JPH035013B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は開閉機器の故障、特に動作に関する機
械的な異常を事前に簡単にかつ感度良く予知でき
るようにした開閉機器異常の外部診断方法に関す
る。

開閉機器の故障の原因分析によれば、動作不
能、動作不具合、漏気、漏油、破損等のいわゆる
機械的故障が故障全体の90％以上を支めているこ
とがわかる。そのうち漏気、漏油については圧力
リレーなどにより開閉機器本来の機能を失なう前
に警報等を出し、対拠することが可能であるが、
動作不能、動作不具合等については故障を事前に
検出し、対策処置することは非常に困難であつ
た。

その理由としては、開閉器は多くの場合、平常
時に静止しており、一旦電力系統等に異常が生じ
た場合に正常に動作しなくてはならないという開
閉機器の機能に起因している。

以下、より説明を具体的にするため、開閉機器
の中でも特にその使命上、信頼性の要求されるし
や断器を例に取つて説明する。

近年の電力需要の増大に伴ない、しや断器を始
めとする開閉機器は全て高電圧化、大容量化する
と伴に、その故障が社会へ及ぼす影響は甚大かつ
深刻なものになると予想される。従つて電力系統
を構成しているしや断器についても故障の大部分
を支める機械的故障を事前に予知し、対策を講ず
ることによりしや断器の信頼度を向上させること
が望まれている。

以下本発明の背景をさらに詳しくするため、タ
ンク形ガスしや断器を例にとつて図を用いて説明
する。

第１図はタンク形ガスしや断器の構造図であ
る。１はガスタンクで内部に例えばSF₆ガス等の
絶縁性ガスが封入されている。２はしや断部であ
り、図示されていないが内部に消弧の為の消弧点
を内蔵している。３はブツシングであり、４は絶
縁操作ロツドで、気中の駆動部５による操作力を
充電部のしや断部２へ伝達駆動する役目をなす。
６および７はそれぞれ引外し用と投入用の制御部
であり、引外し信号あるいは投入用信号により、
図示されていない操作用流体を駆動部５内へ導び
き入れる弁装置から成る。８は気中におかれた操
作レバーであり、９はガスタンク１内におかれた
操作レバーであり、これらの操作レバー８，９は
それぞれ回転シヤフト１０に結合されており、ガ
スシールはこの回転シヤフト１０で行なわれる。

従来しや断器の機械的な信頼性を確認する方法
として、一般に行なわれているのは、JEC−181
（1975）に定められている形式試験による方法で
あるが、さらに参考試験としての10000回連続開
閉試験を行なうのが通例となつている。開閉機器
に関連する製造メーカ、ユーザ等の間では周知の
ことであるが、これらの試験の際には開極時間、
可動部のストローク、投入時間、操作電圧等を同
時に測定するわけであり、さらには操作電圧また
は圧力や制御電圧に関しては定格値のみならず、
最高、最低値による試験をも行なうことになつて
いる。これらの値の組合せについてもJEC−181
に規定されているし、製造メーカーは出荷前の試
験においてこれらの組合せ試験による工業試験を
行なつて製品の信頼性を確認した上で出荷してい
る訳である。

しかしながらしや断器等の開閉機器はその機能
上極めて短時間に動作する必要があり、従つてそ
の操作力は強大である。

よつて例えば摺動部に異常な摩耗が生じたり、
カジリの徴候が現われても、これらによる摩擦力
の増大等はその操作力に比べれば多くの場合、微
少であるため、従来の操作試験によつては検知す
ることが不可能であつた。またしや断器は衝撃的
に動作するためピン部や軸受部のガタが増大する
可能性があるが、これも初期的な徴候の検出は不
可能であつた。特にガスタンク１内での摺動部等
におけるカジリは金属粉の発生を伴ない、最悪の
場合それら発生した金属粉による地絡事故へと進
展する可能性がある。又、通電フインガ部等にお
けるカジリ発生は接触抵抗の増大さらに引続いて
局部的な異常過熱とやはり重大な事故へ進展する
可能性がある。

本発明はかような重大事故へ進展する可能性の
あるカジリの初期的な診断を始めとし、可動部で
のガタの増大、摺動抵抗の増大等異常の初期的な
徴候を簡単にかつ感度よく検出できる開閉機器異
常の外部診断法を提供するものである。

