JPH0465657A

JPH0465657A - 塩分付着密度検出装置

Info

Publication number: JPH0465657A
Application number: JP2177581A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Miyata; 康弘宮田; Hiroshi Kawakami; 川神　裕志
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1990-07-06
Publication date: 1992-03-02
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: JPH0687041B2

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］本発明は、碍子の表面に付着する塩分量を検出し、その
量を光学的手法により検出する装置に関するものである
。

［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、当該鉛量のおかれ
る環境は苛酷のものであり、例えば工業地域や臨海地域
などにあっては、碍子表面に塩分（ＮａＣｌ）、その他
の無機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などを引
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、碍子表面を付着す
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、
子種類程度の無１１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
因となっている。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
面積当たりの塩分量（等価塩分付着量）を用いいること
が便宜上なされている。

従来性われている具体的手法を列記すれば以下の通りで
ある。

（１）筆洗い法・・・実運用中の碍子と素材、形状など
が同一のパイロット碍子を、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、その洗浄液の電気伝導
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・・・パイロット碍子に電子
冷却素子を組み入れ、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
０次いで、別に求めておいた漏れ抵抗を等価塩分付着量
との関係から換算して求める。

（３）超音波洗浄式汚損量測定法・・・パイロット碍子
を蒸溜水の入った洗浄槽内に入れ、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
溶は込んだ洗浄液の電気伝導度を測定して等価基分量を
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ＩＩｉ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課題］従来技術の問題点として、（１）の筆洗い法。

（２）の露点式汚損量測定法、Ｃ３）の超音波洗浄式汚
損量測定法は、いずれも運用中の碍子と素材。

形状が同一のパイロッ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り、それが高所、多
地点に至る場合には、測定に多大の労力と時間を要し極
めて不経済であった。また（４）の球形模擬鉤子法では
、球形模Ｎ碕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
損量の法定に手間がかかる。

次に、各手法を精度の面で考察すると、（１）の筆洗い
法では、測定に熟練を要し、手間がかかる。

（２）の露点式汚損量測定法では濡れ抵抗を等価塩分付
着量に換算するための校正機が必要となるが、これを各
測定場所ごとに作成する必要がある。

（３）の超音波洗浄式汚損量測定法では、測定の都度碍
子が更新されるため１、暴露期間の興なる実運用中の碍
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）の球形模Ｎ′ｉＲ子法では、
降雨による雨洗い効果が積算値に誤差をもたらし易い等
の欠点があった。

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、或い
は碍子表面の汚損物質の分布を測定するといった、より
高度な測定方法の開発が望まれていた。

このため（５）の方法として、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
分量を求めるようにした耐量汚損量の測定方法がある。

この（５）の方法は目的に適った優れた方法であるが、
光導波路の表面に空気中の塵埃等、塩分以外の物質が付
着した場合であっても光損失が生じ、結果的に塩分付着
を過大に評価してしまう虞れがある。

この点につき吟味するに、一般に空気中を浮遊している
塵埃には、主成分として二酸化珪素（ＳｉＯ２）が含ま
れ、その他にも硫酸カルシウム（ＣａＳＯａ　Ｈ２Ｈ２
０＞、カオリナイト（ＡＪ　２　Ｓ　ｔｏｓ　　（ＯＨ
）　４　）等が含まれている。

