JPH03150072A - ガス絶縁水冷却サイリスタ・バルブ - 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１ （産業上の利用分野》 本発明は、直流送電（ＨＶＤＣ）及び静止形無効電力補
償装置（ＳＶＣ）等に用いられるＳＦ６ガスの充填され
たガス絶縁水冷却サイリスタ・バルブに関する。

（従来の技術） ＧＩＳ等のガス絶縁開閉器には、絶縁媒体としてＳＦ６
ガスが充填される。そして、この種のガス中への水分の
混入は、絶縁スペーサの表面結露によって絶縁劣化を与
えたり、あるいは、しゃ断現象等の放電現象によってＳ
Ｆ６ガスと水分との結合により活性ガスを発生し、これ
が原因で構成絶縁物に物性変化を与えて絶縁性能の劣化
を促進する。

更に進んで混入水分量が規定値以上になると、絶縁破壊
に至る場合もある。

したがって、この種の機器はガス中の水分管理をする必
要があり、以下に示す２種類の方式がある。

第１は定期的にＳＦ６ガス絶＠機器密封容器内のＳＦ６
ガスをサン１リングして、水分を分析する方法であり、
第２は機器に組込んだ内部部分放電測定装置等を用いて
、異常値を察知する方法である。

そしてＳＦ、ガス絶縁機器内部の部分放電測定装置とし
ては、充電部を絶縁支持する絶縁スペーサの内部に埋め
込んだ検出用電極により、その絶縁表面上に付着するＳ
Ｆｅガス中の水分より発生するコロナを捉えるものと、
ＳＦ６ガス絶縁機器の接地線に流れるコロナパルスより
、コロナ変化レベルを捉える方法とがある。

しかしながら、ＳＦ６ガス絶縁水冷却サイリスタ・バル
ブは、構成部品が多く、その上有機絶縁材料を多用して
いること及び収納容器内に冷却効率向上のために冷却水
配管系が組み込まれていること等、従来のＧＩＳ等のＳ
Ｆ６ガス絶縁機器とは異なった構造になっている。しか
も、絶縁媒体としてのＳ　Ｆ　ｅガス圧力は、構成部品
相互間の絶縁協調の関係で、比較的低圧力のＳＦ６ガス
を用いている。

そのため、ＳＦ６ガス絶縁水冷却サイリスタ・バルブは
、従来のＧＩＳ等のＳＦ６ガス絶縁機器とは異なり、充
電部を絶縁支持する絶縁スペーサでのコロナ監視等では
測定できない程度のコロナしか発生せず、従来のコロナ
測定装置では適切なＳ　Ｆ　ｅガス中の水分管理ができ
ない。

更にＳ　Ｆ　ｅガス絶縁水冷却サイリスタ・バルブは、
時間経過とともにＳＦｅガス中の水分の比較許容値が変
化するという特有の問題があるが、この問題を考慮に入
れたＳＦ６ガス中の水分管理に関する予防保全システム
は存在しなかった。

（発明が解決しようとする課題》 ＳＦｅガス絶縁水冷却サイリスタ・バルブは、直流送電
（ＨＶＤＣ）及び静止形無効電力補償装置（ＳＶＣ）等
に用いられるサイリスターバルブの高電圧・大容量化・
小形軽量化を図るためのものであり、サイリスターパル
プをＳＦ６ガス密封容器内に収納するものである。

また、ＳＦ　　ガス自身の絶縁強度は、Ｓ　Ｆ　ｅガス
中の水分にそれ程影響されないが、ＳＦ６ガス中に固体
絶縁物が存在すると、絶縁物表面への水分付着により沿
面絶縁特性が影響を受ける。そしてＳ［６ガス中の水分
と絶縁物表面の沿面閃絡絶縁特性は、露点を０℃以下に
なるように水分を管理できれば、絶縁物表面の沿面絶縁
特性低下はほとんど無視できる。なんとなれば、ＳＦ６
ガス中の水分の露点が０℃以下の場合には水分が氷結す
るため、絶縁低下の原因とならないからである。