かかる目的を達成するため、本発明によれば診
断すべき開閉装置に正規の操作力に比べて数段に
小さな操作力を与える手段を付与し、摩擦抵抗、
可動部の変形等の異常による抵抗変動を割合を高
め、異常診断を容易にしたものである。

以下、図を用いて本発明の説明をする。

なお、第１図と同一の部品については同一の番
号を付しておきその説明は省略する。第２図は本
発明の一実施例であり、第１図にさらに低速操作
用の操作弁装置が追加されている。１１は引外し
方向の低速駆動用弁装置であり、１２は投入方向
の低速駆動用弁操置である。しや断器可動部を極
めて低速で駆動する際、第１図の制御部６あるい
は７で兼用させても良い訳である。しかしながら
多くの場合、これらの制御部６，７は高速度操作
用に設計されており、弁口径や復帰の点で技術的
に困難を伴ないがちである。第２図における発明
はこの問題点を解決したもので駆動部５には正規
の制御部６，７とは別に外部診断用の弁装置１
１，１２が取り付けられており、診断時にはこれ
ら弁装置１１，１２を使用してしや断器可動部を
極く低速で駆動して異常を診断する。

第３図は本発明の他の一実施例であり、連結レ
バー１３を介して、外部診断用の低速駆動装置１
４と操作レバー８のピン部とを連結してある。低
速駆動装置１４内には駆動ピストン１５が収納し
てあり、このピストン１５の両側に弁装置１６，
１７が備え付けられている。本実施例では弁装置
１６が引外し方向、弁装置１７が投入方向への駆
動用として使用されている。１８は圧力変換器で
あり、駆動ピストン１５の両側の圧力の差を電気
的信号へと変換し、端子１９へ信号を送る役目を
成す。本図では低速駆動装置１４の操作力を測定
する手段の１例として圧力変換器１８を示した
が、操作力が測定できる方法であればロードセ
ル、歪測定等何でもよく、本発明の主旨はこれら
操作力を検出する手段によつては限定されるもの
ではない。

第４図は本発明の外部診断方法における測定系
の一実施例を示す図である。２０〜２２は、例え
ば駆動シリンダ５やガスタンク１の所要の位置に
取付けた圧電素子形振動加速度変換素子であり、
２３は像幅器、１８は前述した第３図の圧力変換
器、２４は同増幅器、２５は駆動部のストローク
検出用ポテンシヨメータ、２６はその増幅器であ
る、これらの信号は必要であればデータレコーダ
２７にて一たん記録するが、これを取去つて直接
電磁オシロ２８やＸ−Ｙレコーダ２９にて記録す
ることも可能である。

以下に第５図、第６図、第７図を用いて本発明
の作用を説明する。

第５図は本発明による外部診断法の実施説明図
である。３０は駆動部３１と消弧部３２を結合す
る結合ピン、３３は軸受、３４は駆動部に生じた
カジリ部分を表わす。３５は消弧部の固定側接点
である。

今、外部診断を行なおうとしている開閉機器に
は低速駆動装置１４が取り付けられており、同時
に操作力を測定するための圧力変換器１８、圧電
素子形振動加速度変換素子２０、およびストロー
ク検出用ポテンシヨメータ２５が所定の位置に取
付けられている。なお図中にて開閉器本体はx₁ス
トロークした後、カジリ部３４が軸受３３内へ入
る状態を想定している。又、電気接点部はx₂スト
ロークした後閉じるようになつている。そして矢
印Ａ方向が投入方向である。

第６図は第５図にて得られたデータのうち振動
加速度と操作力を示したものであり、カジリが生
じていない場合の正規の状態の場合のデータを示
す。

横軸は投入行程ｘであり、縦軸は上部に振動加
速度、下部に操作力を示している。操作力は静摩
擦力により動作初期においてf_SNと大きな値を示
し、以後ストロークx₂において電気接点が閉じる
までほぼ一定の値faとなる。ストロークx₂よりx_e
までは電気接点部における摩擦力fb−faが作用し
ているのがわかる。一方振動加速度は動作初期と
ストロークx₂の時点でやや大きな値となる他はほ
ぼ一定の振幅となる。