硝子の汚損試験には塩分（Ｎａｃｊりの他に人工的な塵
埃を模擬する物資として、との粉が一般的に用いられて
いるが、この主成分はカオリナイトである。よって、光
導波路として純粋石英（屈折率−１，４６）を用いてい
る場合、二酸化珪素（屈折率−１，４６）が純粋石英表
面に付着したときは、石英内部を仏様する光が付着場所
で一度二酸化珪素内部へ透過するが、二酸化珪素と空気
境界面で反射して再び石英内部に戻ってくることになる
ので、その影響はほとんど無視できるのに対し、硫酸カ
ルシウム（屈折率＝１．５８）　、カオリナイト（屈折
率＝１．５６）が付着したときは、塩分（屈折率−１，
５４）と同様の原理により光損失が生じてしまう。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、碍
子に付着した汚損物質のうち、塩分のみを検出して、塩
分付着密度を測定できる新規な装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］本発明の塩分付着密度検出装置は、ＮａＣｊ’の屈折率
値より小なる屈折率値を有する第１の先導波路と、Ｎａ
Ｃｌの屈折率値より大なる且つＡＪ　２　Ｓ　ｉＯｓ　
　（ＯＨ）　４の屈折率より小なる屈折率値を有する第
２の導波路を検出部に有し、上記第１及び第２の光導波
路の一端から入射されて他端から出射する透過光を各々
受光し、該第１及び第２の光導波路から生ずる透過光強
度の変化量の差から検出部に付着する塩分の単位面積当
たりの塩分量を求める構成のものである。

［作用コ第１の光導波路は塩分と塵埃（硫酸カルシウムやカオリ
ナイト等）の汚損物検出用であり、第２の光導波路は上
記塵埃の検出用であ゛る。先導波路に汚損物の付着がな
いとかは、光導波路の周囲は空気であるため、伝搬光は
損失を受けない。

今、第１及び第２の光導波路に塩分及び塵埃が混合して
付着したとする。

第１の光導波路では、その屈折率が塩分及び塵埃より小
であるため、塩分及び塵埃による光損失を生じる。これ
に対し第２の光導波路では、その屈折率が塩分より大で
且つ塵埃より小であるため、塵埃による光損失は生じる
が塩分による光損失は生じない。

従って、第１の光導波路から生ずる透過光強度の変化量
と第２の光導波路から生ずる透過光強度の変化量との差
を求めることにより、検出部に付着する塩分のみに関す
る付着量（塩分付着密度）を求めることができる。

［実施例］以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図に塩分付着密度検出装置の構成を示す。

本装置は、光源部１．光分岐器２．検出部３．受光部４
．演算部５．光ファイバ６、信号ケーブル７から構成さ
れる。

検出部３は２つの光導波路３ａ、３ｂから成る。

第１の光導波路３ａは、ＮａＣｌの屈折率値１．５４よ
り小なる屈折率値を有する先導波路であり、本実施例で
は純粋石英（屈折率１．４６）を用いた石英棒から構成
される。第２の光導波路３ｂは、ＮａＣｌ２の屈折率値
より大なる且つＡＪ　２　Ｓ　ｉ　Ｏｓ　　（ＯＨ）　４の屈折率１．
５６より小なる屈折率値を有する光導波路であり、本実
施例では水晶（屈折率１．５５）を用いた水晶棒から構
成される。

光源部１から出射された光は、光ファイバ６を介して光
分岐器２に導かれ、該光分岐器２で二分される。光分岐
器２を用いない構成も考えられるが、その時には、光源
部１を増−設する必要があるばかりか、光出力の温度補
正等をする必要があり、コスト面で実用的でない０分岐
された各々の光は、それぞれ光ファイバ６を介して上記
検出部３に至り、その第１．第２の光導波路３ａ、３ｂ
に導がれる。検出部３において塩分及び塵埃の付着によ
る光損失変化を各々経験した光は、それぞれ光ファイバ
６を介して受光部４を構成している受光器４ａ、４ｂに
導かれ、透過光強度に応じた電気的出力に変換される。

尚、検出部３は、その第１．第２の光導波路、３ａ＋　
３ｂの入射端側及び出射端側を、それぞれ光ファイバ６
で接続しているため、検出部３が強電磁場（例えば実課
電碍子環境）に設置されている場合でも、光源部１．受
光部４．演算部５をこの強電磁場から隔離して安全に計
測することができる。