これらのことから、通常の運転時に分解ガスの発生しな
いＳＦ　　ガス絶縁機器の、Ｓ　Ｆ　ｅガス中の水分量
の管理値は、許容値をＳＦ６ガス中における水分露点Ｏ
℃時の含有水分量とし、そのための管理値はＳＦ６ガス
中における水分露点−５℃以下の時の含有水分量を決め
ている。

またＧＩＳ等のＳＦ　　ガス絶縁機器では、適用ＳＦ６
ガスの圧力範囲を２．０へ５．０　ｋＩｒ／ａｄ・ｇで
あることから下記水分管理値を採用している。

許容値＝１．０００　ＤＤｆ＃　　（ｖｏｌ−）管理値
＝　　５００　ｐｐｍ　　（ｖｏ１．　）一方、ＳＦ６
ガス絶縁水冷却サイリスタ・バルブは、構成部材の絶縁
特性の協調からガス圧約０．３Ｉｑｒ／−・ｇが最適と
考えられている。この値を従来のＳＦ　　ガス絶縁機器
のＳＦ６ガス中水分管理に対する考え方に当てはめて見
ると、水分管理値は、下記に示さ九るように比較的大き
な値となる。

許容値＝４，０００　ｐｐ＋ｗ　　（ｖｏ１．）管理値
＝３，０００　ｐｐｍ　　（ｖｏ１．）従って、ＳＦ、
ガス絶縁水冷却サイリスタ・バルブに、従来のＳＦ６ガ
ス絶縁機器内部の部分放電測定装置に取り入れられてい
る測定方法を適用しようとした場合、ＳＦ６ガス中の水
分によるコロナ発生電荷量は、このように低いＳＦ　　
ガス圧ではＳＦ６ガス中の水分量が増加するに従って、
コロナ発生電荷量が減少する傾向があるため、従来の測
定方法（外部雑音と被測定対象によるコロナ放電を区別
するためには、被測定対象発生電荷量が約１００ｐｃ以
上必要）では所要検出レベルが低過ぎる。このため従来
の測定方法によって事前にＳＦｅガス中の水分量から万
が−の冷却水配管系等からの異常信号を事前に把握でき
なかった。

従って、従来の水分管理である警報値、機器引き外し値
の前記許容値及び管理値以下に設定されるこれ”ら２種
類の管理のみでは、万が−の冷却水配管系等よりの多量
の水漏れに至る以前の前兆現象を捉えることができなか
った。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ＳＦ６
ガス絶縁水冷却サイリスタ・バルブ内での水分発生因子
を系統だてて分析した結果を生かし、各火器固有のＳＦ
ｅガス中の定常状態での水分増加傾向を求めて、その機
器固有のＳＦ６ガス中の水分増加傾向とし、それより導
き出した比較許容値を突器のＳＦ６ガス中の水分量の推
移と比較することによって、万が−の水漏れに伴なう冷
却水配管系よりの水漏れの前兆現象、その後発生が予想
される本格的水漏れに対し異常を速やかに捉え、ＳＦ６
ガス中の蓄積水分による絶縁破壊を未然に防ぐことの可
能なＳＦ６ガスの充填されたガス絶縁水冷却サイリスタ
・バルブを提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明ではＳＦ６ガスの充填されたサイリスターバルブ
容器中の水分を管理する手段を備えたガス絶縁水冷却サ
イリスタ・バルブにおいて、所定時間毎にサイリスタ・
バルブ容器中の水分量をサンプリングする手段と、機器
固有の水分増加予測値に対して一定幅のバンド幅を付加
した最大値に一定値を加算して求めた比較許容値及び前
記比較許容値より大きな警報値とを格納する手段と、サ
ンプリングされた実測値と前記比較許容値及び警報値と
を比較する手段と、比較結果により異常前兆信号と警報
信号とを区別して出力する手段とから構成した。

