JPH0573578U - ガス絶縁電気機器用異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】外乱ノイズを除去して、ガス絶縁電気機器の異
常を的確に検出できるようにする。 【構成】ガス絶縁電気機器の容器に振動を検出する第１
のセンサ１１を取付ける。ガス絶縁電気機器の容器に対
して振動的に絶縁した状態で容器の近傍にノイズ振動監
視用の受振部材１０を配置する。受振部材１０に振動を
検出する第２のセンサ１２を取付ける。第１のセンサ１
１の出力が含むノイズ信号を第２のセンサ１２が検出し
たノイズ信号により打ち消して、第１のセンサの出力か
ら電気機器で生じた振動による検出信号を抽出する信号
処理回路２０を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ガス絶縁開閉装置等のガス絶縁電気機器の異常を検出する異常検出 装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ガス絶縁電気機器の異常を検出する装置として、振動を電気的に検出する振動 センサや振動加速度センサを容器に取付けて、該センサにより容器内で生じた機 械振動や超音波振動を検出することにより、電機機器内で生じている異常を検出 するようにしたものがある。

【０００３】 図６及び図７はその一例を示したもので、これらの図において１はガス絶縁開 閉装置の管状の金属容器、２は容器１内に収納された母線導体である。容器１の 両端には図示しない絶縁スペーサが取付けられ、該絶縁スペーサにより導体２の 両端が支持されている。容器１内にはＳＦ₆ ガスが所定の圧力で封入されている 。容器１の外面に、圧電センサ等からなる振動加速度センサ３が取付けられ、セ ンサ３の出力が増幅器４に入力されている。センサ３及び増幅器４により異常検 出装置が構成されている。

【０００４】 図６及び図７に示した例において、例えば容器１内に金属異物５が存在したと すると、該異物は導体２と金属容器１との間の交番電界による静電力を受けて、 跳躍運動や上下運動等の複雑な運動をする。このとき異物は容器内面に落下して 容器に衝撃を与えたり、容器とこすり合ったりして容器を振動させるため、セン サ３はこの振動を検出し、所定の検出出力を発生する。

【０００５】 図８はセンサ３の検出信号出力の波形の一例を示したもので、同図においてＳ ，Ｓ´は容器の内部で生じた金属異物の振動の検出波形を示している。増幅器４ の出力からこれらの検出波形Ｓ，Ｓ´を検出できれば、容器内に異常が生じてい ることを検知することができるため、いわゆる予測保全を図ることができ、電気 機器の事故を未然に防ぐことができる。その他容器１内で絶縁破壊が生じてコロ ナ放電が生じている場合にも、センサ３により容器に伝わるコロナ音を検出する ことにより、同様に異常を検知することができる。

【０００６】 またガス絶縁電気機器においては、各部を締め付けているボルト（例えば容器 と絶縁スペーサとを締結しているボルト）の緩み等によっても振動が生じること が明らかになっており、更に内部にチューリップコンタクトが設けられている場 合には、該コンタクトが過熱したときに、コンタクト導体の熱膨張により生じる 変位により摩擦音が生じ、その振動が容器に伝達されることが知られている。更 に、絶縁スペーサに亀裂が生じたときには、該亀裂が生じる際に生じた振動が容 器に伝達されることになる。したがって電気機器の容器に生じる振動を検出する ことにより、金属異物の存在やコロナ放電の発生を検出できる外、ボルトの緩み 、コンタクトの過熱、絶縁スペーサの亀裂の発生等の、振動の発生を伴う種々の 異常を検出することが可能である。

【０００７】 ところが電気機器の容器は、雨や風にさらされていたり、設置面から伝達して くる振動を受けたりするため、センサの検出信号には、外乱ノイズ振動Ｎが含ま れることがある。従来の検出装置では、この外乱ノイズ振動を電気機器の異常に より生じた振動と区別することができなかったため、機器の異常状態の有無につ いて判定を誤るおそれがあった。

【０００８】 本考案の目的は、外乱ノイズを除去して機器の異常を的確に検出し得るように したガス絶縁電気機器用異常検出装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

