JPH02290571A - 避雷器の劣化検出方法 - Google Patents

避雷器の劣化検出方法

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JPH02290571A
JPH02290571A JP1009990A JP1009990A JPH02290571A JP H02290571 A JPH02290571 A JP H02290571A JP 1009990 A JP1009990 A JP 1009990A JP 1009990 A JP1009990 A JP 1009990A JP H02290571 A JPH02290571 A JP H02290571A
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JP
Japan
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temperature
zinc oxide
lightning arrester
oxide element
arrester
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Application number
JP1009990A
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English (en)
Inventor
Yukiya Sakuraba
桜庭 幸哉
Mitsuru Mizuno
充 水野
Takashi Sasaki
隆 佐々木
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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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】 A、産業上の利用分野 本発明は、酸化亜鉛形避雷器の劣化検出方法に関し、特
に、水晶温度センサを使用した劣化検出方法に関する。
B.発明の概要 本発明は、酸化亜鉛形避雷器の劣化検出方法において、 固有振動数が温度により変化する水晶振動子を酸化亜鉛
素子に装着するか、もしくは酸化亜鉛素子と共に避雷器
に内蔵させ、該振動子の共振周波数を検出する温度検出
装置を避雷器の外郎に配設することにより、 高電圧が印加され、且つ気密に封入されている酸化亜鉛
素子の温度を避雷器外から直接ワイヤレスで測定し、避
雷器の劣化把握及び熱安定性の評価を能率的かつ高精度
に行う技術を提供するものである。
C.従来の技術 酸化亜鉛形避雷器の使用限界(寿命)は、通常熱安定性
によって評価され得ることは知られている。
第9図は、酸化亜鉛形避雷器の熱バランス特性を示す曲
線図である。第9図において、縦軸は放熱らしくは発熱
の量を示し、横軸は温度変化を示す。ここで、放熱曲線
Aは避雷器の構造によって決まり、発熱曲線Bは酸化亜
鉛素子の特性によって決定する。定常状態においては、
避雷器は放熱量と発熱量とが均衡した温度(安定点C)
で安定しているが、酸化亜鉛素子が劣化すると発熱曲線
Bが上界するため、安定点C′ も上昇する。劣化や過
大なサージ吸収により避雷器内部の素子温度が放熱曲線
Aを上回った場合、避雷器は自復(自己回復)すること
ができず、熱暴走に至る。
上記の説明で明らかなように、酸化亜鉛素子の温度を把
握することが、酸化亜鉛形避雷器の劣化把握及び熱安定
性の評価に直接関係する。
D.発明が解決しようとする課題 それにも拘わらず、従来は、酸化亜鉛形避雷器の劣化診
断に酸化亜鉛素子の温度測定が適用された例が殆どなく
、電力ロスの測定や抵抗分漏洩電流の測定で代用されて
いた。それは、下記の理由による。
(1)酸化亜鉛素子に高電圧が印加されているため高耐
圧の41定装置が必要である。
(2)酸化亜鉛素子に温度センサを取り付けるためには
、センサからのリード線を避雷器外に引き出す必要があ
るが、避雷器にとって重要な気密性を損なう恐れがある
本発明は、このような課題に鑑みて創案されたもので、
高電圧が印加されている酸化亜鉛素子の温度を避雷器外
部から直接ワイヤレスで測定し、避雷器の劣化把握及び
