子２６と抵抗素子２７とによって形成されたブ
リッジ回路に至るまでの構成は、ケース２１の端部に設
けられた絶縁継手６１を除けば全く同様である。即ち、
本実施例において、ガス配管２２は、ケース２１の端部
に固定された絶縁継手６１を介して外部に引出されてい
る。

また、第３図は地絡アークの発生する衝撃ガス圧力波の
測定例を示したものであり、この図から、圧力波の立ち
上がりが数ｍｓ程度であることがわかる。従って、本実
施例において、ブリッジ回路の信号を増幅する電子回路
としては、時間応答特性が１ｍｓ以下と、従来よりも高
速の時間応答特性を有する電子回路６２が使用されてい
る。

この電子回路６２は、増幅された信号を光信号に変換す
る電気・光変換回路２９に接続され、さらに、ケース２
１を貫通する光コネクタ３０およびケース外部に配設さ
れた光ケーブル３１を介して受信部７０側に接続されて
いる。なお、第５図中３２は、電子回路２８および電気
・光変換回路２９のバッテリである。

次に、受信部７０の構成を説明する。受信部７０におい
ては、圧力検出センサ部６０から出力され、光ケーブル
３１にて伝送されてきた光信号を受ける光コネクタ７１
と、この光コネクタ７１で受けた光信号を電気信号に変
換する光・電気変換回路７２と、変換された電気信号を
処理する演算処理ユニット７３が設けられている。そし
て演算処理ユニット７３には、第２図のフローチャート
に示すようなメインルーチンと割込みルーチンとが設け
られ、メインルーチンによって、準定常または定常ガス
圧力を計測すると共に、割込みルーチンによって、衝撃
ガス圧力を検出するようになっている。なお、第１図中
７４は、演算処理ユニットから出力される演算結果であ
る。また、第１図中７５は、光・電気変換回路７２およ
び演算処理ユニット７３の電源７６用のフィルタ回路で
ある。さらに、この受信部７０には、他のガス圧力セン
サや温度センサなどの他のセンサから出力された各種の
信号７７も人力され、演算処理ユニット７３にて一括し
て処理されるようになっている。

進んで、以上のような構成を有する本実施例の流体圧力
検出装置の作用について、第２図のフローチャートを参
照して説明する。なお、第２図は、演算処理ユニット７
３の演算ソフトウェアの概略フローチャートである。

まず、メインルーチンのステップＳ１では、光・電気変
換回路７２を介して入力されたガス圧力信号をもとに、
圧力検出センサ部６０の定常ガス圧力値を算出する。

ステップＳ２では、第１図に示していない温度センサか
ら出力された信号（第１図中７７に相当する）をもとに
、ステップＳ１で求めたガス圧力値を２０℃換算でのガ
ス圧力値に補正する。

ステップＳ３では、他のセンサから出力された信号７７
の処理、例えば、コロナセンサからの信号による部分放
電電荷の算出や、ＬＡセンサからの信号によるＬＡ漏れ
電流の算出などを行う。

ステップＳ４では、ステップＳ２、Ｓ３により得られた
データを、演算処理ユニット７３の内部メモリに格納し
、ステップＳ５では、演算結果７４を上位系のシステム
へ伝送する。　。

以上のようなメインルーチンの一連のステップ８１〜Ｓ
５を、１ｓｅｃ毎に繰返すことにより、準定常または定
常ガス圧力を１ｓｅｃ毎に計測できる。

次に、割込みルーチンは、メインルーチンの実行中に１
ｍｓ　ｅ　ｃで実行する。例えば、第２図中８０として
示すように、メインルーチンのステップＳ２とステップ
Ｓ３の間で割込みが発生した場合、まず、ステップＳ１
１では、光・電気変換回路７２を介して入力されたガス
圧力信号を読込む。

ステップＳ１２では、今回の読込みデータと、１ｍｓ　
ｅ　ｃ前、２ｍ５ｅｃ前の過去２回の読込みデータとを
比較する。

ステップ３１３では、ステップ８１２のデータ比較結果
、即ちデータ間の値の差に従って、急峻なガス圧力の変
化の有無を判定する。なお、変化の有無の判定にあたっ
ては、データの値の差に対する一定の基準判定値を設定
しておく。まず、今回のデータの値が過去２回のデータ
の値に比べて小さい場合、或いは大きくても基準判定値
に満たない差しかない場合には、急峻なガス圧力の変化
なしと判定し、割込みルーチンに入った時点８０のメイ
ンルーチンに戻る。また、今回のデータの値のみが過去
２回のデータの値に比べて基準判定値以」二大きな場合
には、今回の読込みデータの誤りと仮定して、急峻なガ
ス圧力の変化なしと判定し、割込みルーチンに入った時
点８０のメインルーチンに戻る。一方、今回のデータの
値および１ｍ５ｅｃ前のデータの値が、共に２ｍ５ｅｃ
前のデータの値より基準判定値以」二大きな場合には、
急峻なガス圧力の変化ありと判定し、ステップＳ１４に
進む。

