JPH01203982A - 油中可燃性ガス検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は油入電気機器、例えば油入変圧器の絶縁油中
に溶解している可燃性ガスを分離し、分離された可燃性
ガスの量を測定して油入機器の異常を早期に検出する装
置に関する。

〔従来の技術〕

油入電気機器、例えば油入変圧器などの内部に熱的もし
くは電気的な異常が起きると、その周辺の絶縁油や絶縁
物が分解し、ガスを発生する。これらのガスは絶縁油中
に溶解し、油中のガス濃度が増大するので油中に溶存し
ているガス（以下油中ガスと称する）を抽出して分析し
、その分析結果から変圧器内部の異常状態を診断する方
法が既によ（知られており、異常状態を早期に発見でき
るので国内外で広く用いられている。

一般に行われている油中ガスの分析方法は、対象とする
変圧器から絶縁油を採取したのち水銀を使ったトリチェ
リ真空やデプラボンブによる真空を利用して油中ガスを
抽出し一抽出ガスをガスクロマトグラフにより分析する
ものである。しかし、この方法は手軽に実施できる反面
、手動または半自動で行われるため、分析開始から終了
までの全過程を通して人手を必要とし、しかも操作が複
雑であって精度の高い分析をするためには熟練した技術
者が必要である。そしてかなりの労力１時間。

経費を必要とする。このため、これらの操作を自動化し
た現地据え付は犯の自動ガス分析装置も開発されている
（％公昭５２−２０９号公報、雑誌「富士時報」第葛巻
第１１号、「石油学会誌」第別巻第２号参照）が、装置
が高価であり、保守の面でも労力が大きい欠点がある。

一方、最近では、操作が複雑なガス抽出装置に代わるも
のとして液体は通過させないで気体のみを通過させるガ
ス透過材を利用する方法が考案されている。この方法は
変圧器の一部、例えば排油口などに高分子膜を取り付け
て油とガス検知室とを分離し、膜を透過したガスを検知
室内に設けた電解質１他あるいは接触燃焼式や半導体式
のガス検知素子で検知し、変圧器内部の異常を発見しよ
うとするものである。この方法は装置が単純で安価であ
る反面、ガスの透過速度が比較的遅いため検知室内のガ
ス濃度がなかなか平衡に達しないので異常の発見が遅れ
る欠点がある。さらに検知室内の酸素が膜を通して変圧
器内部の絶縁油中に溶は込み、変圧器に悪影響を与える
欠点もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明の課題は、前述のごとき、従来技術の有する欠
点もしくは問題点に鑑み、油中可燃性ガス検出装置とし
て、油中ガスの抽出操作が単純であり、ガスの抽出手表
が機器の絶縁油中に酸素が溶は込むなど機器ｉこ悪影響
を与えることがなくかつ機器の異常発見がおくれること
のないようガス抽出に時間がかからないように構成され
、さらに、従来の装置が前回のガス検出時に装置の系内
に残留するガスを完全に排除する手段を有せず、次回の
検出精度の確実な評価に問題点を残していることから、
ガス検出素子を含むガス検知器本体自体の検出精度以外
には検出精度の評価に問題点を残さない装置を安価に構
成することである。

〔課題を解決するための手段〕

前記の課題を解決するため、この発明によれば、油中可
燃性ガス検出装置を、ベローズを備えたピストンの進退
動作により油入電気機器内の絶縁油を採取しかつ該絶縁
油中の溶解ガスを抽出する抽出シリンダ、該抽出シリン
ダに配管され抽出ガスを貯留するガス溜め室、該ガス溜
め意を真空にする真空ポンプ、該ガス溜め室内の抽出ガ
スをガス検知室に送り込む空気を送出するエアポンプ、
可燃性ガスを検知するガス検知素子を設置してある前記
ガス検知室を用いて構成し、前記抽出ガスを前記ガス検
知室、エアポンプ、ガス溜め室を順に循環させつつ抽出
ガス中の可燃性ガス量を測定するものとする。

