JPH04188807A

JPH04188807A - ガス漏れ検出装置を備えた絶縁油封入電気機器

Info

Publication number: JPH04188807A
Application number: JP31921690A
Authority: JP
Inventors: Yukiteru Fukami; 深見　幸輝
Original assignee: NGK Insulators Ltd; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: NGK Insulators Ltd; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1990-11-22
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1992-07-07
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: JP2610064B2

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】〔産業上の利用分野〕この発明は絶縁油と封入ガスとを封入した圧力容器を備
えた電気機器、たとえば、ブッシング、計器用変成器な
どの絶縁油封入電気機器に関する。

〔従来の技術〕

ブッシング、計器用変成器などの電気機器においては、
気密構造とした圧力容器内に絶縁油と加圧した封入ガス
を封入している。そして、封入される絶縁油は絶縁性を
高めるため水分や酸素その他の有害な気体を取り除いた
ものが用いられている。また、封入ガスは大気圧より高
圧とすることにより、圧力容器内に湿った空気が混入し
てすることを防いでいる。しかし、圧力容器を気密構造
とするために圧力容器を構成する各構成部の連結部にゴ
ム等の弾性体からなるガスケットを介在させている。こ
のガスケットが他の構成部よりも最も早く劣化し易い部
位であり、このガスケットが劣化すると封入ガスか大気
中に逃げ、加圧状態を維持できなくなる。すると、大気
圧の変動や温度変化に伴い、圧力容器内の封入ガスの圧
力か大気より低くなると、圧力容器内に空気が浸入し、
絶縁油中に水分や酸素などの有害な気体が溶解してくる
。このため、絶縁油の絶縁性が劣化し、時には絶縁破壊
による火災を生じる虞れかある。このような事故を防止
するため、封入した絶縁油の油面を油面計により検出し
たり、ブルドン管式の圧力計により封入ガスの圧力を検
出するガス漏れを検出するガス漏れ検出装置を備えた電
気機器がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、油面計により油面を検出する装置では、検出で
きるのは絶縁油漏れのみであり、封入ガスのガス漏れに
ついては検出することができないという技術的課題を有
していた。

また、封入ガスの圧力を検出するガス圧測定用の圧力計
では、高圧側（圧力容器の上部）のガス封入位置に取付
ける必要があり、測定作業に危険ったり、電磁誘導によ
るノイズのため精度よく測定できないという技術的課題
を有していた。

この発明は、封入ガスのガス漏れを安全にかつ精度よく
検出できるガス漏れ検出装置を備えた絶縁油封入電気機
器を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明では、圧力容器（１
）の接地側に前記絶縁油（１３）に加わる圧力を検出す
る圧力センサ（１７）を設けたガス漏れ検出装置を備え
た絶縁油封入電気機器としている。

〔作用〕

この発明では、圧力容器内の絶縁油に加わる圧力を測定
するものであるため、圧力センサにより検出される圧力
は封入ガス圧と絶縁油のヘッド圧の合成圧力となってい
る。この合成圧力は、圧力容器内の温度変化により変動
するが、圧力容器内に封入した絶縁油と封入ガス量を予
め知っておくことにより、ボイルーシャルルの法則及び
ヘンリーの法則より封入カスの量を知ることができる。

このため、封入ガスがガス漏れを生じた際には、検出さ
れる圧力はこの上記した値と異なる値を示し、ガス漏れ
を検出できる。

また、電気機器の接地側で圧力を測定するため、測定作
業が安全であり、また電磁誘導によるノイズの影響を受
けること無く測定できる。

〔実施例１〕以下、この発明をコンデンサブッシングに適用した実施
例１を第１〜４図に基づいて詳細に説明する。

圧力容器１は、下部碍管２、フランジ金具３、上部碍管
本体４、膨張室５が連結固定され、この下部碍管２とフ
ランジ金具３との間、フランジ金具３と上部碍管本体４
との間、上部碍管本体４と膨張室５との間にはそれぞれ
ゴム材等の弾性体からなる非金属製のガスケット６を介
在して気密構造とされている。また、膨張室５の上部に
はゴム材等の弾性体からなる非金属製のガスケット７を
介在して蓋８がねじ９により締付固定されている。