（作　用） 先ず、本発明の基本的な考え方を第３図及び第４図を用
いて説明する。

ＳＦｅガス絶縁水冷却サイリスタ・バルブのＳＦｅガス
中に含まれる水分の発生要因は、第３図に示されるよう
に以下に区別できる。

■　組立て時に入る水分（機器内部残留水分及び器壁に
付着する水分） ■　ＳＦ６ガス中に含まれる水分（充填ガス初期水分量
） ■　有機絶縁材料から析出する水分 ０　冷却水配管系からの透過水分 （イ》冷却水配管 （口》配管接合部 ■　外気接触接合部（タンク−フランジ部）パッキング
より透過する水分 これらを、分類すると■は、据付時の加熱脱気等で取り
残された初期残留水分であり、■は充填ガス自体に含ま
れているものであり、据付当初より容器に封入されてい
るＳ［６ガス中の水分と考えられる。■、■、■は時間
の経過と共に増加するものである。しかも、それらの増
加傾向の決定因子はＳＦ６ガス絶縁水冷却サイリスタ・
バルブの設置場所の気象条件、収納容器内のＳＦ６ガス
雰囲気。

構成物質の岨或、及びサイリスタ・バルブの運転条件と
様々な要因で決定されるため、一見規則性が無いように
考えられるが、夫々の因子別に前記要因を分析すると、
あるバンド幅を持って時間的に増加することが分かる。

そこで、それらの要因を包含して収納容器内のＳＦ６ガ
ス中の水分の推移として捉えると、■、■の要因をベー
スとし、その上に■、■、■の要因が重畳された累計値
に、あるバンド幅を持った第３図及び第４図で示される
ような曲線で表すことができる。

一方、突器では、上記収納容器内に蓄積された上記■。

■、■、■、■の要因により発生するＳＦ６ガス中の蓄
積水分対策として、吸着剤が組込よれる。しかしこの吸
着剤の封入量は、点検周期内に発生するＳＦｓガス中の
水分量と吸着剤の吸湿性能（吸湿効率）とを推し図って
決めている。従って、吸着剤を吸湿効率を考慮して、発
生するＳＦ　ガス中の水分量以上に封入すると、収納容
器内のＳＦｅガス中の水分濃度は時間と共に減少するこ
とになるが、突器では全体的に協調のとれた構成を取る
ため、封入吸着剤の量は、点検周期内に発生するＳＦｅ
ガス中の水分と吸着剤で吸湿する水分とがバランスが取
れるように配慮して決定される。

従って、吸着剤が趙込まれても、ＳＦ６ガス中の蓄積水
分はあるバンド幅を持って時間的に増加する傾向に変り
はない。

そこで、本発明はこの突器でのＳＦ６ガス中の蓄積水分
増加傾向を、ガス絶縁水冷却サイリスタ・バルブ収納容
器に組込まれた水分計（露点センサー）による比較許容
値と比較して、警報値あるいは関連機器引き外しの段階
に達する以前の早い段階（水漏れの前兆現象）で察知す
ることを可能とするものである。即ち、ガス中の水分値
が異常値を示す以前に、水分の増加傾向から万が−の冷
却水配管系からの水漏れ前兆現象を捉えようとするもの
である。

ガス絶縁水冷却サイリスタ・バルブ１内の水分は、水分
センサー５で電気信号に変換され、アナログ／ディジタ
ル変換装置６を通して水分計７に＃ｉ続されて水分を監
視している。ここで、万が−の異常が発生した場合、警
報値及び機器引き外し値レベルに達すると、水分計７よ
り外部に電気信号の形で各々の異常状態が伝達される。

その際、機器固有の水分増加の予測値に基づく比較許容
値曲線を比較許容値記憶部１０に記憶させておき、常に
水分計の信号を、比較回路９で比較させ、実測値が比較
許容値を上回る場合に水分異常前兆警報という電気信号
の形で外部に出力する。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明によるガス絶縁水冷却サイリスタ・バル
ブの一実施例の機能ブロック図である。