〔作用〕

ガス検出装置をこのように構成することにより、油中ガ
スの抽出は、ピストンの一方の端面に一方の端面が同軸
に固着されたベローズの他方の端面をシリンダに固着し
てピストンの進退動作を繰り返すことにより、前回のガ
ス検出時に絶縁油の抽出系内に残留していた古い絶縁油
を排除しつつベローズとシリンダとの間の空間に機器内
の新しい絶縁油を抽出することが可能になるとともに、
この抽出された新しい絶縁油に溶解しているガスを、前
記ピストンを再び進退動作させて前記ベローズとシリン
ダとの間に抽出された油をピストンを前後に貫通する細
孔を通してピストン背後の減圧された空間に激しく噴出
させることにより抽出することができるから、絶縁油中
の溶解ガスは外気と接触することなく抽出され、また、
この抽出ガスまわりの部材はピストンやシリンダなどの
分厚い金属部材であるから、外部から空気中の酸素がシ
リンダ壁を通して油中に滲透したり、抽出ガス中に混入
したりすることはない、また１本発明の装置を構成する
真空ポンプは、ピストン背後に抽出されたガスがピスト
ンの進退動作によりガス溜め室に送り込まれるのに先立
ち、あらかじめ、前回のガス検出時にガス溜め室内に残
留していたガスを完全に除去するから、ガス溜め室内に
は全く新しいガスのみが貯留されることになる。また、
このガス溜め室内に導入されガス検知室内に送入されて
この室内に設置されたガス検知素子の校正に用いられる
標単混合ガスも、校正終了後は完全に除去され、この校
正ガスも溶解ガスの検出精度には影響を与えない、さら
に、本発明による装置構成では、抽出ガスがガス検知室
に送り込まれるのに先立ち、エアポンプにより外部の新
しい空気がガス検知室に送り込まれ、かつこの空気はガ
ス検知室から装置の系外へ排出されるようにガス検知空
出口側の配管系を構成することは容易に可能であるから
、ガス検知室内はエアポンプの運転中宮ｌこ新しい空気
で洗われ、このためガス検知素子は前回の抽出ガスや校
正ガスの影響のない、新しくかつ安定した状態で検知動
作に入ることができ′　　る。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づき説明する。

第１図は本発明による油中可溶性ガス検出装置の構成と
ともに油とガスの径路を説明するための系統図を示した
ものであり、以下に装置の各構成部材と作用を参照しつ
つ説明する。

（１）試料油の抽出シリンダへの採取 抽出シリンダ１の中にピストン２がその中心に設けられ
たピストン棒３により軸方向に摺動可能に配置されてい
る。ピストン２の下面にはピストンの韮径よりやや小さ
い外径をもつベローズ４の上端面が油、気密に固着され
、このベローズの下端面は抽出シリンダ１の底面に油、
気密に固着されて、ベローズ４と抽出シリンダ１との間
に第１の置物が形成される。ピストン２にはその外周面
から内部を貫通して上面に達する細孔６が数個所に設け
られている。ピストン２の外周面における細孔６の開口
部より上方の部分と抽出シリンダ１の内壁面との間に０
リング５が配置され、抽出シリンダ１の内室のうちＯリ
ング５の上方には第２の室４１が形成される。

一方、上記抽出シリンダ１に流入、排出される試料油の
流路は、絶縁油７を有する油入変圧器８の下部の採油口
および油入変圧器８の上部の油戻し口との間に配管され
るが、採油口から電磁弁９゜逆上弁１３．電磁弁１０を
介して第１の室切に連通ずるように配管される径路と、
第２の室４１から上方に延びる配管に接続される電磁弁
１１．逆上弁１４゜電磁弁１２を介して油入変圧器８の
上部に設けられた油戻し口へ配管される径路およびこの
２つの径路を結ぶ配管とからなる。

次にここまでの構成で油入変圧器ｓ内の絶縁油７を抽出
シリンダ１へ採取する手順を説明する。

ピストン２は抽出シリンダ１内の最上限位置で停止し、
電磁弁９　、１０　、１１　、１２は開となりており、
逆止弁１３は油入変圧器８の側からのみ油が流れ、逆上
弁１４は抽出シリンダｌの側のみから油が流れるから、
この状態でピストン２をピストン棒３により最下限の位
置まで下げると、抽出シリンダ１とピストン２との間に
形成されたｇｚの室４１が減圧されるために絶縁油７は
電磁弁９．逆上弁１３および電磁弁１１を通って抽出シ
リンダ１に流れ込む。