ガス絶縁電気機器の容器に生じる振動を検出することにより該電気機器の異常 を検出するガス絶縁電気機器用異常検出装置かかわるもので、本考案においては 、ガス絶縁電気機器の容器に取付けられて該容器に生じる振動を検出する第１の センサと、ガス絶縁電気機器の容器に対して振動的に絶縁された状態で容器の近 傍に配置されたノイズ振動監視用受振部材と、この受振部材に取付けられて該受 振部材に伝わる振動を検出する第２のセンサと、第１のセンサの出力に含まれる ノイズ信号を第２のセンサが検出したノイズ信号により打ち消して、第１のセン サの出力から電気機器で生じた振動による検出信号を抽出する信号処理回路とを 設けた。

【００１０】 上記信号処理回路はまた、第２のセンサが所定のレベル以上の検出信号を出力 している間第１のセンサの出力を消去することにより第１のセンサの出力から電 気機器で生じた振動による検出信号を抽出するように構成してもよい。

【００１１】 振動を検出する場合、振動により生じる変位を検出する場合と、振動の速度（ 変位の時間微分）を検出する場合と、振動の加速度（速度の時間微分）を検出す る場合とがあるが、本考案における振動の検出は、これらの内のいずれによって もよい。

【００１２】

【作用】

上記のように構成すると、ガス絶縁電気機器の容器に外部から伝達されるノイ ズ振動を除去して、電気機器で生じた振動のみを抽出できるため、電気機器で生 じた異常、例えば、金属異物の存在、コロナ放電の発生、ボルトの緩み、チュー リップコンタクトの過熱、絶縁スペーサの亀裂等を的確に検出することができ、 ガス絶縁電気機器の予測保全を的確に図ることができる。

【００１３】

【実施例】

図１はガス絶縁開閉装置に本考案を適用した実施例を示したもので、同図にお いて１はガス絶縁開閉装置の管状の金属容器、２は容器１内に収納された母線導 体である。導体２は容器１の両端に取付けられた図示しない絶縁スペーサにより 支持され、容器１内にはＳＦ₆ ガスが所定の圧力で封入されている。

【００１４】 １０はノイズ振動監視用受振部材で、この実施例では受振部材１０が円筒状に 形成されている。受振部材１０の内径は、容器１の外径よりも大きく設定されて いて、該受振部材が容器１の外側に該容器と同心的に配置され、受振部材１０と 容器１との間には両者間を振動的に絶縁する振動吸収部材が挿入されている。振 動吸収部材としては、ゴム、多孔質材、エアクッション等、任意のものを用いる ことができる。

【００１５】 容器１の外面には、第１のセンサ１１が取付けられ、受振部材１０の外面には 第２のセンサ１２が取付けられている。第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２ を外乱ノイズに対して同一の条件下に置くため（第１のセンサが検出する外乱ノ イズと第２のセンサが検出する外乱ノイズとを同一にするため）、第１のセンサ １１及び第２のセンサ１２はできるだけ接近させて配置するのが好ましい。

【００１６】 第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２は機械音響的振動に応答して振動の変 位または加速度を検出する電気信号を出力するもの（ＡＥセンサ、マイクロホン 等）であればよく、動電形、圧電形等任意の形式のものを用いることができる。 また第１のセンサ及び第２のセンサは、必ずしも同一形式のものを用いる必要は なく、両者に異なる形式のセンサを用いることもできるが、第１のセンサは容器 の内部で生じる微弱な振動を検出するものであるため、ＡＥセンサのような高感 度のものを用いるのが好ましい。第２のセンサは外乱ノイズを検出すればよいた め、マイクロホン等であってもよい。

【００１７】 第１のセンサ１１の出力及び第２のセンサ１２の出力はそれぞれ増幅器１３及 び１４を通して検波器１５及び１６に入力され、検波器１５及び１６の出力が差 動増幅器１７に入力されている。差動増幅器１７の出力端にダイオード１８を介 して出力抵抗１９が接続され、出力抵抗１９の両端に検出出力Ｖs が得られるよ うになっている。この例では、増幅器１３，１４と、検波器１５，１６と、差動 増幅器１７とダイオード１８と抵抗１９とにより、信号処理回路２０が構成され ている。

【００１８】 上記の実施例において、容器１内に金属異物の存在等の異常があると、第１の センサ１１は図２（Ａ）に示すように、検出信号Ｓ1 ，Ｓ2 を出力する。またこ のとき第１のセンサ１１が外乱ノイズ振動を検出していると、該センサの出力に ノイズ信号Ｎが含まれる。