第１図において、１はガス絶縁水冷却サイリスタ・バル
ブ本体（以下バルブ本体と称す）であり、収納容器内に
サイリスタ素子及び付属回路を収納した複数個のサイリ
スタ・モジュール２を、絶縁支柱を介して積層するよう
に構成される。３は冷却装置で冷却水管４によってバル
ブ本体１に接続され、サイリスク素子及び構成要素から
の発生熱を放出する。５は水分センサーで＾／Ｄ変換器
６を介して水分計７に接続され、更に水分計７は異常前
兆警報部８に接続される。９は比較回路部、１０は比較
許容値記憶部である。

以下に第２図を参照して作用説明をする。

第２図は蓄積水分増加予測特性と水分各管理値との関係
図である。

先ず、ＳＦ、ガス中の水分は通常の運転状態では、第２
図に斜線で示されるように、時間的にあるバンド幅をも
って増加している。その際の増加傾向は、機器の構成部
品及び運転条件一般置場所の自然条件等により機器固有
の係数を持っている。

ここで、冷却水配管系に異常が発生してＳＦ６ガス中の
水分量が増加すると、水分センサー５からの水分量デー
タは＾ｌＯ変換器６を経由して水分計７及び異常前兆警
報部８に取込まれる。しかし、第２図に示されるように
許容値、管理値、機器引き外し値及び警報値の各検帛レ
ベルは、異常前兆警報部のそれより高く、したがって水
分計からは警報は出力せず、異常前兆警報部からの警報
出力が先になる。

ＳＦ６ガス中の水分増加予測値の上限にある一定のバン
ド幅を持たせた曲線比較許容値Ｎｆｉｌ”もしくは比較
許容値社２”の直線上の値以上の値を示した際には、比
較回路部９で比較許容値記憶部１０に記憶されている比
較許容値１１ｋｋｌ”もしくは比較許容値随２”曲線と
比較し、測定値が比較許容値以上になったとき、Ｎ等か
の異常が発生したと判断し、外部にＳＦ６ガス中の水分
異常前兆警報”を発する。警報”あるいは引き外し信号
”に達する以前の早い時期にＮ等かの対策が打てるよう
になる。

なお、異常前兆のレベル以上になると警報又は引き外し
信号が送出される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればＳＦ６ガス中の水
分管理に際して、機器固有の水分の増加予測値とこの予
測値より大きな値の警報値とを設けておき、所定周期で
サンプリングされた実測値と比較するよう構成したので
、警報信号発生以前に異常前兆信号の発生が可能なガス
絶縁水冷却サイリスタ・バルブを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガス絶縁水冷却サイリスタ・バル
ブの一実施例の機能ブロック図、第２図は蓄積水分増加
予測特性と水分管理値との関係図、第３図はＳＦ６ガス
中の蓄積水分の発生要因別推移図、第４図はガス絶縁水
冷却サイリスタ・バルブ内のＳＦｅガス中の蓄積水分推
移図である。 １・・・ガス絶縁水冷却サイリスタ・バルブ２・・−サ
イリスタ・モジュール ３・−・冷却装置　　　　　４・・・冷却水配管５・−
・水分センサー　　　６・・・Ａ／Ｄ変換器７・・・水
分計　　　　　　８・・・異常前兆警報部９・・−比較
回路部　　　　１０・・−比較許容値記憶部特許出願人
　　電源開発株式会社 （ほか１名） 代理人弁理士　　石　　井　　　紀男 第ｌ凶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ＳＦ＿６ガスの充填されたサイリスタ・バルブ容器中
   の水分を管理する手段を備えたガス絶縁水冷却サイリス
   タ・バルブにおいて、所定時間毎にサイリスタ・バルブ
   容器中の水分量をサンプリングする手段と、機器固有の
   水分増加予測値に対して一定幅のバンド幅を付加した最
   大値に一定値を加算して求めた比較許容値及び前記比較
   許容値より大きな警報値とを格納する手段と、サンプリ
   ングされた実測値と前記比較許容値及び警報値とを比較
   する手段と、比較結果により異常前兆信号と警報信号と
   を区別して出力する手段とを備えたことを特徴とするガ
   ス絶縁水冷却サイリスタ・バルブ。