この圧力容器ｌは、フランジ金具３に取付台１０の上面
にボルト１１により取付固定されている。

また、圧力容器１の内部にはコンデンサコア１２か収納
固定されるとともに、真空乾燥されて、水分や酸素その
他の有害な気体を取り除いて、絶縁性を高めた絶縁油１
３が膨張室５まで封入されている。また膨張室５の上部
には、常に大気圧以上の圧力となるよう加圧された乾燥
状態の封入ガス１４が封入されている。そして、第２図
に示すように、フランジ金具３の側面には、小透孔１５
が圧力容器ｌ内部に連通して形成され、この小透孔１５
の外側に形成された雌ねじ部Ｉ６に圧力センサ１７が取
付けられている。

圧力センサ１７は、前記雌ねじ部１６に螺合する雄ねじ
部１８を一端部に形成した略円筒形状とされ、他端部に
は雄ねじ部１９に着脱可能に螺合した導電性の金属カバ
ー２０が取付られている。

金属カバー２０の内端には圧力センサ１７の他端部に設
けた端子Ｔ、　Ｕ、　Ｖ、　Ｗにそれぞれ接続する接続
端子が設けられており、それらの接続端子は金属カバー
２０本体に電気的に接続されている。

なお、雄ねじ部１８の先端は銅又はアルミニウムの柔ら
かい金属によりなり、フランジ金具３と面接触してガス
漏れを生じないようにされている。

圧力センサ１７には小透孔１５に連通したダイヤフラム
２１が設けられ、抵抗線歪みゲージ２２が接着されてい
る。抵抗線歪みゲージ２２は、第３図に示すように４枚
の歪みゲージＰ、　Ｑ、　Ｒ，Ｓがブリッジ接続され、
ガス漏れ検出作業を行う際には、端子Ｔ、Ｕを通して外
部電源２３に接続されている。また外部電源２３により
駆動される増幅器２４により、抵抗線歪みゲージ２２の
インピーダンス変化が増幅され、さらに増幅されたイン
ピーダンスの変化は、端子ｖ、Ｗを介して表示器２５内
に設けられた演算変換回路（図示しない。）により圧力
情報に変換され表示器２５に表示される。

なお、容器１のガスケット７の劣化によるガス漏れは、
圧力変化が非常にゆっくりしたものであり、１日に１回
（数分程度）程度の検出頻度で十分なため、外部電源２
３及び表示器２４は通常は端子Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｗから取外
されていて、端子Ｔ。

Ｕ、Ｖ、Ｗは金属カバー２０に連結され、後述するよう
に接地されている。そして、検出する際のみ外部電源２
３及び表示器２４と接続するようにされている。

ガス漏れ検出作業を行わない際の圧力センサＩ７には、
該圧力センサ１７を覆う保護カバー２６がガスケット２
７を介装してねじ２８によりフランジ金具３に気密に取
付けられ、風雨や外部衝撃から圧力センサ１７を保護し
ている。この保護カバー２６には、金属カバー２０との
開に接地線２９か接続されるとともに、フランジ金具３
との間に接地線３０が接続されている。そして、フラン
ジ金具３が大地に接地され、雷サージや開閉サージなど
の異常電圧が圧力容器１に浸入しても圧力センサ１７は
影響を受けない構成とされている。

さて、膨張室５の中間部まで絶縁油１３が入れられてい
る。この絶縁油１３には体積膨張係数が７Ｘ１０−’〜
７．　５　Ｘ　１０−’　［’Ｃ］　と小さい鉱油が使
用され、温度変化に伴う体積の変動をほとんど生じない
配慮がされている。この絶縁油１３は真空脱気され、水
分や酸素等の有害なガスが取り除かれた絶縁性の高い油
とされている。また、膨張室５に封入される封入ガス１
４には、絶縁油Ｉ３と化学反応を起こすことなく、また
溶解しても分子状態が変化しない不活性な気体でヘンリ
ーの法則に従って絶縁油１３中に溶解する窒素ガスが使
用されている。なお、この実施例では、封入ガス１４を
窒素ガスとしたが、アルゴンガスやヘリウムガスなどの
希ガス等であってもよい。また、封入量は、この実施例
のコンデンサブッシングの使用最低温度の一２０℃にお
いても１．１気圧程度となるように封入され、常に容器
１内の圧力を大気圧より高く維持するようにしている。

