JPH0283426A - 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、電力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ＳＦ、ガスを用いて、断路器、遮断器等の変電
機器を密閉容器内に収納配置し、耐環境性とＫＶ−Ａ当
たりの据付は体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。

上記の様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等１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
等、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上の一貫として、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２図に示した代表的なガス
絶縁開閉装置の配置図を参照して説明する。

即ち、第２図に示した様に、密封圧力容器２内に避雷器
７．変成器８、接地開閉器９、断路器１２゜変流器１７
、遮断器１８、母線１９が配設され、充填ガス３として
ＳＦｓガスが封入され、課電部と接地電位にある密封圧
力容器２間が電気的に絶縁されている。

また、密封圧力容器２内に母線１９を配置するために、
絶縁スペーサ１１が適当な間隔をおいて配設され、母線
１９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。

さらに、主回路はブッシング１を介して、断路器１２．
遮断器１８を経由して変圧器２０に接続されている。な
お、第２図においては、１回線受電上回路を示している
が、第２図の右側に図示していない受電主回路より断路
器１２を介して変圧器２０へ電力供給より場合もある。

一方、ガス絶縁開閉装置は、配電盤１５により制御され
、電圧要素は変成器８により、また、電流要素は変流器
１７により得られ、主回路切換や遮断抛作は操作キユー
ビクル１４を介して開閉器類（断路器、遮断器、接地開
閉器）の操作器１３に付勢信号を与えることにより行な
われる。

また、開閉器類の機械的駆動源としては、コンプレッサ
設備１６より所定の圧力（例えば１５ｋｇ／ａＪが一般
）を得て操作キユービクル１４を介して操作器１３に供
給される。

一方、絶縁スペーサ１１は、保守上の切離しや配置構成
上より、充填ガスの封入区画を行なう作用も兼用させて
いるので、バルブ４を介して、ＳＦ。

ガスボンベ６よりガスキユービクル５を介して各区画に
ＳＦ、ガスを充填し、　ガスキユービクル５で圧力もわ
かるようにしている。

上記の様な構成を有する従来のガス絶縁開閉装置におい
ては、　　ＳＦ、ガスの特性によって、収納機器の小型
化が可能となり、全体としてコンパクト化が実現できる
。（ＫＶ、Ａ当たりの占有体積が小さくなり、設置用地
の有効な活用が図れる。）また、ガス母線を用いて２段
〜３段の積み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
った。

さらに、密封圧力容器が接地されているので、訓電中に
近接しても感電の危険はなく、塩害・風雨などによる環
境外乱図に対し、課電部が直接にさらされることがない
ので、影響を受けることはない。

また、各種の開閉器類は、消弧能力の高いＳＦ。

ガス中でアーク処理されるため、１主接点当たりの遮断
容量の大幅な向上が可能どなるという利点もあった。

一方、上述した様な利点がある反面、以下に述べる様な
欠点があった。

即ち、ガス絶縁開閉装置全体をコンパクト化したことに
より、収納機器の保守・点検時に、解体作業あるいは再
組立作業の寸法制限が小さくなり、保守・点検作業に時
間がかかり、作業効率が著しく低下していた。

また、容器内部に封入されるＳＦ、ガスは高価で、外部
へのガス漏れ防止上の製作技術が高級となると共に、絶
縁性の良さからｋｖ／＋ｕ＋が大きいため。

ガス圧低下は絶縁裕度に敏感に関係し、ガス漏れ修復は
緊急を要するものとなっていた。

さらに、密封圧力容器を用いているため、収納機器の目
視による監視ができないという問題点があった。

また、各種開閉機器の主接点の消耗に伴う交換作業は、
　　ＳＦ、ガスの回収・再充填作業に多大な時間を要し
、ガス絶縁開閉装置の停止時間が長くなるという欠点も
あった。