第７図は第５図においてカジリ３４が発生した
場合のデータの変化を示した図で、投入行程ｘに
おいてストロークx₁でカジリ３４による摩擦力の
影響で操作力faがf_A ^*まで増大し、同時の振動加
速度も高い値を示す。ストロークx₁〜x_Sの間、カ
ジリ３４による高い操作力のあと正規の操作力fa
まで低下し、ストロークx₂において再び電気接点
部の摩擦力増加が生じる。そして、第６図に示す
正規の状態の振動加速度と操作力を、第７図に示
すカジリが発生した状態の振動加速度及び操作力
を夫々比較し、両方の値が相違するときのみ異常
であると判断される。尚、振動加速度と操作力の
両方の値を比較する理由は、診断精度の向上させ
るためである。即ち、例えばカジリがない場合で
あつても、気温の変化等で潤滑剤の粘度が変化
し、操作力のみ変動することがある。また、カジ
リがない場合であつても、開閉機器の据付状態に
より、振動加速度のみが変動する。

ここではストロークについては述べなかつた
が、当然摩擦力の変化による正味の操作力の増減
によりストロークにも大きな変化が生じるのは明
白である。

尚上記実施例に於いては低速駆動用操作装置を
常時開閉機器に取り付けておくものについて述べ
たが、診断時にのみ取付けるようにしてもよい。

更にまた全行程における最初の開閉機器の動作
時から開閉機器の異常を検出するものについての
べたが、全行程の任意の位置から動作の停止ある
いは開始を行ない、可動部分のガタ或いは任意の
位置における異常を検出するようにすることもで
きる。

以上述べたごとく本発明による外部診断法によ
れば、以下の事が可能となる。

正規の操作力に比べて小さな操作力でしかも
低速で操作するため、動作時の振動、排気音、
衝撃等による信号の外乱が小さい。即ち、SN
比が大きい為に感度の良い測定信号を得る事が
できる。また、振動加速度及び操作力を共に測
定することで、診断精度が向上する。

低速操作の為、動作時間が長くなり、異常検
出の為の信号を時間的にも拡大して得ることが
可能となる。

分解・点検等の必要がなく、簡便に適用する
ことができる。

これらの特質に加えて、従来ややもすると大事
故に到つて始めて機械的なトラブル検出が可能、
（このときはすでに手遅れではあるか）であつた
のに比べ、本発明による診断法によれば小さな操
作力でしかも低速操作のため、かなりな異常であ
つても直ちに破損、大事故を生じることなく、事
前に検出可能となり、開閉機器の信頼性向上に対
し極めて効果的である。さらに従来、機械的トラ
ブルの事前検出として細密点検が行なわれている
がこれには大がかりな分解作業を必要とすると同
時に場合によつては正常であつた機器に再組立ミ
ス等によるトラブル要因の誘発をまねく恐れてあ
つたが、本発明によれば分解作業なしに開閉機器
が使用可能か否かを簡便に判断することができ、
コスト上も又信頼性の上からも効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はタンク形ガスしや断器の構造図、第２
図は本発明による外部診断法の適用説明図、第３
図は本発明による外部診断法の他の一実施例を示
す説明図、第４図は本発明による外部診断法の測
定系の一例を示す図、第５図は本発明の具体的実
施例の説明図、第６図は本発明による外部診断法
の測定データ例を示す図、第７図は本発明による
外部診断法により異常診断した測定データ例を示
す図である。 １……ガスタンク、２……しや断部、３……ブ
ツシング、４……絶縁操作ロツド、５……駆動
部、６……引外し用制御部、７……投入用制御
部、８……気中操作レバー、９……ガス中操作レ
バー、１０……回転シヤフト、１１……引外し方
向の低速駆動用弁装置、１２……投入方向の低速
駆動用弁装置、１３……連結レバー、１４……低
速駆動装置、１５……駆動ピストン、１６……弁
装置、１７……弁装置、１８……圧力変換器、１
９……端子、２０〜２２……圧電素子形振動加速
度変換素子、２３……増幅器、２４……増幅器、
２５……ポテンシヨメータ、２６……増幅器、２
７……データレコーダ、２８……電磁オシロ、２
９……Ｘ−Ｙレコーダ、３０……結合ピン、３１
……駆動部、３２……消弧部、３３……軸受、３
４……カジリ部、３５……固定側接点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 開閉機器において、正規の駆動力に比較し
   て、小さな駆動力により可動部分を低速に駆動す
   ると共に、この駆動時における操作力及び振動加
   速度の診断用データを同時に測定し、この測定値
   を異常のない場合の低速駆動操作時のデータと比
   較することにより開閉機器の動作に関する異常を
   検出する開閉機器異常の外部診断法。