JPH0365007A - 予防保全システム - 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、各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ＳＦ６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、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。

ここで、現時点における問題点を、第３図に示した様な
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
。即ち、密封圧力容器１は、接地電位とされ、この密封
圧力容器１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及び母
線８が配設されており、接地電位とされた密封圧力容器
１と課電部とは、密封圧力容器１内に封入されたＳＦ６
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、母線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性から、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構成されている。

また、図中１１はガスボンベであり、このガスボンベ１
１からガスキユービクル１２及びバルブ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
に構成されている。なお、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３図において、主回路は、ブ・ソシング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３図においては、１回線受電上
回路を示しているが、この受電主回路の右側の受電主回
路（図示せず）より、断路器５を介して、変圧器１つに
電力を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１６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
を与え、開閉器類の主回路切換え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！１８であり、このコンプレッサ
設備１８によって得られた所定の圧力（たとえば、１５
ｋｇ／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、開閉器類の操作が行なわれ
るように構成されている。

上記の様な構成を有するガス絶縁開閉装置においては、
次に述べる様な利点がある。即ち、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、装置全体
としてのコンパクト化が実現できる。つまり、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
が可能となる。

また、ガス母線を用いて２段乃至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る。さらに、
密封圧力容器１が接地されているので、課電中に接近し
ても感電の心配はなく、また、課電部が直接塩害・風雨
等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ＳＦ
６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となる。

ところで、第３図に示した様なガス絶縁開閉装置におい
ては、上記の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
化した結果、収納機器の保守・点検時において、回転作
業あるいは再組立て作業の寸法が小さく制限されてしま
い、収納機器の保守・点検作業に長時間を要し、作業効
率が著しく低下していた。また、密封圧力容器内部に封
入されるＳＦ６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上の製作技術が高級となると共に
、絶縁性の良さからｋ　ｖ　／　ｍ　ｍ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ていた。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った。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
に支障をきたすという欠点もあった。

以上説明したように、第３図に示した様なガス絶縁開閉
装置は、利点ばかりでなく、いくつかの欠点を有してい
るものの、その性能的な利点は欠点を補っても十分に余
りあるため、目覚ましく普及している。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。

この様なガス絶縁開閉装置における問題点に対する対策
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
の確立が切望されている。

即ち、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、上記の様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
的に行ない、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合わせて、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４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。即ち、
ケース２１内側からガス配管２２が外側に引き出されて
おり、その端部（図示せず）において、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の内側の端部には、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（油等）と
が区分されている。そして、液室２４の仕切り膜２３と
は逆側に、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２５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が取付けられており、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及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及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４図中３２は、
電子回路２８及び電気・光変換回路２つのバッテリであ
る。

この様に構成された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、この圧力変化
が、仕切り膜２３、液室２４内の液体及びダイヤフラム
２５を介してピエゾ抵抗素子２６によって抵抗変化量に
変換され、電子回路２８にて増幅され、電気・光変換回
路２つにて光信号に変換された後、光コネクタ３０及び
光ケーブル３１を介して受信器側に伝送される。

この様な定常ガス圧力センサは、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、安定度を向上させるために、一般
に数百ｍ５ｅｃ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りは数ｍ
５ｅｃ以下と極めて短時間であるため、この様な衝撃ガ
ス圧力の検出に前記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５図に示した様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、衝撃ガス圧力センサの
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。

このスイッチケース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及びマイクロス
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の底面上
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４４に連通され、その上部開口部は、端板４８の透
孔４９を介してガス室４７に連通されている。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
が上下動自在に取付けられており、このフロート５０の
上部には、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。

この様に構成された衝撃ガス圧力センサの動作は以下の
通りである。即ち、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
が上昇するため、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４７内の圧力差によって、シ
リンダ４５内のフロート５０が浮上し、突子５１を介し
て検出スイッチ４６を作動させ、この検出スイッチ４６
が図示しない検出回路を開閉し、故障表示を行うように
構成されている。

また、従来の予防保全システムにおいては、第６図に示
した様に、各ガス区画毎に上記の様なガス圧力センサ６
０及び事故点検出用の衝撃ガス圧力センサ６１の両方が
配設されていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した様な従来の予防保全システムに
おいては、各ガス区画毎にガス圧力センサ６０及び衝撃
ガス圧力センサ６１の両方を設置しなければならないた
め、それらの設置スペースが非常に大きなものとなり、
ガス絶縁開閉装置全体の設置スペースも増大していた。

また、第５図に示した様な衝撃ガス圧力センサ６１は、
その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を必要
とすることから、装置全体の重量が非常に大きくなり、
また、コストも高くなるといった欠点があった。

本発明は、以上の欠点を解消するために提案されたもの
で、その目的は、各ガス区画のガス容量に合せて、ガス
圧力センサと衝撃ガス圧力センサを効率的に配置するこ
とにより、ガス絶縁開閉装置の小型化を可能とし、経済
性に優れた予防保全システム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） 本発明の予防保全システムは、絶縁ガスを高電圧導体と
共に接地金属容器内に収納してなるガス絶縁機器におい
て、地絡時の条件によって決まる特定のガス容量以下の
ガス区画にはガス圧力センサを配設し、それ以上のガス
容量を有するガス区画には、ガス圧力センサ及び衝撃ガ
ス圧力センサの両方を配設することを特徴とするもので
ある。

