JPH088171B2 - ガス絶縁電気機器のガス漏れ検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は絶縁、冷却媒体である絶縁ガスのタンクから
の漏れを常時監視するガス絶縁電気機器のガス漏れ検出
装置に関する。

（従来の技術） 近年ビルディング、地下街、交通機関及び公共施設な
どの都市建造施設は大形化するとともに複雑化しており
防火、防災対策の強化が要請されている。またこれら施
設に設置される受変電設備もコンパクト化及び不燃化す
る要求も益々大きくなり、その絶縁媒体として不燃性、
無害、無公害の絶縁ガスである六フッ化硫黄（SF₆）ガ
スを用いたガス絶縁開閉装置やリアクトル・変圧器のよ
うなガス絶縁電気機器が適用されるようになっている。

これらのガス絶縁電気機器は、タンクの中に電気機器
本体と共に絶縁ガスを所定の圧力で封入しており、この
絶縁ガスが電気機器の絶縁及び冷却の役目を果してい
る。従って、この絶縁ガスが何らかの原因によりタンク
外部に漏れた場合には、絶縁・冷却等の面において電気
機器の性能に大きな影響を与え、著しくは電気機器の運
転を停止する必要が出る場合もあり得る。

従来のガス絶縁電気機器には、このようなタンクから
の絶縁ガスの漏れを監視するためのガス漏れ検出装置と
してガス密度スイッチというものを取り付けている。一
般にガス絶縁電気機器は、タンクの中に絶縁ガスを所定
の圧力で封入し密封してあるため、絶縁ガスの温度変化
によりタンク内部のガス圧力も変化し、単にガス圧力だ
けを検知しているだけでは、絶縁ガスの漏れを正しく検
知できない。このためガス密度スイッチは単に絶縁ガス
の圧力を検出するだけでなく、温度変化によるガス圧力
の変化を補正して、常に規定のガス圧（ガス密度）が保
たれていることを監視するものである。

第３図は従来のガス密度スイッチの原理を説明するた
めのガス絶縁変圧器を例にとった概念図である。

ガス絶縁変圧器のタンク32に、タンク32内に封入され
た絶縁ガス31の温度を感知する温度筒33を取付ける。温
度筒33内部には前記の絶縁ガス31と同じガスが封入され
ている。41はガス密度スイッチで外側ガス室35と内側ガ
ス室36とを有し、接続管34を介して外側ガス室35が前記
温度筒33と連通されている。

一方、ガス密度スイッチ41の内側ガス室36は接続管37
を介して前記タンク32内と連通されている。外側ガス室
35と内側ガス室36とは伸縮自在のベローズ38で気密に隔
離されている。タンク32内と連通された内側ガス室36内
の絶縁ガス圧力はガス絶縁変圧器のタンク32内と同様に
定格圧力に設定されているため、変圧器運転前は外側ガ
ス室35と内側ガス室36内のガス圧力は同圧状態である。
変圧器が運転開始され機器本体の発熱によりタンク32内
の絶縁ガス31の温度が上昇すると、それに伴ってガス圧
力も上昇し、さらに内側ガス室36内のガス圧力も上昇し
ようとする。しかし、同時に感温筒33も温度上昇したタ
ンク32内の絶縁ガス31により暖められ、温度上昇するた
め内部のガス圧力が上昇し、これと連通する外側ガス室
35内のガス圧力も上昇し、両ガス室の圧力はバランスし
ながら変化する。

しかしながら、タンク32内の絶縁ガス31が何らかの原
因により漏れ、圧力が低下した場合、両ガス室のガス圧
力のバランスが崩れてタンク32内の絶縁ガス31の温度に
かかわらず外側ガス室35内のガス圧力の方が高くなるた
め、この圧力差によりベローズ38が縮んで下部に押さ
れ、このベローズ38に取付けられたシャフト39を介して
マイクロスイッチ40が押されガス密度スイッチ41が作動
することになる。

また別のガス漏れ検出手段として絶縁ガスの平均温度
とガス圧力を検出し、これらの検出値からガス密度を演
算してガス密度を監視することによりガス漏れを検出す
るものも考えられており、第４図にその概念図を示す。