熱安定性の評価を能率的かつ高精度に行う避雷器の劣化
検出方法を提供することを目的としている。
E.課題を解決するための手段 本発明における上記課題を解決するための手段は、 (1)酸化亜鉛素子を内蔵する避雷器の劣化検出方法に
おいて、固有振動数が温度により変化する水晶振動子を
酸化亜鉛素子素子に装着するか、もしくは酸化亜鉛素子
と共に避雷器に内蔵させ、該振動子の共振周波数を検出
する温度検出装置を避雷器の外部に配設する避雷器の劣
化検出方法によるものとし、 (2)酸化亜鉛素子を内蔵する避雷器の劣化検出方法に
おいて、固有振動数が温度により変化する水晶振動子を
酸化亜鉛素子に装着するか、もしくは酸化亜鉛素子と共
に避雷器に内蔵させ、該振動子の共振周波数を検出する
温度検出装置を超音波ブローブを介して避雷器の外部に
配設する避雷器の劣化検出方法によるものとする。
F.作用 (1)水晶振動子は、周波数/温度特性の安定度が良い
という理由で、一般に、Z軸より35゜ 15゛ずらし
たYカット系のATカットが通信用として広く使用され
ているが、Z軸より角度を若干ずらしただけ、又はYカ
ットそのものを使用すれば、周波数/温度特性の再現性
の良い温度センザ索子か得られる。また、周波数を扱い
易いIOM1−1 z付近に設定すると、lllzの分
解能が得られる。例えば、80pprn/’(のカット
角を選べば、約l/800゜Cの分解能となる。このよ
うなYカット系の水晶振動子に外部から高周波エネルギ
ーを付与すると、その水晶振動子の固有振動周波数と同
じ周波数の高周波エネルギーを吸収する性質があり、か
つ水晶振動子の固有振動周波数は正確な温度依存を示す
。そこで、避雷器内部の酸化亜鉛素子部分に、振動子と
結合コイルを組み合わせた水晶振動子センサを取り付け
、外部から電気的な連1J((電磁結合)により共振周
波数を検出することで酸化亜鉛素子の温度を測定するこ
とができる。この温度検出装置は、避雷器の外郎に配設
され、ワイヤレスて測定を行い、温度変化の監視により
避雷器の劣化把握と熱安定性の評価ができる。
(2)また水晶の共振周波数を40KHz程度の超音波
振動領域に設定した場合は、避雷器内部の酸化亜鉛素子
部分に、水晶振動子センサを取り付け、外部から音響的
な連携(超音波振動結合)により共振周波数を検出する
ことで酸化亜鉛素子の温度を測定することができる。こ
の場合、温度検出装置は超音波プローブを介して避雷器
の外部に配設される。このため電磁波か遮蔽されてしま
う金属タンクを用いたタンク形避雷器であっても、前記
センサから避雷器外部へリード線を引き出す必要がなく
、避雷器の気密性を妨げない。
G、実施例 以下、図面を参照して、請求項(1)に記載の発明の実
施例を詳細に説明する。
第1図は、本発明を実施したがいし形避雷器の一例を示
す構成図である。同図において、避雷器I1は、酸化亜
鉛素子12をかい管I3内に密封収容して形成され、母
線l4に接続される。本実施例では、振動子と結合コイ
ルで成る水晶振動子センサl5を前記酸化亜鉛素子l2
に装着したのち密封ずるものとし、その水晶振動子セン
サ15に対応する位置の外部に、水晶振動子の共振周波
数を検出する温度検出装置16を配設している。
第2図は、本発明を実施したタンク形避雷器の一例を示
す構成図である。タンク形避雷器は変圧器内蔵用や絶縁
ガス封入機器(G I S)用に用いられるもので、同
図に示すように、避雷器2lは、酸化亜鉛素子22をモ
ールド・スベーサ23に接続してタンク24内に収容し
ているが、本実施例では、振動子と結合コイルで成る水
晶振動子センサ25を前記酸化亜鉛素子22に装着した
のち密封ずるものとする。この場合は、電磁波が金属の
タンク24によって遮蔽されタンク内に届かないので、
温度検出装置26のブローブ・コイル27をフランジ2
8を介して、タンク24内に配置することにより水晶振
動子の共振周波数を検出する。
第3図は、上記の実施例に使用される温度検出装置の構
成図である。図中、31はブローブ・コイル、32は発
振回路,33は共振点検出回路、34は周波数/温度変
換回路、35は表示回路である。同図において、温度検
出装置は、発振回路32で作成した高周波をプローブ・
コイル31より水晶振動子に印加し、水晶振動子に吸収
されて反射してこない共振周波数を共振点検出回路33