（作用） 本発明の予防保全システムによれば、地絡時の条件によ
って決まる特定のガス容量以下のガス区画においては、
ガス圧力センサによって準定常的なガス圧力上昇を検出
することによって、そのガス区画における事故の発生を
検出し、それ以上のガス容量を有するガス区画において
は、ガス圧力センサ及び衝撃ガス圧力センサの両方を用
いて、そのガス区画における事故の発生を検出すること
ができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
具体的に説明する。なお、第６図に示した従来型と同一
の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施例においては、第１図に示した様に、２点鎖線で
囲まれた各ガス区画のうち、主母線部以外のガス容量の
小さいガス区画には、ガス圧ノノセンサ６０が設けられ
、容器容積が大きくガス容量の大きい主母線部には、ガ
ス圧力センサ６０と衝撃ガス圧力センサ６１の両方が配
設されている。

この様な構成を有する本実施例の予防保全システムにお
いては、以下に述べる様にして各ガス区画における事故
点が検出される。

即ち、一般に、事故時にタンク内に発生するアークによ
る準定常的なガス圧力上昇は、ＣＩＧＲＥ　　ＷＧなど
でも検討されているように、概略次式で評価できる。

ΔＰ＝　（Ｃ−１−ｔ）／Ｖ △Ｐ：圧力上昇値（Ｋｇ／ｃｍ２） Ｃ：係数（０，２〜０．３５） ■：アーク電流（ＫＡ） ｔ：アーク継続時間（ｍｓ） Ｖ：容器容積（ρ） また、事故電流は、変電所の電力系統上の位置により、
はぼ決まる。また、アーク継続時間は、保護リレーの動
作時間と遮断器の電流遮断時間により概略決定される。

このため、各ガス区画の容積が決まれば、各ガス区画に
おける事故時のガス圧力上昇値△Ｐが評価できる。

一方、ガス圧力センサの分解能は、通常０．ＯＩＫｇ／
Ｃｍ２程度のものが一般的であるが、この様なセンサ及
び処理系の分解能から、検出可能な圧力上昇値の下限値
△Ｐｍ１ｎが決まる。そして、△Ｐ〉△Ｐ　ｍ　ｉ　ｎ
であれば、そのガス区画は、ガス圧力センサ６０によっ
て事故検出が可能であり、衝撃ガス圧力センサを省略す
ることができる。

また、ΔＰ≦△Ｐｍ１ｎのガス区画においては、ガス圧
力センサによる事故検出は困難である。この場合タンク
内にアークが発生すると、それによって、第２図に示し
た様な数ＫＨｚ程度の圧力波がタンク内に発生し、音速
でタンク内を伝搬する。

この圧力波はガス量には余り影響されず、減衰もほとん
どないことが実験的に確かめられている。

従って、△Ｐ≦△Ｐｍ１ｎのガス区画においては、衝撃
ガス圧力センサ６１を適用することにより、そのガス区
画の事故を検出することができる。

この様に、本実施例によれば、各ガス区画のガス容量に
合わせて、配設するセンサを変えることによって、設置
するセンサの数を削減することができるので、設置スペ
ースの縮小化が可能となる。

また、各ガス区画において、効率良く事故検出を行うこ
とができる。

［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明によれば、地絡時の条件によっ
て決まる特定のガス容量以下のガス区画にはガス圧力セ
ンサを配設し、それ以上のガス容量を有するガス区画に
は、ガス圧力センサ及び衝撃ガス圧力センサの両方を配
設するという簡単な手段によって、ガス絶縁開閉装置の
小型化を可能とし、経済性に優れた予防保全システムを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の予防保全システムの一実施例を示すも
ので、センサ取付は位置を示す変電所のガス区画図、第
２図は地絡アーク発生時の圧力波形図、第３図は一般的
なガス絶縁開閉装置のガス系統図、第４図は定常ガス圧
力センサを示す断面図、第５図は衝撃ガス圧力センサを
示す断面図、第６図は従来の予防保全システムにおける
センサ取付は位置を示す変電所のガス区画図である。 １・・・密封圧力容器、２・・・避雷器、３・・・変成
器、４・・・設置開閉器、５・・・断路器、６・・・変
流器、７・・・遮断器、８・・・母線、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、１８・・
・コンプレッサ設備、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・・・電子回路
、２９・・・電気・光変換回路、３ｏ・・・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、４
３・・・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・・・突子、６０・−・ガス圧力センサ、６１・
・・衝撃ガス圧力センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁ガスを高電圧導体と共に接地金属容器内に収納して
   なるガス絶縁機器において、地絡時の条件によって決ま
   る特定のガス容量以下のガス区画にはガス圧力センサを
   配設し、それ以上のガス容量を有するガス区画には、ガ
   ス圧力センサ及び衝撃ガス圧力センサの両方を配設する
   ことを特徴とする予防保全システム。