なお、ダイヤフラム２１に加わる圧力は、封入ガス１４
のガス圧と絶縁油１３のヘッド圧の合成圧力であり、こ
れら圧力は測定時の温度により変動する。しかし、この
実施例では、熱膨張係数が小さい鉱油を絶縁油１３とし
ているので、ヘッド圧の変動を無視することができる。

また、温度変化に伴うガス圧の変動は、封入ガス１４の
熱膨張と絶縁油１３への溶解の双方を考慮する必要があ
る。これらを考慮してボイルーシャルルの法則及びヘン
リーの法則により、検出時の温度ｔ２におけるガス圧Ｐ
２は次のとおりに表される。

Ｐ２　＝　（Ａ／　（Ｂ＋Ｃ）ｌ　Ｄ−Ｐ＋・・・・・
・（１）ここで、Ａ＝Ｙ　　（ｔ＋　　ｔｏ）β Ｂ＝Ｙ　　（ｔｚ　　ｔｏ）β Ｃ＝Ｃ１２［１＋（ｔｘ　　ｔｏ　）β）Ｄ　＝　（ｔ
ｚ　＋２７３）　／　（ｔ＋　＋２７３）Ｐｌ　：封入
圧力（絶対圧）　［ａｔｏｍｌＰ２　：最低使用温度に
おける大気圧より高い平衡圧力（絶対圧）　［ａｔ、ａ
ｍ］ｔ０　：基準温度温度［０Ｃ１ｔｌ　：封入するときの温度［’Ｃ］ｔ２　：最低使用温度［℃］ β　：基準温度温度における油の熱膨張係数［’Ｃ−’
］Ｙ　二基率温度温度における封入ガス容積と絶縁油の容
積の比Ｃ１２：最低使用温度における封入ガスの溶解度である。

封入ガス（窒素ガス）１４の絶縁油（鉱油）１３に対す
る飽和溶解度は例えば第４図に示される温度［’ＣＩ］
−飽和溶解度［ｖｏｌ、％〕曲線が知られており、これ
により求めることができる。

また、封入ガス容積と絶縁油の容積の比（Ｙ）を少なく
すると、停電した場合など圧力容器１内の温度が急激に
低下した場合には、絶縁油１３中に溶解しているガスが
過飽和となり、ボイドが発生することがある。この状態
で再送電されると部分放電を生じる虞れがあり、封入ガ
ス容積と絶縁油の容積の比Ｙを余りに小さくすることが
できない。一方、この比Ｙを大きくすると膨張室５が大
きくすることになるため、２０℃において約０゜１５と
している。

次に、前記のように構成した実施例１の電気機器の作用
について説明する。

この実施例１の電気機器の圧力容器１が気密状態にある
場合には、封入ガス１４は絶縁油１３に飽和溶解して気
相一液相間で平衡状態を示す所定の圧力となっている。

そして、フランジ金具３の側面に形成された小透孔１５
の取付は位置に応じてガス圧とヘッド圧が圧力センサ１
７のダイヤフラム２１に作用する。ダイヤフラム２１に
作用する圧力に対応した抵抗線歪みゲージ２２により検
出された信号は、増幅器２４により増幅され、端子Ｖ、
Ｗに接続された表示器２５に圧力表示される。これによ
り、圧力容器１内の圧力を検出することができる。

また、常時は圧力センサ１７の端子Ｔ、　Ｕ、　Ｖ。

Ｗは外部電源２３及び表示器２４が接続されることなく
、金属カバー２０に接続され、接地されているため、雷
や開閉サージなどの異常電圧が電気機器に流れても劣化
したり故障するなどの影響を受けることがなく、検出装
置の耐久性を高めることができる。

また、金属カバー２０はフランジ金具３に密着固定され
、圧力センサ１７を密封しているので、万−圧力センサ
１７の取付部分で密封不十分となり、絶縁油１３の油漏
れを生じても金属カバー２０により絶縁油１３が阻止さ
れ、油漏れによる電気機器の絶縁破壊事故を防止する。

さて、ガスケット７の気密性が失われると、圧力容器１
内は大気圧より高いガス圧となっているため、圧力容器
ｌ内から封入ガス１４が外部に流出し、圧力センサ１７
に加わる圧力が減少する。

