JPH0667109B2 - ガス封入電気機器の故障診断方法およびその装置 - Google Patents

ガス封入電気機器の故障診断方法およびその装置

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JPH0667109B2
JPH0667109B2 JP62074351A JP7435187A JPH0667109B2 JP H0667109 B2 JPH0667109 B2 JP H0667109B2 JP 62074351 A JP62074351 A JP 62074351A JP 7435187 A JP7435187 A JP 7435187A JP H0667109 B2 JPH0667109 B2 JP H0667109B2
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  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は例えばガス絶縁変圧器のように絶縁または冷却
のために機器本体を絶縁ガスと共にタンク内に収納した
ガス封入電気機器の局部加熱等の異常状態を監視する故
障診断方法およびその装置に関するものである。
(従来の技術) 従来、例えば変圧器のような電気機器においては絶縁ま
たは冷却のために機器本体を収納したタンク内に絶縁油
を封入した油入変圧器が主流を成している。しかし油入
変圧器の場合、タンク内において異常加熱を伴う故障が
発生すると絶縁油が引火し爆発や、著しくは絶縁油の外
部飛散により周囲建造物の火災発生等二次的大災害の発
生する恐れがある。特に近年のように電力需要の大幅な
増大、それに伴いこれら電気機器の設置場所確保の困難
性から市街地周辺やビル地下等に変圧器が設置される場
合が多くなってきている。このように設置環境の変化に
より変圧器には火災発生あるいは環境破壊等の恐れのな
いより安全性の高いものが要求されてきている。これら
の要望に応じる為、最近では絶縁油に比べ事故時に火災
発生等の恐れが無く、また油入方式のものに比べより小
形、軽量化した信頼性防災性に優れたガス絶縁変圧器が
採用されるようになってきている。このガス絶縁変圧器
は機器本体を収納したタンク内に絶縁、冷却媒体として
従来の絶縁油に代ってSF6ガスのような不活性、不燃性
の絶縁ガスを封入し絶縁または冷却を行うようにしたも
のである。従って故障発生によりタンク内が異常高温と
なっても火災発生の恐れがなく、周囲環境の悪影響も与
えず市街地やビル地下等の設置に適している。
(発明が解決しようとする問題点) 一方、これら変圧器等の電気機器は電力の安定供給の点
から考えて事故発生による運転停止は絶対に避けなけれ
ばならない問題である。事故による電力供給の停止、即
ち停電は社会、経済等多方面に多大な悪影響を及ぼすこ
とは現在の電力エネルギーの重要性から考えて当然理解
し得るものである。特に変圧器の場合洩れ磁束によりタ
ンクや機器本体を構成する構造部材に渦電流が発生し、
局部的に異常加熱が生じたり、導体接続部の不完全接触
による発熱、あるいは部分放電によって生ずる絶縁劣化
による発熱等数多くの異常発生要因を有しており、これ
らの異常が拡大進展すると前記したごとく大事故に連な
がり電力供給の停止をもたらすものである。しがってこ
れらの電気機器には常に異常の発生を監視し、軽微な故
障前兆段階においてそれを検知し、適切な処理を講じる
ことによって事故発生を未然に防ぐ故障診断技術の導入
が不可欠である。これによって電気機器の信頼性が更に
高まり電力の安定した供給が達成されるわけである。
従来の油入変圧器においては、事故に連ながる前兆段階
としての軽微な局部加熱が発生するとその部位に接触す
る絶縁油が加熱され、その温度が150〜200℃に達すると
絶縁油が熱分解して特定の分解ガスを発生する。この分
解ガスの発生を常時または定期的に監視することによっ
て油入変圧器の故障診断を行うことができる。
一方、近年実用化傾向にある防災性に優れたガス絶縁変
圧器について考えてみると、このガス絶縁変圧器におい
ても油入変圧器と同様にタンク内に封入された絶縁ガス
を常時または定期的に分析することによって故障診断を
行うことが試みられている。しかしながら、ガス絶縁変
圧器の接続媒体として用いられているSF6ガスは無毒性
であり、熱的にも非常に安定しており絶縁媒体としては
最適なガスであるものの、他方異常監視の面から考える
と軽微な局部加熱の発生では熱分解を起こさず、従って
絶縁ガス自体の分析では確実に異常監視を行うことはで
きない。また、このような異常監視手段の有する機能と