【００１９】 一方第２のセンサ１２は、容器１内の振動は検出しないため、外乱ノイズ振動 を検出して図２（Ｂ）に示すようにノイズ信号Ｎ´を出力する。

【００２０】 第１及び第２のセンサからそれぞれ得られる検出信号はそれぞれ増幅器１３及 び１４により増幅されて検波器１５及び１６に入力される。検波器１５は増幅器 １３により増幅された検出信号をエンベロープ（包絡線）検波して、図２（Ｃ） に示すように信号Ｓ1 ，Ｓ2 に相当する異常検出信号Ｖs1，Ｖs2とノイズＮに相 当するノイズ信号Ｖn とを出力する。また検波器１６は増幅器１４により増幅さ れた検出信号をエンベロープ検波して図２（Ｄ）に示すように、ノイズＮ´に相 当するノイズ信号Ｖn ´を出力する。差動増幅器１７はこれら検波器１５及び１ ６から得られる信号の差信号を増幅する。本実施例では増幅器１４のゲインが増 幅器１３のゲインよりも大きく設定されているため、差動増幅器１７の出力は、 図２（Ｅ）に示すように、ノイズ信号Ｖn ´−Ｖn に相当する負極性信号Ｖn ″ を含む波形となる。ダイオード１８は、差動増幅器１７の出力信号のうち、正極 性の信号のみを通過させるため、抵抗１９の両端に、図２（Ｆ）に示すように、 異常検出信号Ｖs1及びＶs2のみを含む検出出力を得ることができる。

【００２１】 上記のように、外乱ノイズを検出する第２のセンサの出力を増幅する増幅器１ ６のゲインを、容器内の異常を検出する第１のセンサの出力を増幅する増幅器１ ５のゲインよりも大きく設定して、第１のセンサの検出信号の検波出力と第２の センサの検出信号の検波出力との差をとるようにすると、異常検出信号Ｖs1，Ｖ s2とノイズ信号Ｖn ″とを異なる極性で含む信号を得ることができるため、ダイ オードによりノイズ信号Ｖn ″を確実に除去して、異常検出信号のみを取出すこ とができる。

【００２２】 上記の実施例において、ノイズ振動監視用受振部材１０は、外乱ノイズを第２ のセンサに感度良く伝達し得るものであれば良いが、検出しようとする外乱ノイ ズに対して十分に音響インピーダンスが低い材料により形成してできるだけ小形 に構成することが好ましい。

【００２３】 上記の実施例では、ノイズ振動監視用受振部材１０を管状に形成したが、同受 振部材は必ずしも管状でなくても良く、例えば図３に示すように、受振部材１０ ´を円板状（板の輪郭形状は任意）に形成して、該受振部材１０´を振動吸収材 ２１を介して、容器１に支持するようにしても良い。

【００２４】 また上記の実施例では、第１のセンサの検出出力の検波出力と第２のセンサの 検波出力との差を取ることにより、外乱ノイズ信号を消去するように信号処理回 路を構成したが、この信号処理回路の構成は上記実施例のものに限定されない。 例えば図４に示すように、第２のセンサ１２の出力を基準レベルと比較する比 較器２０Ａと、比較器２０Ａの出力により制御されて、第２のセンサ１２の出力 が基準レベルを超えている期間パルス信号Ｖp を出力するパルス発生器２０Ｂと 、パルス発生器２０Ｂがパルス信号Ｖp を発生していない期間導通して第１のセ ンサ１１の検出出力を通過させ、パルス信号Ｖp が発生している期間遮断して第 １のセンサの出力の通過を阻止するスイッチ素子２０Ｃとにより信号処理回路２ ０´を構成することもできる。

【００２５】 ここで第１のセンサ１１の出力が図５（Ａ）に示すように、異常を示す信号Ｓ 1 及びＳ2 と外乱ノイズ信号Ｎとを含んでいるものとし、第２のセンサ１２の出 力が図５（Ｂ）に示すように外乱ノイズ信号Ｎ´を含んでいるとすると、パルス 発生器２０Ｂはノイズ信号Ｎ´が発生している期間パルス信号Ｖp を出力する。 スイッチ素子２０Ｃは、このパルス信号Ｖp が発生している期間、第１のセンサ の出力の通過を阻止するため、スイッチ素子２０Ｃの出力側には図５（Ｄ）に示 すように異常検出信号Ｖs1，Ｖs2のみが得られる。