以上説明した様な利点及び欠点に対して、性能的には利
点のメリットが大きいため、ガス絶縁開閉装置の普及は
目覚ましいが、設置箇所も増え、量産体制がとられる様
になると、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。

その対策として、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
システムの確立が切望されている。

この様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することができ、電力の安定供
給や事故に起因する経済的損失等を除去することができ
る。

ところで、上記の様な予防保全システムにおいては、事
故点を早急に標定することにより、事故対応を早め、早
期復旧に役立つと共に、事故時に変電所の運用を効率的
に行い、事故の波及範囲を最少限にとどめることを目的
として、ガス圧カセンサの他に地絡検出器が適用される
場合が多い。

第３図に、従来から用いられている準定常又は定常圧力
を検出するガス圧カセンサの一例を示した。即ち、その
一端がガス絶縁開閉装置のタンクに接続されたガス配管
３２の他端部に仕切り膜３３が配設され、ガス部分と油
等より成る液体部分３４とを区分している。また、前記
液体部分３４が収納された配管端部には、ステンレス等
より構成されるダイヤフラム３５が配設され、その外側
面には前記ダイヤフラム３５の歪みを抵抗変化量に変換
するピエゾ抵抗素子３６が取付けられており、抵抗素子
３７と共にブリッジ回路を構成している。

また、前記ブリッジ回路にはその信号を増幅する電子回
路３８が接続され、電気−光変換回路３９によって、前
記電子回路３８で増幅された信号を光信号に変換し、光
コネクタ４０及び光ケーブル４１を介して受信器側に伝
送される。なお、４２は電子回路３８及び電気−光変換
回路３９用のバッテリである。

この様なガス圧カセンサは静的な圧力を測定するための
ものであり、センサ出力の精度、安定度を向上させるた
めに一般に時間応答性が数秒と遅いため、地絡時に発生
する立上がりが数ａｇ以内の衝撃ガス圧力の検出には適
用できない。

一方、地絡時に発生する衝撃ガス圧力を検出する地絡検
出センサとしては、第４図に示した様な衝撃ガス圧カセ
ンサが用いられていた。

即ち、内部に絶縁ガスが充填された容器内に高電圧充電
部を内蔵したガス絶縁開閉装置６１と、衝撃ガス圧力の
検出器のスイッチケース５２とが、連通管５３を介して
接続されている。また、前記スイッチケース５２には、
その底部にガス導入孔５４が形成され、その内部はシリ
ンダ５５及びマイクロスイッチ等の検出スイッチ５６を
設けたガス室５７となっている。このシリンダ５５はス
イッチケース５２の底面上に垂直に設置され、その下部
開口部が前記ガス導入孔５４に連通され、上部は端板５
８の透孔５９を介してガス室５７に連通している。この
端板５８の延長部には、前記検出スイッチ５６が固定さ
れている。

また、シリンダ５５には突子５１を有するフロート５０
が上下動自在に取付けられている。

この様な従来の衝撃ガス圧カセンサにおいては。

ガス絶縁開閉装置の運転時には、スイッチケース５２の
ガス室５７は、ガス絶縁開閉装置６１からの絶縁ガスが
連通管５３、ガス導入孔５４、シリンダ５５を介して導
入され、定常圧力に保たれている。

ところが、ガス絶縁開閉装置６１に地絡事故が発生する
と、その容器内の内部圧力が上昇し、シリンダ５５に伝
達される圧力とスイッチケースのガス室５７内の圧力の
差によって、フロート５０が浮上し、突子５１を介して
検出スイッチ５６を作動させる。そして、検出スイッチ
５６が図示しない検出回路を開閉し、故障表示を行なう
。

しかしながら、第４図に示した様な地絡検出センサは１
寸法が非常に大きいこと、また、所定のガス圧力に耐え
るスイッチケース５２が必要であるため、装置の重量が
非常に大きくなり、コストも高いものとなっていた。