この圧力変化が表示器２５に表示される。

なお、ガスケット７の劣化によるガス漏れは、非常に緩
つくりした現象であり、相当長期間（例えば−月間）を
要してガス圧が大気圧まで低下するケースが多い。この
ため、ガス圧が大気圧より高い間では、外部空気が圧力
容器ｌ内に浸入することがなく、内部圧力の低下速度を
測定して、コンデンサコア１２が絶縁破壊しない許容限
界に達するまでの日数を推定できる。このため、すぐに
交換することかできない電気機器に対しても、対策を先
延ばしするなど、送電に支障を生しること無く有効に対
応することができる。

この実施例では、圧力センサ１７を覆う保護ガバー２６
かフランジ金具３に気密に取付られているため、圧力セ
ンサ１７を風雨や外部衝撃がら保護することができる。

また、この実施例では、圧力センサ１７を歪みゲージ式
圧力センサとしたので小型化でき、高圧側から離して取
付けることができるため、絶縁距離を十分にとることが
できる。

なお、ダイヤフラム２１のインピーダンス変化特性を、
増幅器２４を調節して、−の圧力に対して同じ出力信号
を出力するようにしておけば、ガス漏れ検出作業を一台
の表示器２５により検出できる。

〔実施例２〕次に、実施例２を第５図に基づいて説明する。

実施例２が実施例１と相違するところは、取付台１０の
下方にまで端子Ｔ、　　Ｕ、　Ｖ、　Ｗを延長して、検
出作業を容易にしたことである。

実施例１と同様に、取付台１０の上面に固定されたフラ
ンジ金具３には、小透孔１５が圧力容器１内部に連通し
て形成され、この小透孔１５に圧力センサ１７が外方に
向けて取付されている。この圧力センサ１７を覆って保
護カバー２６がフランジ金具３に気密に取付されている
。また取付台１０の低部には、ボックス３１がビス３２
により取付されている。このボックス３１の上部には、
保護カバー２６との間に金属製の可撓筒４０が連結され
、リード線３９を雨水から保護している。

そして圧力センサ１７内から延長したリード線３３が可
撓筒４０を挿通してボックス３１内に延長され、端子Ｔ
、　Ｕ、　Ｖ、　Ｗが固定されている。なお、保護カバ
ー２６とボックス３１との間のリード線３９には、図示
しないシールドコードが被覆され、リード線４１に発生
するノイズを遮断している。

また、各リード線４１には、それぞれ開閉可能な開閉ス
イッチ３４が接続され、接地線３５に接続されている。

ボックス３１には、開口３６が形成され、この開口３６
を密封して覆う開閉蓋３７か設けられている。この開閉
蓋３７を開いた際に各端子Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｗに外部電源２
３と表示器２５を接続可能とされている。

この実施例２においては、接地線３５に接続された開閉
スイッチ３４を各リード線３９に接続しているので、常
時は接地しておくことができ、圧力センサ１７を作動す
ることによる経年変化を少なくして耐用年数を長くする
ことができる。

また、圧力センサ１７を取付けた部位よりも低い部位で
外部電源２３と表示器２５を接続可能としたため、高電
圧部から離れて検出作業を行うことができ、作業者が感
電する危険を防止することができる。

また、圧力センサ１７とボックス３１の間を金属製の可
撓筒４０により接続したため、リード線３９を雨水から
保護できるとともに、高電圧部からの静電誘導を受ける
ことが防止される。

〔実施例３〕次に、実施例３を第６図に基づいて説明する。

実施例３が実施例２と相違するところは、電気機器に圧
力センサ１７の他に温度センサを併設し、温度センサに
より検出された温度情報により、ガス漏れの検出作業を
さらに容易かつ高精度なものとしたことである。

実施例２と同様に、フランジ金具３には圧力センサ１７
が取付されるとともに、熱電対を挿入した温度センサ３
８が取付られている。この温度センサ３８もリード線３
９により金属カバー２０゜可撓筒４０を挿通してボック
ス３１内に接続され、温度センサ用増幅器４１に接続さ
れている。そして、前記式（１）に基づいて、電気機器
の正規の状態における温度−圧力特性を記憶する記憶回
路４２を接続し、温度センサ３８及び圧力センサ１７か
らの情報と正規のガス量とを比較演算してガス量を演算
する比較演算回路４３とが設けられている。そしてこの
値を表示器２５に表示して、ガス漏れを検出する。