で検出し、その共振周波数を周波数/温度変換回路34
で温度データに変換することにより、酸化亜鉛素子の温
度を検出して、表示回路35に出力するものである。
既に述べたように、ブローブ・コイルは避雷器の外部又
は内部のいずれに配設しても差し支えないが、いずれに
せよ、水晶振動子と配線上の接続はなく、温度検出装置
は避雷器とは独立していて、水晶振動子センサさえ予め
避雷器に内蔵させておけば、温度検出装置自体は運搬自
在であり、複数の避雷器に対応できる。また、この温度
検出装置を避雷器の近傍に設置し、その出力を信号線等
で伝送すれば、避雷器の劣化を常時監視することが容易
になる。
第4図は、上記実施例に使用される水晶振動子センサの
一例を示す説明図である。同図(a)に示す如く、一般
にはZ軸より35゜ I5−ずらしたYカット系のAT
カットが使用されているが、本発明の実施例ではプラス
側に5゜ずらしたYカット系の水晶を直径3xx、高さ
Bxxの金属円筒に収納したセンサを使用する。共振周
波数10.6MHzS l 6 7 0Hz/℃、バラ
つき±0401℃である。第4図(b)は、図(a)に
示すカット方法で作成された水晶片の軸方向3φX81
!J!の矩形板水晶片を示す図である。
水晶のカット角と周波敗/温度係数との関係は第5図に
示す如くになる。同図において、横軸はX軸回りの回転
カット角を示し、縦軸はl゛当たりの周波数変化量を示
す。図中、周波数ZfjL度特性曲線が最初に零値にな
る点がATカット角で、次に零値になる点がBTカット
角である。第5図においては、ATカット角は90゜−
35゜の点にあり、最大感度点(YSカット)は90(
0)”より若干曲げた位置に依存するので、図中楕円で
囲んだ付近でセンサ振動子のカット角を選定して使用す
ればよい。その場合でも、直線性の誤差は存在するので
、コンピュータ処理でリニア化し、1/1000〜1/
10000℃程度の分解能を±3/100℃の誤差で得
るのが一般的である。
本発明の実施例では、下記の効果がある。
(1)高電圧が印加されている酸化亜鉛素子の温度を直
接かつ高精度に測定できる。
(2)避雷器の外部から測定できる。温度検出装置は電
磁波を発信し、吸収された周波数を検出するだけで、セ
ンサに接続する必要はない。
(3)ワイヤレスなので、センサからのリード線を避雷
器外へ引き出す必要かなく、避雷器の気密性を妨げない
(4)同一のセンサを各避雷器に内蔵しておけば、l台
の検出装置で複数の避雷器が測定できろ。
次に請求項(2)に記載の発明の一実施例を説明ずろ。
第6図において第1図と同一郎分は同一符号をもって示
している。第6図において、避雷器1lは、酸化亜鉛素
子12をかい管!3内に密封収容して形成され、母線!
4に接続される。本実施例では、振動子と結合コイルで
成る水晶振動子センサl5を前記酸化亜鉛素子l2に装
着したのち密封するものとし、水晶振動子の共振周波数
を検出する超音波プローブ4!および温度検出装置36
を避雷器1夏の外郎の低圧部分に配設していろ。
第7図は請求項(2)の発明を実施したタンク形避雷器
の一例を示す構成図である。第7図において第2図と同
一部分は同一符号をもって示していろ。タンク形避雷器
は変圧器内蔵用や絶縁ガス封入機器(GIS)用に用い
られるもので、同図に示すように、避雷器2lは、酸化
亜鉛素子22をモールド・スベーサ23に接続してタン
ク24内に収容しているが、本実施例では、振動子と結
合コイルで成る水晶振動子センサ25を萌記酸化亜鉛素
子22に装着したのち密封するものとする。
この場合前述した電磁波結合の方式では電磁波が金属タ
ンク24によって遮蔽されるため、検出用のプローブを
タンク内に設置する必要があるが、超音波結合による方
式では第6図と同様にタンクの外側に超音波プローブ4
lおよび温度検出装置36を設置すればよい。
第8図は上記の実施例に使用される温度検出装置36の
構成図である。図中、41は超音波プローブ、32は発
振回路,33は共振点検出回路、34は周波数/温度変
換回路、35は表示回路である。同図において、温度検
出装置は、発振回路32で作成した高周波を超音波プロ
ーブ4Iより水晶振動子に印加し、水晶振動子に吸収さ
れて反射してこない共振周波数を共振点検出回路33で
検出し、その共振周波数を周波数/温度変換回路34で
温度データに変換することにより、酸化亜鉛素子の温度