ステップ８１４では、地絡発生の警報フラグをセットし
、続くステップＳ１５では、地絡発生のデータを上位系
へ伝送する。この後、割込みルーチンに入った時点８０
のメインルーチンに戻る。

この割込みルーチンは、前述のように１ｍｓ　ｅｃ毎に
実行されるので、第３図に示したような、地絡アークの
発生する衝撃ガス圧力波の立上がりの数ｍｓを検出する
ことが可能となる。

以」二のように、本実施例においては、圧力検出センサ
部６０によって検出したガス圧力を、受信部７０に伝送
し、この受信部７０において、メインルーチンと割込み
ルーチンを適宜実行することにより、準定常または定常
ガス圧力および衝撃ガス圧力の両方を確実に検出するこ
とができる。従って、従来のように、ガス絶縁開閉装置
の６ガス区分領域毎に、それぞれ定常用と衝撃用の２個
のガス圧力センサを設ける必要はなく、１個のガス圧力
センサのみを配設すればよいため、ガス圧力センサの数
を低減でき、装置の設置スペースおよびコストの低減が
可能である。

また、本実施例においては、受信部７０において、圧力
検出センサ部以外のセンサから出力された各種の信号も
人力するように構成しているため、ガス圧力の処理と同
時に各種の信号の処理を行うことができ、システム全体
としての構成の簡略化にも貢献できる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば、圧力検出センサ部における電気信号は、光信号
に変換せずに、電気信号のまま受信部へ伝送することも
可能である。また、本発明は、ガス絶縁開閉装置以外に
もガス絶縁変圧器などのガス絶縁機器一般に同様に適用
可能であり、同様の作用効果を得られる。

［発明の効果〕 以上説明したように、本発明においては、受信部に、準
定常または定常ガス圧力を計測する一連の処理ルーチン
と、地絡アークの発生する衝撃ガス圧力を検出する一連
の処理ルーチンとを設けるという簡単な構成の改良によ
り、同じ圧力検出センサ部により、準定常または定常ガ
ス圧力および衝撃ガス圧力の両方を検出することができ
、従来に比べて、安価でコンパクトな流体圧力検出装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による流体圧力検出装置の一実施例を示
す断面図、第２図は同実施例の演算処理ユニットの概略
フローチャート、第３図は地絡アークの発生する衝撃ガ
ス圧力波の一例を示す波形図、第４図は一般的なガス絶
縁開閉装置のガス系統図、第５図は従来の定常ガス圧力
センサを示す断面図、第６図は従来の衝撃ガス圧力セン
サを示す断面図である。 １・・・密封圧力容器、２・・・避雷器、３・・・変成
器、４・・・接地開閉器、５・・・断路器、６・・・変
流器、７・・・遮断器、８・・・Ｉ”＝Ｊ線、９・・・
絶縁ガス、１０ａ〜１０ｄ・・・絶縁スペーサ、１１・
・・ガスボンベ、１２・・・ガスキユービクル、１３・
・・バルブ、１４・・・ブッシング、１５・・・配電盤
、１６・・・操作キユービクル、１７・・・操作器、１
８・・・コンプレッサ設０１１？、１９・・・変圧器。 ２１・・・ケース、２２・・・ガス配管、２３・・・仕
切り膜、２４・・液室、２５・・・ダイヤフラム、２６
・・・ピエゾ抵抗素子、２７・・・抵抗素子、２８・・
・電ｒ・回路、２９・・・電気・光変換回路、３０・・
・光コネクタ、３１・・・光ケーブル、３２・・・バッ
テリ。 ４１・・・ガス絶縁開閉装置、４２・・・スイッチケー
ス、４３・・・連通管、４４・・・ガス導入孔、４５・
・・シリンダ、４６・・・検出スイッチ、４７・・・ガ
ス室、４８・・・端板、４９・・・透孔、５０・・・フ
ロート、５１・・・突ｒ０ ６０・・・圧力検出センサ部、６１・・・絶縁継手、６
２・・・電子回路、７０・・・受信部、７１・・・光コ
ネクタ、７２・・・光・電気変換回路、７３・・・演算
処理ユニット、７４・・・演算結果、７５・・・フィル
タ回路、７６・・・電源、７７・・・他のセンサからの
信−シー、８０・・・割込み発生時点。 第　４　図 メインルー÷ソ 午）髪！Ｊか）し−斗ノ ２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 流体圧力を電気信号に変換し、伝送する圧力検出センサ
   部と、受信した信号を演算処理し、検出部分の圧力を算
   出する受信部とを備えた流体圧力検出装置において、 前記受信部が、センサ出力の処理ルーチンとして、準定
   常または定常ガス圧力を計測する一連の処理ルーチンと
   、地絡アークの発生する衝撃ガス圧力を検出する一連の
   処理ルーチンとを有することを特徴とする流体圧力検出
   装置。