このとき第１の型切に存在している油はピストン２の下
降により加圧されて電磁弁１０を通って押し出されるが
、逆上弁１３の方には流れが阻止されるとともに油入変
圧器８から流れ込んでくる絶縁油７と合流して電磁弁１
１を過って第２の室４】に採取される。

次にピストン棒３を操作してピストン２を最上限位置ま
で上げると、第２の室４１に溜っていた油の一部はピス
トン２の細孔６を通って第１の室４０に流れ込むが、大
部分は電磁弁１１．逆止弁１４および電磁弁１２を通っ
て油入変圧器８の上部の油戻し口から油入変圧器８の内
部に戻る。同時に第１の室４０は減圧されて絶縁油７が
電磁弁９．逆止弁１３および電磁弁１０を通ってここに
流入するが、このとき２つの径路を結ぶ配管から油の一
部が混入する。

以上の操作を６回程度繰り返すと、抽出シリンダ１内に
採取される油は新しい絶縁油７に置撲される。最後にピ
ストン２を最上限位置で停止させることにより抽出シリ
ンダ１内の第２の室４１に溜った油が排出され、第１の
家信に絶縁油７が一定量採取される。

（２）採取した絶縁油からのガス抽出 抽出シリンダ１に採取された絶縁油７中のガスを抽出し
、可燃性ガス検知部に導くために、抽出シリンダ１の上
部外方にガス溜め重加と連通ずる抽出ガス径路が設けら
れている。すなわち、抽出ガスは抽出シリンダ１から電
磁弁１５を経て油検出器１６を通りガス溜め宣（９）へ
導かれるが、このガス溜め重加の後には電磁弁ｎを通っ
て抽出ガスが送り込まれこのガス中の可燃性ガス量を測
定するガス検知室別とこれらを結ぶ配管とが設けられ、
さらに油検出器１６とガス溜め重加とを結ぶ配管の途中
にはガス溜め窄頭に集められた抽出ガスをガス検知家々
へ送り込むための空気の配管が設けられている。また、
ガス溜め室（９）と電磁弁ごとを結ぶ配管の途中には電
磁弁１９　、１８を経てガス溜め重加内を真空にするた
めの真空ポンプ１７とを結ぶ径路が設けられている。

これまでの構成で抽出シリンダ１に採取された絶縁油７
から、油中ガスを抽出する手順を説明する。

最上限位置にあるピストン２を電磁弁１０　、１１およ
び１５を閉じ、最下限位置まで下降させると、抽出シリ
ンダ１内の上部の第２の室４１は減圧され、下部の第１
の室４０は圧力が上昇するので、第１の型切に採取され
ていた試料油はピストン２上部の細孔６を通りて抽出シ
リンダ１内のｆ４２の室４１へ激しく噴射され、このと
きその領域は真空状態になっているから、絶縁油７中に
溶存していたガスが油と分離される。ピストン２が最下
限位置に達して再び上昇して行（とき電磁弁１５を開（
と絶縁油７から分離抽出されたガスは油検出器１６を通
り、ガス溜め型別へ導かれるが、このときあらかじめ電
磁弁１９および１８を開いて真空ポンプ１７を稼動して
ガス溜め室題内は真空状態にしておく。ピストン２がさ
らに上昇し、第２の室４１内の油が上昇して油検出器１
６で検知されたとき、あるいはピストン２が最上限位置
にきたときに電磁弁１５が閉じられる。以上の操作を約
に同程度操り返せば絶縁油７中に溶解しているガスがほ
ぼ全景抽出されガス溜め室加に集められる。