演算部５は、信号ゲープル７．７を通して受光器４　ａ
＋　４　ｂより得られる透過光強度変化量（つまり検出
部３に付着が無い場合を基準としたときの透過光強度）
を基に、光導波路３ａ、３ｂにつき予め分かっている透
過光強度変化量と単位面積当りの汚損物付着量との間の
関係式から、塩分のみの付着量（塩分付着密度）を算出
する。この塩分付着量の演算は、本実施例では、受光器
４ａで求められた単位面積当りの汚損物付着量と、受光
部４ｂで求められた単位面積当りの汚損物付着量との差
を求める処理による。

具体的に説明しよう。

まず、ＮａＣｌとＡＪ２　Ｓ　ｉ　Ｏｓ　　（ＯＨ）　
４とを１：１の割合で混合した汚損物を検出部３に付着
し、受光部４で検゛出される光強度から求められる透過
光強度変化量と、検出部３近傍に置いた試料板（単一面
積板）に付着した汚損物付着量（汚損物重量を試料面積
で除算したもの）との関係を調べた。この実験結果を第
２図に示す。第２図（ａ）は石英棒から成る第１の光導
波路３ａにおける透過光強度□変化量と汚損物付着量の
関係を、第２図（ｂ）は水晶棒から成る第２の光導波ｉ
３ｂにおける透過光強度変化量と汚損物付着量と間係を
示している０次に、汚損物の上記混合割合を変化させて
みたが、今回用いた光源部１が波長０．８５μｍのレー
ザダイオードＬＥＤの場合、汚損物の混合割合を変化さ
せたときも透過光強度変化量と汚損物質量の関係は第２
図とほぼ同一となった。

上記前捉の下で、塩分のみを検出する作用につき説明す
る。既に述べたように、第１の光導波路３ａには石英棒
（屈折率１．４６）が、第２の先導波路３ｂには水晶（
屈折率１．５５＞が用いられているものとする。

今、検出部３に、塩分ＮａＣｊ’（屈折率値１．５４）
と共に、塵埃としてカオリナイトＡｊ２ＳｉＯ。

（ＯＨ）、が混合して付着した場合について考える。こ
こで、塵埃としてカオリナイトＡｊ２ｓｔｏｓ　　（ＯＨ）、（屈折率１．５６）を考
察することは、それより趨折率値の大きい硫酸カルシウ
ム（屈折率１．５８）を考察することと等価である。

石英棒（３ａ）及び水晶棒（３ｂ）にそれぞれの一端か
ら光を入射した場合、上記のような汚損物の付着がない
状態では両棒の周囲が空気となるのため、伝搬光はほぼ
損失なく石英棒及び水晶棒の他端に達する。しかし、゛
検出部３ｅこ上記塩分と共にカオリナイトが付着した場
合、ＮａＣｌとＡｊ２Ｓｉｎ、（ＯＨ）４より小なる屈
折率を持つ石英棒（３ａ）では、付着した塩分及びカオ
リナイトによる光損失を生じる。これに対し、ＮａＣｌ
より大なる且うＡＪ　ｘ　Ｓ　ｉ　Ｏｓ　　（ＯＨ）−
より小なる屈折率を持つ水晶棒（３ｂ）では、カオリナ
イトによる光損失は生ずるが、塩分による光損失は生じ
ない。

要するに、石英棒（３ａ）から得られる透過光強度には
塩分と塵埃の両者による光損失の影響が含まれているが
、水晶棒（３ｂ）から得られる透過光強度には塵埃によ
る光損失の影響しか含まれていない、受光器４ａ、４ｂ
はこれらを電気的出力に変換する。

演算部５は、まず、第２図（ａ）（ｂ）の特性曲線を表
す関係式により、上記電気的出力たる透過光強度の変化
量を、単位面積当りの汚損物付着量に換算する。既に明
らかなように、第２図（ａ）の特性曲線より求められる
汚損物質付着量は、ＮａＣｌＩとＡＪ　ｘ　Ｓ　ｉ　Ｏ
ｓ　　（ＯＨ）　４の混合したものであり、第２図（ｂ
）の特性曲線より求められる汚損物質付着量は、ＡＪ　
２Ｓ　ｉ　Ｏｓ　　（ＯＨ）−のものである。