絶縁ガスの平均温度を求める手段としては、タンク９
内で上部と下部において絶縁ガス12の温度差があるた
め、温度検出器14をタンク９の上下部に夫々取付け、そ
の出力値を演算装置17へ送り平均温度を計算する。さら
に演算装置17で算出した平均ガス温度及び圧力検出装置
13で検出されたタンク９内の絶縁ガス圧力から絶縁ガス
12のガス密度を演算装置19で演算する。演算装置19で算
出されたガス密度はガス密度判定装置21に伝えられここ
でガス漏れの有無を判定する。変圧器の構造は密閉系で
あるため、負荷によって絶縁ガス圧力が変化してもタン
ク９内部の絶縁ガス密度は常に一定のはずである。従っ
てガス密度判定装置21によりガス密度が所定の値よりも
低下した場合にはガス漏れが生じたと判定できる。

（発明が解決しようとする課題） 以上、従来例におけるガス漏れ検出手段について説明
したが、それぞれの手段には次のような問題点がある。

第３図のガス密度スイッチ41は温度筒23を絶縁ガス31
の平均温度を感知する部分に取付ける必要がある。特に
自然対流冷却のガス絶縁変圧器ではタンク32内の上下部
のガス温度差が数十度にもなる場合があり、検出位置に
より検出温度が大きく異なる。このため、検出精度を高
めるためには感温筒23をちょうど平均温度と成る部分に
取付ける必要がある。しかしながら、タンク32内の絶縁
ガス31の温度分布は複雑で、タンク壁に取付けた感温筒
33で正確に絶縁ガス31の平均温度を検出するのは難し
い。

一般にタンク内部の絶縁ガスの温度分布を考えてみる
と、下部では冷却された絶縁ガスが入ってくるため、低
く上部では機器本体で温められた絶縁ガスが上昇するた
め高い温度分布にはなっているが、同じ高さ位置でも鉄
心や巻線等機器本体に近い側の絶縁ガス温度は高く、タ
ンクの壁に近い側は低いといった水平方向での温度差が
ある他タンク壁で冷却され逆流するガスもあるため、仮
に感温筒33をタンク32高さ方向の中央に取付けたとして
も平均温度は検出できない。

また、この手段ではガス圧力の差が所定の値を越えて
マイクロスイッチ40が働いた時に初めてガス漏れが発見
され、ガス圧力を常時監視し、その低下傾向から事前に
処置するなどの対策はとれない。

また、第４図に示す平均ガス温度を検出しガス密度を
演算しながら監視する手段はガス密度スイッチの欠点を
補なっている。しかしながら、この手段では温度検出器
14をタンク９の上下２箇所に取付けるなど平均ガス温度
を検出するための特別な対策が必要である。

本発明は上記の点を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、特別な検出装置を追加するなどの対
策をとることなくタンク内部の平均ガス温度を正確に求
めることができ、検査精度の高いガス絶縁電気機器のガ
ス漏れ検出装置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及び作用） かかる目的を達成するために、本発明によればガス絶
縁電気機器のタンク内の最高ガス温度と負荷率から、タ
ンク内の絶縁ガスの平均温度及びその平均ガス温度にお
けるガス圧力を演算する演算装置により本来あるべきガ
ス圧力を求め、これと実際に圧力測定装置で測定された
圧力値とを比較することによりガス漏れを検出を行うよ
うにしたことを特徴とする。

（実施例） 以下本発明の一実施例をガス絶縁変圧器を例にとって
第１図を参照して説明する。

第１図に示すように、鉄心10及びこの鉄心10に巻回さ
れた巻線11から構成される変圧器中身をタンク９内に収
納すると共にこのタンク９内絶縁ガス12を所定の圧力で
気密に封入してガス絶縁変圧器が構成され、このタンク
９の上部に絶縁ガスの温度を検出する温度検出器14を、
同じくタンク９の上部に絶縁ガス12の圧力を検出する圧
力検出器13を、更にタンク９を貫通するリード引出し用
のブッシング22に巻線に流れる負荷電流を測定するブッ
シングCT23を取付けたものである。これらの検出器やCT
は一般のガス絶縁変圧器に標準的に取付けられるもので
圧力検出器13としては機械式圧力ゲージ、温度検出器14
としては測温抗体が一般的に用いられている。