（３）抽出ガス中の可燃性ガス量の測定ガス検知室Ｕ内
には抽出ガス中の可燃性ガス量を測定するため接触燃焼
式のガス検知素子および温度の影響を少なくするための
温度補償素子の１対が設置されており、可燃性ガスが送
られてくるとガス検知素子の表面で燃焼するためにガス
検知素子の温度が上がり、このガス検知素子ならびに温
度補償素子を回路素子として組まれたブリ、ジのバラン
スがくずれることで可溶性ガスの斧に応じた電圧を出力
するようになっている。このガス検知素子は接触燃焼式
のものに限られることはなく、可燃性ガスを検知できろ
ものなら半導体式ガス検知素子や電解質電極などでもよ
い。

一方、上記ガス溜め室に貯留された抽出ガスをガス検知
家々に流入させ、可燃性ガス量を測定する抽出ガスの流
路は、系外の自由端に接続され系外の空気を導入するの
に用いられる電磁弁３１から系内のガスを循環するエア
ポンプ２１　、流ｉ調節バルブｎ、電磁弁かを介して油
検出器１６とガス溜め室加との間の配管の途中に接続さ
れる径路、ガス溜め室加から電磁弁ご、ガス検知室ツ、
電磁弁ｎを介して系外に接続される径路、これら２つの
径路を電磁弁ｎを介して電磁弁ｎとガス検知室別との間
の配管と電磁弁にと流量調節バルブｎとの間の配管とを
結ぶ径路、電磁弁（９）を介してガス検知室Ｕと電磁弁
ｎとの間の配管とエアポンプ２１と電磁弁３１との間の
配管とを結ぶ径路、およびガス溜め室かから電磁弁１９
およびδを介して系外に接続される径路からなる。

次にこれまでの構成で抽出ガス中の可燃性ガス量を測定
する手順について説明する。電磁弁３１゜ｚ、３２を開
き加を閉じてエアポンプ４を稼動し、ガス検知室冴内に
残留する。前回のガス検出時に流入した可燃性ガスを排
除するとともに室内に配置されているガス検知素子の出
力を安定化する。

前回のガス検出時に可燃性ガスが検知されなかったこと
が明らかな場合には、この操作を省略し、エアポンプ２
１．流量調節パルプｎ、電磁弁ｎ、ガス検知室Ｕおよび
電磁弁（９）の間の空気を電磁弁久および（９）を開け
、エアボンブガを稼動することにより系内を循環させ、
ガス検知室冴内に設置されているガス検知素子の出力を
安定化する。このとき系内を流れる空気の流量は流量調
節バルブ乙によって調節される。次に電磁弁６および１
９を開けてガス溜め室ｍ内に空気を導入し、ガス溜め室
ｍ内に集められた抽出ガスと混合するとともにガス溜め
室ｍ内を大気圧にしたのち電磁弁５および１９を閉じ、
さらに電磁弁がおよび釘を開けると同時に電磁弁ｎを閉
じて系内を循還している空気をエアポンプ２１→流量調
節パルプｎ→電磁弁加→ガス溜め室Ｉ→電磁弁ｒ→ガス
検知室冴→電磁弁加→エアポンプ２１の順で循環させる
。この空気の流れにともなってガス溜め室ｍ内の抽出ガ
スは系内を循環し、可燃性ガス量が測定される。測定終
了後は全ての電磁弁を開けて系内を大気圧にする。

（４）カス検知素子の校正 ガス検知素子は１つ１つ特性が異なることと経時変化が
あることとから使用開始前および定期的に校正をする必
要がある。以下、構成と手順を説明する。