また、ガス絶縁開閉装置の複数のガス区分領域において
、それぞれに前記ガス圧カセンサと地絡検出センサの両
方を設置しなければならず、装置の据付スペースが非常
に大きなものとなっていた。

（発明が解決しようとする課題） 上記の様に、従来のガス圧カセンサ及び地絡検出センサ
の両方を用いて流体圧力の検出動作を行なうと、装置の
設置スペースが増大し、また、コストも高いものとなっ
ていた。

そこで、本発明は以上の欠点を除去するために提案され
たもので、その目的は、準定常又は定常ガス圧及び衝撃
ガス圧の両方を検出することができる、安価でコンパク
トな流体圧力検出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） 本発明の流体圧力検出装置は、流体内に微少孔を有する
区隔を設け、その壁面をダイヤフラムとして、圧カセン
サを配設し、前記流体の微少圧力変動を検出するととも
に、前記区隔の他の壁面にダイヤフラムを構成し、それ
に圧カセンサを設け、前記流体の圧力を検出するように
構成したもので、各センサ出力は、おのおの光信号に変
換され受信部側へ伝送される。

（作　　用） 本発明の流体圧力検出装置によると、前記のように流体
の微少圧力変動測定用のダイヤフラムを流体中に配設す
ることにより電気的に取り出すため、検出器が、第４図
に示す従来のものより、小型・軽量安価になるとともに
、流体圧力検出部の同一の容器内に収納できるので、検
出装置を複合化でき、装置の据付スペースおよびコスト
の削減を可能にできる。

（実　施　例） 以下１本発明の一実施例を第１図に基づいて具体的に説
明する。なお、第３図および第４図に示した従来型と同
一部材については同一の符号を付し説明は省略する。

実施例の構成 本実施例においては、第１図に示したように。

一端がガス絶縁開閉装置のタンクに接続されたガス配管
３２の他端子部に仕切り膜３３が配設され、ガス部分と
油等より成る液体部分３４とが区分されている。また、
前記液体部分３４が収納された領域の端部には、ステン
レス等より構成されるダイヤフラム３５が配設され、そ
の外側面には前記ダイヤフラム３５の歪を抵抗変化量に
変換するピエゾ抵抗素子３６が取付けられており、抵抗
素子３７とともにブリッジ回路３７が構成されている。

９５はガス配管３２の同一の流体が内部に収納される区
隔てあり、その隔壁の一部は流体圧力測定用ダイヤフラ
ム３３と、流体の微少圧力変動測定用のダイヤフラム９
０とから構成されており、ダイヤフラム９０には微少な
孔９２が設けである。従って、温度上昇等によるゆるや
かな圧力変動に対しては。

区隔９５内外の流体圧力は均一に保たれるため、ダイヤ
フラム９０は変形しない、従って、この場合。

ダイヤフラム３３．３５には、定常又は準定常の流体圧
力が加わるため、これに取り付けた圧カセンサにより、
この圧力を測定することができる。

ガス絶縁開閉装置地絡等に発生する衝撃ガス圧力波が、
ダイヤフラム９０に到達すると圧力波の立ち上がりが１
ｍｓと急峻であるため、区隔９５内外の流体圧力が均一
にはならないため、ダイヤフラム９０が変形するので、
それに取り付けられた圧カセンサ９１に出力が発生する
。このセンサ出力信号は密封端子９３および抵抗ブリッ
ジ３７を介して電子回路部へ導かれる。

前記流体圧力に対応したセンサ出力信号はそのまま増幅
・変調された後、光信号に変換され受信器側へ伝送され
る。

一方、流体の微少圧力変動に対応したセンサ出力信号は
、通常はその信号の有無のみを検出すればよいため、増
幅後、一定時間ピークホールドされた後、変調回路８３
および電気−光変換回路８４を経て、受信器側へ光信号
として伝送される。

