JPH0512660B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、碍子表面に付着する汚損物質の量、
特に塩分（NaCl）量を定量的に検出することに
より、碍子汚損量を測定する方法、並びにその方
法を実施するための装置に関する。

［従来の技術］ 高圧送電線と支持鉄塔との間の電気的な絶縁を
確保するため、碍子は広く用いられているが、当
該碍子のおかれる環境は過酷なものであり、例え
は工業地域や臨界地域等にあつては、碍子表面に
塩分（NaCl）、その他の無機物質を主体とする塵
埃が付着して汚損され易く、それらが碍子の絶縁
耐圧を低下せしめて閃絡事故等を引き起こす場合
がある。

こうした事態を未然に防止するため、碍子表面
に付着する汚損物質を定期的に定量分析し、碍子
汚損量を求めることが従来から行われている。

ところで、碍子に付着する汚損物質としては、
塩分の他、十種類程度の無機物質があると言われ
ているが、その中でも特に塩分は碍子の絶縁耐圧
を大きく劣化させる要因となつている。そこで、
碍子汚損量を表示するにあたり、汚損物質が全て
塩分からなると仮定した場合の単位面積あたりの
塩分量（等価塩分付着量）を用いることが便宜上
なされている。

従来行われている、具体的手法を列記すれば以
下のとおりである。

(1) 筆洗い法…実運用中の碍子と素材、形状等が
同一のパイロツト碍子を汚損量を測定したい場
所に設置しておき、所定期間経過後これを取り
外し、筆により付着した汚損物質を洗浄して、
その洗浄液を電気伝導度を測定することによ
り、等価塩分付着量を求める。

(2) 露点式汚損量測定法…パイロツト碍子に電子
冷却素子を組入れ、これを露点温度以下に冷却
せしめて空気中の水分を集め、碍子に付着して
いる汚損物質を強制的に充分湿潤させた状態に
して漏れ抵抗を測定する。次いで、別に求めて
おいた漏れ抵抗と等価塩分付着量との関係から
換算して求める。

(3) 超音速洗浄式汚損量測定法…パイロツト碍子
を蒸溜水の入つた洗浄槽内に入れ、碍子を回転
させながら超音波洗浄により汚損物質を洗い落
とし、汚損物質の解け込んだ洗浄液の電気伝導
度を測定して等価塩分量を求める。

(4) 球形模擬碍子法…常時、緩やかに自転する球
形の模擬碍子を設置しておき、これに付着した
汚損物質をワイパーブラシで拭い取る。ワイパ
ーブラシに付着した汚損物質は循環する洗浄液
で洗い落とされる。この洗浄液の電気伝導度を
測定して、積算された等価塩分付着量を求め
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記した従来の方法において、(1)〜(3)はいずれ
も運用中の碍子と素材、形状等が同一のパイロツ
ト碍子を別に用意し、運用中の碍子と同一条件下
に設置する必要があるが、これが高所、多地点に
亘る場合には、測定に多大の労力と時間を要し、
極めて不経済であつた。また、(4)では、球形模擬
碍子と、実際の碍子との間にどうしても付着性の
相違が出てしまうので、これを修正する必要があ
り汚損量の決定に手間がかかる。

次に、各手法を精度の面で考察すると、(1)で
は、測定に熟練を要し、手間がかかる、(2)では、
漏れ抵抗を等価塩分付着量に換算するための校正
表が必要となるが、これを各測定場所毎に作成す
る必要がある、(3)では、測定の都度碍子が更新さ
れるため、暴露期間の異なる実運用中の碍子の汚
損量推定方法が問題となるが、これを精度よくな
し得るものがない、(4)では、降雨による雨洗効果
が積算値に誤差をもたらし易い等の欠点があつ
た。