してはあらかじめ局部加熱が予測される個所のみ監視だ
けではなく予測し得ない個所の局部加熱の監視も必要で
ある。ガス絶縁変圧器のようなものはあらかじめ十分な
熱的強度、絶縁強度を設計して製作されるものである
が、予測し得ない個所からの故障発生も無視することが
できないばかりか、むしろこのような予測し得ない故障
発生を防止することが信頼性向上に大きく貢献するもの
である。
本発明は以上の点に鑑みて、絶縁性能、冷却性能等の本
来有している性能に何ら影響を与えず、局部加熱等の軽
微な異常状態を監視し、確実に事故発生を未然に防ぐこ
とのできるガス封入電圧機器の故障診断方法及びその装
置を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明は以上の目的を達成するために、機器本体と共に
SF6等の熱的安定性の有る絶縁ガスをタンク内に収納
し、前記タンク内の絶縁ガス中に特定の温度で熱分解反
応を生じるフロンガスのような検出ガスを適宜量混入さ
せ、この検出ガスの熱分解に伴う熱分解生成物を検出す
る手段を設けるようにしたことを特徴とするものであ
る。
(作用) このようにするとタンク内において局部加熱が発生し故
障前兆現象が生じると、絶縁ガス自体は熱分解反応を起
こさないが、絶縁ガスに混入された検出ガスをその熱分
解反応開始温度が前記局部加熱温度と略々一致するよう
にしておくことにより検出ガスが熱分解反応を生じ、こ
れによって生じる熱分解生成物を検出することにより電
気機器の異常を監視することができる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例をガス絶縁変圧器の場合につい
て図面を参照して説明する。第1図において1はタンク
で内部に鉄心2、この鉄心2に巻回された巻線3、及び
前記鉄心2の上、下を締付けるクランプ4a,4b等から成
る機器本体5を収納してる。このタンク1内には機器本
体5と共に絶縁または冷却のためのSF6ガス等の不活
性、不燃性の絶縁ガス6が封入されている。また絶縁ガ
ス6はその絶縁強度を高めるため、例えば4〜5気圧の
高圧で封入され、そのためタンク1は圧力容器として構
成される。7はタンク1の側壁にダクト8a,8b等を介し
て取り付けられた冷却装置で、タンク1内で加熱された
絶縁ガス6をポンプ9によって循環させることにより機
器本体5等の冷却を行っている。10a,10bは巻線3から
のリードを外部へ引き出す口出しブッシングである。本
発明においては前記タンク1に封入された絶縁ガス6中
にこの絶縁ガス6とは異る種類の異常監視のための検出
ガス11を混入させている。この検出ガスとしては例えば
フロン113(CCl2FCClF2)が用いられ、これを絶縁ガス6
中にその絶縁性能、冷却性能に影響を与えない程度、例
えば5PPM程度混入されている。フロン113の特性として
はそれ単独としての熱分解反応開始温度は約300℃程度
であるが、金属、油あるいはその他絶縁物との共存下で
は、熱分解反応開始温度は約200℃以下に低下するとい
う特性を有している。12はタンク1の下部に取り付けら
れた分解ガス監視用のパイプで常時はバルブ13を閉じて
タンク1の密封を保っている。
次に本発明の作用を説明する。変圧器の平常運転時はタ
ンク1内に封入された絶縁ガス6により鉄心2、巻線
3、クランプ4a,4b等の機器本体5及びその他タンク1
内の構造物の絶縁を行うと共に、絶縁ガス6をポンプ9
によって冷却器7に循環させることにより機器本体5の
必要な例を行う。運転に伴い鉄心から洩れ磁束によりタ
ンクや機器本体を構成する構造部材に渦電流が発生した
り、導体接続部の不完全接触による発熱、あるいは絶縁
劣化による発熱等によりタンク1内に局部的に異常加熱
が生じる。この局部加熱が発生し、その温度が事故の発
生に連ながる故障前兆段階の危険な加熱温度、例えば15
0〜200℃程度に達すると絶縁ガス6自体は熱分解反応を
生じないが絶縁ガス6中に混入されたタンク1内を循環
している検出ガス(フロン113)11が熱分解反応を起こ
す。この時の反応は次のようになる。
(1)2CCl2F-CClF2→CCl3F+CClF2-CClF-CClF2 (2)CCl2F-CClF2+RCH2-CH3→RCHCl-CH3+CHClF-CClF2 この熱分解反応は温度が高くなればなる程激しく反応す
るようになりこれにより熱分解生成物である分解ガスを
発生する。従って定期的にパイプ12のバルブ13を開放
し、タンク1内に絶縁ガス6を抽出し、この中に混入さ
れた検出ガス(フロン113)11の熱分解反応に基ずく分
解ガス成分を分析、検出することによりタンク1内に発