次いで、演算部５は、上記のようにして求められたＮａ
Ｃｌ及びＡｊ　２ｓｉｏｓ　　（ＯＨ）、を混合したも
のの汚損物付着量と、ＡＮ　２　Ｓ　ｉ　Ｏｓ　’（ＯＨ）　４の汚損物付着
量との差を求める。かくして、ＮａＣｌのみの単位面積
当りの付着量が求められる。

次に、上記検出部３の具体的構成例を示す。

上記光導波路３ａ、３ｂは基本的には、（１）薄膜上に
露出して装着する、（２）１１子表面に接着して設置す
る、或いは（３）碍子表面に設置された治具で固定する
等の構成がとれる。

第３図は、棒状の光導波路３ａ、３ｂの両端をＬ字状の
スタンド形治具８で固定した実施例である。検出部３は
このようなスタンド形治具８を用いないで、測定面（例
えば碍子の表面）に直接接着することもできるが、この
場合の接着剤としては、その屈折率値が第１の光導波路
（ＮａＣオの屈折率値より小なる屈折率値を持つもの）
より小さいものが望ましい。

第４図（ａ）は、光導波路３ａ、３ｂを円状のものとし
て、碍子９の下面のひだの円状溝１０内に設置し、ひだ
内での塩分量を求める構成例を示す。

検出部３の機械的強度を保つために、光導波路３ａ、３
ｂはその周囲をリング形治具８１で固定支持することが
好ましい。

第４図（ｂ）は硝子９の下面に基板１１を設置し、この
基板上に検出部３を設置し、下面全体に付着する塩分量
を求める構成例を示す、光導波路３ａ。

３ｂの長さを変化させることにより測定範囲の拡大を図
ることができ、同図（ｂ）のように光導波路３ａ、３ｂ
を同心円状にすれば、検出部３の設置位置の影響を受け
ないでＩＩ定を行うことできる。

この場合も、検出部３の機械的強度を保つため、光導波
路３ａ、３ｂはその周囲をリング形治具８２で固定支持
することが好ましい。

尚、第３図及び第４図のいずれの構成例においても、治
具８．８１．８２の光導波路と接する面には、光導波路
の屈折率値よりも小さな屈折率値を持つ樹脂（シリコー
ン等）を塗布しておくことが望ましい。

［発明の効果〕以上述べたように、本発明によれば、次のような優れた
効果を発揮する。＼（１）碍子表面等に付着する汚損物質のうち、殻の塵埃
成分を除いた塩分量だけを区別して求めることができる
。

（２）高電磁場環境での測定が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の塩分付着密度検出装置の実施例を示す
構成図、第２図は実験により得られた検出部の透過光損
失変化量と汚損物付着量との関係を示す図、第３図は検
出部の具体的構成例を示す模式図、第４図は検出部の他
の構成例′を示す模式図である。図中、１は光源部、２は光分岐器、３は検出部、３ａは
第１の光導波路、３ｂは第２の光導波路、４は受光部、
４ａ、４ｂは受光器、５は演算部、６は光ファイバ、７
は信号ゲーブル、８．８１゜８２は治具、９は碍子、１
０は清、１１は基板を示す。特許出願人　　日立電線株式会社代理人弁理士　　絹　谷　信　雄（ａ）（ｂ）第２図

Claims

【特許請求の範囲】

１、ＮａＣｌの屈折率値より小なる屈折率値を有する第
１の光導波路と、ＮａＣｌの屈折率値より大なる且つＡ
ｌ＿２ＳｉＯ＿５（ＯＨ）＿４の屈折率より小なる屈折
率値を有する第２の導波路を検出部に有し、上記第１及
び第２の光導波路の一端から入射されて他端から出射す
る透過光を各々受光し、該第１及び第２の光導波路から
生ずる透過光強度の変化量の差から検出部に付着する塩
分の単位面積当たりの塩分量を求めることを特徴とする
塩分付着密度検出装置。