【００２６】 上記の各実施例においては、第２のセンサによりガス絶縁電気機器の設置ベー ス側から伝達されるノイズを感度良く検出するようにするために、ノイズ振動監 視用受振部材１０または１０´を適宜の振動伝達部材を介して設置ベースに結合 するようにすることもできる。

【００２７】 上記の各実施例では、ノイズ振動監視用受振部材１０，１０´をガス絶縁電気 機器の容器に対して支持するようにしたが、同受振部材を容器を支持する設置ベ ースに対して適宜の支持手段により支持して、該受振部材を容器に近接配置する 構成をとってもよい。この場合、受振部材と容器間に空隙を介在させておけば、 両者間に振動吸収材を配設することなく、両者を振動的に絶縁することができる 。またこのように構成すると、大気中を伝わってくる外乱ノイズだけでなく、設 置ベース側から伝達される外乱ノイズをも第２のセンサにより検出して、該ノイ ズの消去を行わせることができる。

【００２８】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、ガス絶縁電気機器の容器に外部から伝達され るノイズ振動を除去して、電気機器で生じた振動のみを抽出できるようにしたた め、電気機器で生じた異常を的確に検出することができ、ガス絶縁電気機器の予 測保全を的確に図ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の構成を概略的に示した構成図
である。

【図２】（Ａ）ないし（Ｆ）は図１の実施例の動作を説
明するための信号波形図である。

【図３】本考案の他の実施例の要部を概略的に示した斜
視図である。

【図４】本考案で用いる信号処理回路の変形例を示した
ブロック図である。

【図５】（Ａ）ないし（Ｄ）は図４の信号処理回路の動
作を説明するための信号波形図である。

【図６】従来の異常検出装置の構成を概略的に示した構
成図である。

【図７】図６の側面図である。

【図８】図６及び図７に示した従来の検出装置から得ら
れる検出信号の一例を示した波形図である。

【符号の説明】

１ ガス絶縁電気機器の容器 ２ 導体 １０，１０´ ノイズ信号監視用受振部材 １１ 第１のセンサ １２ 第２のセンサ １３，１４ 増幅器 １５，１６ 検波器 １７ 差動増幅器 １８ ダイオード ２０，２０´ 信号処理回路 ２０Ａ 比較器 ２０Ｂ パルス発生器 ２０Ｃ スイッチ素子

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス絶縁電気機器の容器に生じる振動を検
   出することにより該電機機器の異常を検出するガス絶縁
   電気機器用異常検出装置において、 前記ガス絶縁電気機器の容器に取付けられて該容器に生
   じる振動を検出する第１のセンサと、 前記ガス絶縁電気機器の容器に対して振動的に絶縁され
   た状態で前記容器の近傍に配置されたノイズ振動監視用
   受振部材と、 前記受振部材に取付けられて該受振部材に伝わる振動を
   検出する第２のセンサと、 前記第１のセンサの出力に含まれるノイズ信号を前記第
   ２のセンサが検出したノイズ信号により打ち消して、第
   １のセンサの出力から前記電機機器で生じた振動による
   検出信号を抽出する信号処理回路とを具備したことを特
   徴とするガス絶縁電気機器用異常検出装置。
2. 【請求項２】ガス絶縁電気機器の容器に生じる振動を検
   出することにより該電機機器の異常を検出するガス絶縁
   電気機器用異常検出装置において、 前記ガス絶縁電気機器の容器に取付けられて該容器に生
   じる振動を検出する第１のセンサと、 前記ガス絶縁電気機器の容器に対して振動的に絶縁され
   た状態で前記容器の近傍に配置されたノイズ振動監視用
   受振部材と、 前記受振部材に取付けられて該受振部材に伝わる振動を
   検出する第２のセンサと、 前記第２のセンサが所定のレベル以上の検出信号を出力
   している間第１のセンサの出力を消去することにより前
   記第１のセンサの出力から前記電機機器で生じた振動に
   よる検出信号を抽出する信号処理回路とを具備したこと
   を特徴とするガス絶縁電気機器用異常検出装置。