を検出して、表示回路35に出力するものである。上記
実施例では超音波の振動伝達によって温度測定が行われ
るので、超音波プローブ4lおよび温度検出装置36の
設置位置は、避雷器外部の接地端子、フランジ、かい管
基部等でも良い。
本発明の実施例では下記の効果がある。
(1)高電圧が印加されている酸化亜鉛素子の温度を直
接かつ高精度に測定できる。
(2)避雷器の外部から測定できる。温度検出装置は超
音波を発信し、共振周波数を検出するだけで、センサに
接続する必要がない。またタンク形避雷器の場合もリー
ド線なしで外部から測定できる。
(3)ワイヤレスなので、センサからのリード線を避雷
器外へ引き出す必要かなく、避雷器の気密性を妨げない
(4)同一のセンサを各避雷器に内蔵しておけば、!台
の検出装置で複数の避雷器が測定できる。
H.発明の効果 以上のように請求項(1)の発明によれば、高電圧が印
加されている酸化亜鉛素子の温度を避雷器の外郎から直
接ワイヤレスで測定し、避雷器の劣化把握と熱安定性の
評価を能率的かつ高精度に行う避雷器の劣化検出方法を
提供することができる。
また請求項(2)の発明によれば、タンク形避雷器のよ
うに酸化亜鉛素子が金属タンク内に収納されている場合
であっても、酸化亜鉛素子の温度を避雷器の外郎から直
接ワイヤレスで測定し、避雷器の劣化把握と熱安定性の
評価を能率的かつ高精度に行う避雷器の劣化検出方法を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は請求項(1)の発明の一実施例の構成図、第2
図は請求項(1)の発明の別な一実施例の構成図、第3
図は請求項(1)の発明の各実施例の温度検出装置の構
成図、第4図は水晶振動子センサの説明図、第5図はカ
ット角と温度係数の特性図、第6図は請求項(2)の発
明の一実施例の構成図、第7図は請求項(2)の発明の
別な一実施例の構成図、第8図は請求項(2)の発明の
各実施例の温度検出装置の構成図、第9図は避雷器の熱
バランスの特性図である。 11.21・・・避雷器、12.22・・・酸化亜鉛素
子、15.25・・・水晶振動子センサ、16,26.
36・・・温度検出装置、4l・・・超音波ブローブ。 第1図 請求項(1)の発明の一実施例の構成図第3図 温度検出装置の構成図 請求項(1)の発明の別な一実施例の構成図第4図 水晶振動子センサの説明図 (b) 第5図 カット角と温度係数の特性図 請求項(2)の発明の一実竜例の構成図第7図 請求項(2)の発明の別な一実施例の構成図第8 図 温度検出装置の構成図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酸化亜鉛素子を内蔵する避雷器の劣化検出方法に
    おいて、固有振動数が温度により変化する水晶振動子を
    酸化亜鉛素子に装着するか、もしくは酸化亜鉛素子と共
    に避雷器に内蔵させ、該振動子の共振周波数を検出する
    温度検出装置を避雷器の外部に配設することを特徴とす
    る避雷器の劣化検出方法。
  2. (2)酸化亜鉛素子を内蔵する避雷器の劣化検出方法に
    おいて、固有振動数が温度により変化する水晶振動子を
    酸化亜鉛素子に装着するか、もしくは酸化亜鉛素子と共
    に避雷器に内蔵させ、該振動子の共振周波数を検出する
    温度検出装置を超音波プローブを介して避雷器の外部に
    配設することを特徴とする避雷器の劣化検出方法。
JP1009990A 1989-02-07 1990-01-19 避雷器の劣化検出方法 Pending JPH02290571A (ja)

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JP1-27858 1989-07-27
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1999001877A1 (de) * 1997-06-30 1999-01-14 Siemens Aktiengesellschaft Überspannungsableiter für hoch- oder mittelspannung
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