電磁弁１８と１９との間の配管に接続される校正ガスの
配管は、三方電磁弁列および電磁弁四を介して図示して
ない標準混合ガスに接続されている。

また、三方電磁弁あの他端は系外に接続されている。

校正の手屓は次のように行う。電磁弁１８および１９を
開き、さらに真空ポンプ１７を稼動してガス溜め室ｍ内
を真空にする。その後電磁弁１８を閉じ電磁弁四および
１９を開き、標準混合ガスをガス溜め室に内に導入する
。このとき三方電磁弁Ｚは電磁弁四と１９をつなぐ流路
になっている０次に電磁弁四を閉じるとともに三方電磁
弁昂の流路を電磁弁１９から系外の流路に切換えてガス
溜めｆｉ２０内の過剰の標準ガスを排出して大気圧状態
とする。その後電磁弁１９を閉じ、さらに電磁弁謳およ
びｎを開くと同時に電磁弁田を閉じてエアポンプ２１に
より系内を循環している空気をガス溜め室Ｉに導入し、
ガス溜め室ｍ内の標準ガスをガス検知室冴を通る流路で
循環させる。そしてこのときのガス検知素子の出力と標
準混合ガス濃度との関係を測定する。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、油中ガスの抽出
をベローズピストン方式とし、ピストンの一方の端面に
一方の端面が同軸に固着されたベローズの他方の端面を
シリンダに固着してピストンの進退勤作を繰り返すこと
により、前回のガス検出時に絶縁油の抽出系内に残留し
ていた古い絶縁油を排除しつつベローズとシリンダとの
間の空間に機器内の新しい絶縁油を抽出することが可能
になるとともに、この抽出された新しい絶縁油に溶解し
ているガスを、前記ピストンを再び進退勤作させて前記
ベローズとシリンダとの間に抽出された油をピストン背
後の減圧された空間に激しく噴出させることにより抽出
させることができるから、絶縁油中の溶解ガスは外気と
接触することなく抽出され、高分子膜を用いてガスを抽
出するときのように絶縁油中に外気の酸素が溶は込まな
（なり、機器への悪影響を避けることができる。また、
抽出されたガスの検出には、ガス検出の目的がまず第−
義的に油入電気機器、特に電力系統の運用に影響の大き
い電力用変圧器の内部異常発生の有無の検出にあり、異
常の原因は異常発生の疑問が生じてからその究明に蕾手
すればよいことから、１因究明に必要な、ガスの種類の
判別が可能な高価なガスクロマトグラフでなく、これよ
りはるかに安価な、可燃性ガスの全景のみを検知可能な
ガス検知素子を用いたので、前記ベローズピストン方式
の抽出シリンダとともに、機器に悪影響を与えることの
ない、安価にして実用的なかつ保守の労力が少ないガス
検出装置とすることができる。しかも、本発明によるガ
ス検出装置は真空ポンプを備え、ガス検出に先立ち、装
置の系内に残留する。前回のガス検出時の抽出ガスが真
空ポンプにより完全に排除され、新しい油の中に溶存す
るガスのみが検出されるから、検出結果に対する信頼性
が著しく向上する。またガスを検知するガス検知素子が
配されたガス検知室は、ガスの検出に先立ち、エアポン
プにより新しい空気を送り込むとともにこの新しい空気
を系外へ流出させながら洗うことができるから、前回の
抽出ガスや校正ガスの影響のない、新しくかつ安定した
状態で検知動作に入ることができる。しかもガスの検出
はエアポンプにより、ガス溜め室−ガス検知室−エアボ
ンブとカスを循還させながら行われるから、抽出ガスは
系外へ流出することなくその全量が検出され、新しいガ
スの定量結果に対する信頼性が究極まで高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例によるガス検出装置の構成と
、油とガスとの径路とを示す系統図である。 １・・・抽出シリンダ、２・・・ピストン、４・・・ベ
ローズ、７・・・絶縁油、８・・・油入変圧器（油入電
気機器）、１７・・・真空ポンプ、加・・・ガス溜め室
、２１・・・エアポンプ、ム・・・ガス検知室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）ベローズを備えたピストンの進退動作により油入電
   気機器内の絶縁油を採取しかつ該絶縁油中の溶解ガスを
   抽出する抽出シリンダ、該抽出シリンダに配管され抽出
   ガスを貯留するガス溜め室、該ガス溜め室を真空にする
   真空ポンプ、該ガス溜め室内の抽出ガスをガス検知室に
   送り込む空気を送出するエアポンプ、可燃性ガスを検知
   するガス検知素子を設置してある前記ガス検知室を備え
   、前記抽出ガスを前記ガス検知室、エアポンプ、ガス溜
   め室を順に循環させつつ抽出ガス中の可燃性ガス量を測
   定することを特徴とする油中可燃性ガス検出装置。