この実施例３においては、圧力センサ１７と共に温度セ
ンサ３８を併設し、温度センサ３８及び圧力センサ１７
からの情報と正規のガス量とを比較演算してガス量を比
較するガス量演算回路４３を設けたことにより、実施例
２と比較して更に容易にかつ精度よくカス漏れを検出す
ることかできる。

なお、この実施例３では、熱電対を用いた温度センサ３
８の例を示したか、サーミスタなど他の温度センサとし
てもよい。

以上の実施例１〜実施例３の他、この発明は次のように
具体化することもできる。

（１）この実施例１〜３においては、コンデンサブッシ
ングに適用した例を示したが、この発明はコンデンサブ
ッシングに限られること無く、内部に絶縁油と封入ガス
とを封入した計器用変成器等の圧力容器を備えた電気機
器に適用できる。

（２）この実施例１〜３においては、フランジ金具３に
圧力センサ■７を取付けた例を示したが、この取付部位
はフランジ金具３に限られず、上部碍管本体４の絶縁油
１３が貯溜されている部位や下部碍管２に取付けてもよ
い。

（３）この実施例１〜３においては、圧力センサ１７と
して、歪みゲージ式の例を示したが、他の圧力センサで
あってもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、この発明は、絶縁油の曲面より下
位に位置する圧力容器の絶縁油に加わる圧力を検出する
圧力センサを設けたことにより、圧力容器のガス漏れを
接地側で安全にかつ精度よく検出できるガス漏れ検出装
置を備えた絶縁油封入電気機器とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図はこの発明の実施例１を示し、第１図
は一部を切欠して示した概略図、第２図はガス漏れ検出
装置の断面図、第３図は同概略配線図、第４図は封入ガ
スの絶縁油に対する飽和溶解度を示すグラフ、第５図は
第２実施例を示す要部の概略図、第６図は第３実施例を
示す要部の概略図である。１・・・圧力容器、１吐・・絶縁油、１４・・・封入ガ
ス、１７・・・圧力センサ、２５・・・表示器、３８・
・・温度センサ、４３・・・比較演算回路特許出願人　　　日本碍子株式会社代　理　人　　　弁理士　恩田博宣（ほか１名） −２０−１００１，０２０３０４０５０６０７０８０温
　　度　　　　　　　　　　　　　　　　（”Ｃ）自発
手続補正書平成　３年　１月１７日弗庁長官　植松　敏　殿〜≧ １、事件の表示　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　ミ平成０２年特許願第３１９２１６号２、発明の名称ガス漏れ検出装置を備えた絶縁油封入電気機器３、補正
をする者事件との関係：　特許出願人住　所　　　名古屋市瑞穂区須田町２番５６号氏　名　
　　４０６　日本碍子　株式会社（名　称）　　　代表
者小魚　散大４、代理人住　所　　　〒５００　　岐阜市大宮町２丁目１２番地
のＩ置　　０５８２　（６５）−１８１０（代表）ファ
ックス専用　０５８２　（６６）　−１３３９氏名　６
８７５　　弁理士恩田博宣　−９−へ、↓ 自発手続補正書平成　３年　５月２８日

Claims

【特許請求の範囲】

１．絶縁油（１３）と該絶縁油と不活性な封入ガス（１
４）とを加圧封入した圧力容器（１）を有し、該圧力容
器（１）の上部を高電圧側とし下部を接地側とした絶縁
油封入電気機器において、前記圧力容器（１）の接地側
に前記絶縁油（１３）に加わる圧力を検出する圧力セン
サ（１７）を設けたガス漏れ検出装置を備えた絶縁油封
入電気機器。
２．圧力容器（１）内の温度を検出する温度センサ（３
８）を圧力容器（１）内に設け、圧力センサ（１７）に
より与えられた圧力情報と温度センサ（３８）により与
えられた温度情報とにより圧力容器（１）内に封入した
ガス量を比較演算する比較演算回路（４３）を設け、該
比較演算回路（４３）により演算されたガス量を表示す
る表示器（２５）を設けた請求項１記載のガス漏れ検出
装置を備えた絶縁油封入電気機器。