ブッシングCT23は変圧器の負荷率を求めるために本発
明では使用するが、ブッシングCTの取付けていない変圧
器でも変圧器本体以外の系統のどこかで負荷電流は測定
されておりその測定値を取り込むことにより、本発明の
目的は果される。

タンク９の上部の温度検出器14は絶縁ガス12のタンク
９内での最高温度が測定できる位置に取付ける。一般的
には第２図に示すように鉄心10や巻線11で加熱され温度
上昇した絶縁ガス12が矢印７で示すように冷却器８へ流
れ込むタンク９のガス出口25近傍が望しい。

変圧器においては冷却媒体（ガス絶縁変圧器では絶縁
ガス）の最高温度とその時の変圧器の負荷率が与えられ
れば、冷却媒体の平均温度が一義的に求まる。更にガス
絶縁変圧器では絶縁ガス12の平均温度がわかれば絶縁ガ
ス12のガス圧力も計算できる。絶縁ガス12の平均温度と
その平均温度における絶縁ガス12のガス圧力を演算装置
24で演算する。演算装置24で算出される圧力値は測定時
の負荷率と最高ガス温度における定格ガス圧力となる。
従って、その時点で圧力検出器13が示す圧力値とガス漏
れ判定装置26で比較することによりガス漏れの有無が判
定できる。つまり演算装置24の出力である定格ガス圧に
対し圧力検出器が示す実測のガス圧力値が小さい場合に
は絶縁ガス12が漏れていると判定できる。

実際の運用に当っては、圧力検出器13や温度検出器14
の誤差を考慮して、比較の際には適当な誤差の幅をもた
せておき、圧力検出器13が示す圧力値と演算装置24の出
力値との比がその誤差の幅を逸脱した時にガス圧力に異
常ありとの判定を下すようにすればよい。第１図に示す
例は圧力検出器13の出力を電気信号でガス漏れ判定装置
26に取込み、演算装置24からの圧力演算値と比較判定す
るようにしているが、演算装置24からの圧力値が得られ
ればゲージ式の圧力測定装置の読みとの簡単な比較計算
により漏れの判定が可能である。

なお、上記実施例においては、ガス絶縁変圧器につい
て述べているが変圧器と同じ電磁誘導機器であるガス絶
縁リアクトルについても同様の手段でガス漏れ検出が可
能なことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば絶縁ガスを所定の圧力で
タンク内に機器本体と共に収納したガス絶縁電気機器の
ガス漏れ検出装置において、前記タンク内の最高ガス温
度を検出する温度検出器と、変圧器の負荷電流（負荷
率）から、絶縁ガスの正常な圧力値を演算する演算装置
を設け、この演算装置により求められた正規のガス圧力
と、前記タンクに取付けた圧力検出装置により測定され
る実際のガス圧力値とを比較してガス漏れを検出するよ
うにしたので、特別にガス漏れ検出用の検出器などを取
付けることなく連続的に検出精度の高いガス漏れ監視の
できるガス絶縁電気機器のガス漏れ検出装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図はガス
絶縁変圧器の内部のガスの流れを示す正面図、第３図お
よび第４図は夫々従来のガス漏れ検出手段を示す正面図
である。 ９……タンク、12……絶縁ガス、13……圧力検出器、14
……温度検出器、23……ブッシングCT、24……演算装
置、26……ガス漏れ判定装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁ガスを所定の圧力でタンク内に機器本
   体と共に収納したガス絶縁電気機器のガス漏れ検出装置
   において、前記タンク内の最高ガス温度を測定する温度
   検出器と、前記タンク内のガス圧力を検出する圧力検出
   器と、前記機器本体の負荷率を検出する装置と、前記最
   高ガス温度と変圧器の負荷率から平均ガス温度及びその
   平均ガス温度におけるガス圧力を演算する演算装置から
   成り、この演算装置により求められたガス圧力と前記圧
   力検出器の出力とを比較することによりガス漏れを検出
   するようにしたガス絶縁電気機器のガス漏れ検出装置。