かかる状況の下、実運用中の碍子に付着する汚
損物質の量を定期的にではなくリアルタイムで測
定したり、あるいは碍子表面の汚損物質の分布を
測定するといつた、より高度な測定方法の開発が
望まれているにも拘らず、未だ達成されるに至つ
ていない。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものてあつ
て、実運用中の碍子に付着する汚損物質の量を直
接的かつ定量的に、さらにリアルタイムで測定
し、その分布を求めることができた碍子汚損測定
方法並びに測定装置を提供せんとするものであ
る。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明の要旨はその１つめには、表
面に塩分が付着すると光損失が生ずる光導波路を
碍子表面に露出して装着し、該光導波路の一端か
ら入射されて他端から出射する透過光を受光し、
該透過光強度の変化から碍子に付着する塩分量を
求めることを特徴とする碍子汚損量の測定方法に
あり、２つめには、上記の如き光導波路の複数を
直列に接続して碍子表面に露出して装着し、該導
波路の一端から入射されて他端から出射する透過
パルス光を受光し、該パルス光強度の変化から碍
子に付着する塩分量を求めかつ該パルス光の遅延
時間差から測定位置を特定することにより、塩分
量の分布を求めることを特徴とする碍子汚損量の
測定方法にあり、さらに３つめには、NaClの屈
折率値より大なる屈折率値を有する第１の光導波
路とNaClの屈折率値より小なる屈折率値を有す
る第２の光導波路とを並設して構成され、碍子表
面に露出して装着されてなる光導波路と、該光導
波路に光を入射するための光源と、該第１の光導
波路を透過した光を受光しその強度に比例した信
号を出力する第１の受光器と、該第２の光導波路
を透過した光を受光しその強度に比例した信号を
出力する第２の受光器と、該第１の受光器の出力
と該第２の受光器の出力に基づき碍子に付着する
塩分量を換算する演算器とを具備してなることを
特徴とする碍子汚損量の測定装置にある。

［作用］ 本発明方法は、表面に塩分が付着すると光損失
が生ずる光導波路を碍子表面に露出して装着して
おり、汚損物質は当該光導波路表面に直接付着す
るが、これが塩分（NaCl）であるとこれにより
光損失が生じるため、塩分量に関係した透過光強
度の変化が起こる。かくしてこの変化に基づいて
塩分量を定量的に求めることができる。

第１図は本発明方法の測定原理を示す説明図で
あり、図中３は光が伝達される光導波路で、第１
の光導波路３ａと第２の光導波路３ｂとが並設さ
れて構成される。光導波路の一端には光源２が供
給されており、光源２から光導波路３に入射した
光は、第１の光導波路３ａ、第２の光導波路３ｂ
を透過した後、他端に設けられた受光器４ａ，４
ｂにより受光されて、それぞれの透過光強度に比
例した信号P_A、P_Bに変換される。５は、P_A、P_B
に基づき所定の演算を行う演算器である。

ここで、第１の光導波路３ａの屈折率値をn_A、
第２の光導波路３ｂの屈折率値をn_Bとすると、n_A
及びn_Bは塩分（NaCl）の屈折率値n_Naclに対し、
次の関係を満足するものとする。

n_A＜n_Nacl＜n_B ……(1) n_Naclは、光の波長λ＝0.88μｍにおいて約1.53の
値となるが、かかるn_A、n_Bを有する光導波路の材
料は、石英ガラス（屈折率1.46）を主成分とし、
これにTiO₂を所定量添加することにより得るこ
とができる。具体的には、第２の光導波路３ｂに
は第１の光導波路３ａより多量のTiO₂を添加し
て、(1)式を満足させるものとする。またTiO₂の
代替品としては、アルカリ金属系の酸化物が考え
られるし、石英ガラスにこだわらない場合には、
多成分系ガラス材料の選定により(1)式を満足させ
るものとすればよい。

さて、光導波路３は、それ自体がセンサ部とな
つており、その表面に汚損物質が直接付着可能に
配置される。汚損物質の付着がない場合には、光
導波路３の周囲は空気となり光の漏洩は起こらな
い。また汚損物質がn_Aより小さな屈折率値を有す
るものである場合にもしかりである。一方、付着
する汚損物質が特に塩分（NaCl）であると、第
１の光導波路３ａにおいては、塩分に基づく光の
漏洩が生じ、これが光損失となつて受光器４ａの
出力信号P_Aは減少するが、第２の光導波路３ｂ
においては、塩分が付着しても光の漏洩は生じる
ことがなく、従つて受光器４ｂの出力信号P_Bに
変化は生じない。

第２図は、受光器出力信号P_Aの変化量ΔP_Aと塩
分（NaCl）付着量との関係を実際に測定して求
めた線図であり、塩分付着量に従つてΔP_Aが増加
する特性となつていることが理解されるであろ
う。

また、受光器４ｂの出力P_Bは、塩分の付着に
より変化することがなく、その変化は専ら光源変
動に依存するから、上記ΔP_AをP_Bを用いて補正す
ることにより光源変動に左右されない高精度の測
定が可能であり、演算器５はこの補正を行うとと
もに、第２図に示す関係から塩分量を精度よく換
算することができる。