本実施例では、前記流体圧力信号および流体の微少圧力
変動信号をそれぞれ異なった光信号に変換し、光合成回
路８７により、それらの光を合成したのち、単芯の光フ
ァイバにより受信器側へ伝送している。

もちろん、同一の波長を用いて別々の光ファイバにより
受信器側へ伝送してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、小型、軽量、安価で、しかも地絡によ
る微少圧力変動の検出感度が高く、かつ装置の据え付は
スペースおよびコストの削減を可能にする。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図は本発明の流体圧力検出装置の一実施例を示す構
成図、第２図は一般的なガス絶縁開閉装置の配置構成図
、第３図は従来のガス圧カセンサを示す構成図、第４図
は従来の衝撃ガス圧カセンサを示す断面図である。 １・・・ブッシング、　　　２・・・密封圧力容器、３
・・・充填ガス、　　　　４・・・バルブ、５・・・ガ
スキユービクル、６・・・ガスボンベ、７・・・避雷器
、 ９・・・接地開閉器、 １２・・・断路器、 １４・・・キユービクル、 １６・・・コンプレッサ設備・ １８・・・遮断器、 ２０−・・変圧器、 ３２・・・ガス配管。 ３４・・・液体部分、 ３６・・・ヒエゾ抵抗素子、 ３８・・・電子回路、 ４０・・・光コネクタ、 ４２・・・バッテリ。 ５１・・・突子、 ５３・・・連通管、 ５５・・・シリンダ。 ５７・・・ガス室、 ５９・・・透孔。 ８１・・・アンプ、 ８２・・・ピークホールド回路、 ８・・・変成器、 １１・・・絶縁スペーサ、 １３・・・操作器、 １５・・・配電盤。 １７・・・変流器、 １９・・・母線、 ３１・・・ケース、 ３３・・・仕切り膜、 ３５・・・ダイヤフラム、 ３７・・・抵抗素子、 ３９・・・電気−光変換回路、 ４１・・・光ケーブル、 ５０・・・フロート、 ５２・・・スイッチケース。 ５４・・・ガス導入孔。 ５６・・・検出スイッチ、 ５８・・・端板、 ６１・・・ガス絶縁開閉装置、 ８３・・・変調回路、 ８５・・・変調回路、 ８７・・・合成回路。 ９１・・・圧カセンサ。 ９３・・・密封端子。 ８１・・・ＥＩＯ変換器、 ８６・・・ＥＩＯ変換器。 ９０・・・ダイヤフラム。 ９２・・・微少な孔。 ９５・・・区隔。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体圧力を電気信号に変換する圧力検出センサ部
   と、その信号を増幅・伝送する回路部より成る流体圧力
   検出装置において、流体内に微少孔を有する区隔を設け
   るとともに、この区隔の壁面に、流体の微少圧力変動測
   定用のダイヤフラムを設け、かつ、そのダイヤフラムに
   配設された圧力センサ出力を密封端子を介して、前記流
   体の収納容器外に導出することを特徴とする流体圧力検
   出装置。
2. （２）前記微少孔を有する区隔の他の壁面に前記流体の
   圧力測定用のダイヤフラムを設けるとともに、このダイ
   ヤフラムに取り付けた圧力センサ出力および前記流体圧
   力の微少変動測定用の圧カセンサ出力をそれぞれ、同一
   匡体内に収納された電子回路により出力することを特徴
   とする請求項１記載の流体圧力検出装置．
3. （３）前記流体の圧力に関するセンサ出力および前記流
   体の微少圧力変動に関するセンサ出力がそれぞれ別個の
   電気−光ファイバで伝送されることを特徴とする請求項
   ２記載の流体圧力検出装置。
4. （４）前記流体の圧力に関するセンサ出力および前記流
   体の微少圧力変動に関するセンサ出力がそれぞれ異なる
   周波数の光信号に変換され、同一光ファイバで伝送され
   ることを特徴とする請求項２記載の流体圧力検出装置。