以下、本発明の好適な一実施例を、図面に用い
詳述する。

［実施例］ 第３図には、本発明に使用される碍子を示し、
Ａはその正面面、ｂはその要部拡大断面図であ
る。碍子１のかさ部には、光導波路３が表面を露
出してループ状に埋設されており、光導波路３
は、断面が矩形で第１の光導波路３ａ及び第２の
光導波路３ｂをシリコン樹脂等の介在物８により
分離して並設したものとなつている。介在物の屈
折率値は、第１の光導波路３ａの屈折率値n_A及び
第２の光導波路３ｂの屈折率値n_Bよりともに小な
るものでする。

第４図には、本発明方法を実施するための装置
の構成例を示す。碍子１において、上記光導波路
３の両端部には伝送用の光フアイバ７が接続部６
により結合されており、それぞれ鉄塔部（図示せ
ず）等に設置された光源２、受光器４ａ，４ｂに
導かれている。光フアイバ７は、碍子１の中心を
貫通させて設けられたり、碍子表面に密着させて
設けられたりすることができ、碍子１と鉄塔部等
との間の光の送受が行えるようにする。従つて、
碍子１においては、全て光学的部材で構成される
こととなり、実運用碍子に適用する上で、電気的
な影響を一切無視することができる。光源２、受
光器４ａ，４ｂ並びに演算器５の基本的動作は前
述したとおりであり、重複を避けるため省略す
る。

このように構成した本発明装置によれば、実運
用中の碍子表面に付着する汚損物質のうち適当量
を、光学的手段により常時定量的に測定すること
ができるから、従来の手法のような作業上、精度
上の制約が受けることがないという効果がある。

尚、上記した実施例では、光導波路３、碍子表
面に１本装着しているが、碍子表面全体の塩分量
の分布を測定しようとする場合には不十分であ
る。このような場合には、第５図ａに示すよう
に、リング状の光導波路３を碍子１の中心Ｏに対
し同心円状に複数装着させ、各光導波路３ごとに
それに付着する塩分量を測定して分布を求めるよ
うにすればよい。また、第５図ｂに示すように、
碍子１の中心０から放射状に光導波路３を装着す
ることもできる。このように複数の光導波路３を
装着した場合には、これらを光フアイバにより直
列に接続してやれば、光源２、受光器４ａ，４ｂ
の演算器５を単一のものとすることもでき、かか
る場合に光源２としてはパルス光源を使用し、演
算器には、従前のパルス光強度に比例した信号
P_A，P_Bの処理機能の他に、パルス遅延時間差か
ら、各導波路３を特定することができ、広範囲の
塩分量の分布を求めることができる。

また、塩分量ないし塩分量の分布を複数の鉄塔
個所で求め、これらを高圧送電線に並設された光
フアイバ複合架空地線（OPGW）を利用して一
箇所に伝送させれば、多地点に亘る碍子汚損の状
況を一目で監視することも可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば、実運用
中の碍子表面に付着する汚損物質のうち、特に塩
分量を直接的に、かつ定量的に求めることができ
るから、従来のようにパイロツト碍子等を設置し
て、等価塩分付着量を間接的に求める場合に比較
し、人的、時間的手間は大幅に省略され、その経
済的意義は極めて大きい。更に、従前では不可能
であつた塩分量の分布の測定を可能としたという
点で斯界に及ぼす影響はけだし大きなものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の測定原理を示す説明
図、第２図は、塩分（NaCl）付着量と等価光強
度変化量との関係を示す線図、第３図は本発明に
使用される碍子についてａは正面図、ｂは要部拡
大断面図を示し、第４図は本発明装置の構成図、
第５図は光導波路の装着状況を示す平面図であ
る。 １：碍子、２：光源、３：光導波路、４：受光
器、５：演算器、７：光フアイバ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面に塩分が付着すると光損失が生ずる光導
   波路の複数を直列に接続して碍子表面に露出して
   装着し、該導波路の一端から入射されて他端から
   出射する透過パルス光を受光し、該パルス光強度
   の変化から碍子に付着する塩分量を求めかつ該パ
   ルス光の遅延時間差から測定位置を特定すること
   により、塩分量の分布を求めることを特徴とする
   碍子汚損量の測定方法。 ２ NaClの屈折率値より大なる屈折率値を有す
   る第１の光導波路とNaClの屈折率値より小なる
   屈折率値を有する第２の光導波路とを並設して構
   成され、碍子表面に露出して装着されてなる光導
   波路と、該光導波路に光を入射するための光源
   と、該第１の光導波路を透過した光を受光しその
   強度に比例した信号を出力する第１の受光器と、
   該第２の光導波路を透過した光をその強度に比例
   した信号を出力する第２の受光器と、該第１の受
   光器の出力と該第２の受光器の出力に基づき碍子
   に付着する塩分量を換算する演算器とを具備して
   なることを特徴とする碍子汚損量の測定装置。