生した局部加熱を事故発生に至る前に軽微な故障前兆段
階で検出することができる。これによりその異常状態の
程度に応じて点検や運転切換等の処理を行い事故発生を
未然に防ぐ。この異常監視の感度、即ち局部加熱が何度
まで上昇すれば異常と判断するかは検出ガス(フロン11
3)11の絶縁ガス6中における濃度を変えるか、または
熱分解反応開始温度の異る他の検出ガスを絶縁ガス6中
に混入させればその検出レベルを必要に応じた特定の温
度に設定するが可能である。
第2図は本発明における故障診断方法を実施するため装
置であってタンク1の底部にパイプ12を介してガス検
出、分析機能を備えた監視装置14を取り付けておく。こ
の監視装置14により常時、または定期的に絶縁ガス6を
抽出して分解ガス成分を分析することによりタンク1内
に発生した局部加熱を事故発生に至る前に検出すること
が可能である。
また、本発明の故障診断方法であると絶縁ガス6中に混
入された検出ガス11が絶縁ガス6と共にタンク1内のす
みずみまで循環するので、あらかじめ局部加熱が予測し
得ないような個所に局部加熱が発生してもそれを確実に
検出することができる。しかしながら、更に進んで異常
と判断される局部加熱発生個所をも特定して検出しよう
とするならば本発明の方法に加えて従来より行われてい
る特定温度で物理的、化学的に変化する特殊物質を用い
た手段と併用するようにすればよい。
上記実施例においては一般的なガス絶縁変圧器として絶
縁、冷却の両機能を絶縁ガスに持たせた方式のものにつ
いて述べたが、本発明は絶縁と冷却の機能を夫々別々の
ガスに持たせたセパレート方式のガス絶縁変圧器に実施
することも可能である。更に従来より公知のガス絶縁変
圧器の一つの方式としてSF6ガスに絶縁機能を持たせ、
フロンガスに冷却機能を持たせ、両ガスを同一のタンク
内に混在させるようにした蒸発冷却方式のガス絶縁変圧
器の存在が知られている。
しかしながら、このような蒸発冷却方式のガス絶縁変圧
器と本発明とはその内容は明確に区別がつくものであ
る。即ち前者のものはそのタンク内に封入されたフロン
ガスは機器本体の熱により蒸発し、その際の蒸発潜熱と
して機器本体の熱を奪い冷却するもので、本発明のよう
にフロンガスの熱分解生成物を分析する手段は採られて
おらず、本発明の故障診断の機能は何ら有していない。
一方本発明によるものはタンク1内に封入されたフロン
ガスはその混入量は絶縁ガスに比べ極く少量であり、機
器本体の熱で蒸発し冷却を行うという機能を有していな
い。
なお、上記本発明の一実施例においてはガス封入電気機
器としてガス絶縁変圧器の場合について説明したが、ガ
ス絶縁開閉装置ガス絶縁母線等他のガス絶縁電気機器に
も適用できることはもちろんである。また、絶縁以外の
目的、例えば冷却を主たる目的として絶縁ガスをタンク
内に封入するようにした形式のガス封入電気機器にも本
発明は実施し得るものである。
更に説明は付け加えるならば、本発明において用いられ
る検出ガスとしてはフロン113(CCl2FCClF2)に限定され
ることなく、検出レベルの任意な設定に応じて特定温
度、即ち熱分解反応開始温度の異る他のフロン系ガス、
あるいは他の系統のガスを用いることが可能である。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、機器本体を絶縁ガスと共
にタンク内に収納し、前記タンク内の絶縁ガス中に特定
の温度で熱分解反応を生じる検出ガスを混入し、この検
出ガスの熱分解に伴う熱分解生成物を検出する手段を設
けたので、絶縁性能、冷却性能等の本来有している性能
に何ら影響を与えず、局部加熱等の軽微な異常状態を監
視し、確実に事故発生を未然に防ぐことのできるガス封
入電気機器の故障診断方法及びその装置を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例による故障診断方法を示すガ
ス絶縁変圧器の断面図、第2図は同じく故障診断装置を
示すガス絶縁変圧器の断面図である。 1…タンク、2…鉄心 3…巻線、5…機器本体 6…絶縁ガス、11…検出ガス 12…パイプ、13…バルブ 14…監視装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02H 7/04 C 7509−5G (72)発明者 石岡 康昭 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 追立 俊朗 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−155323(JP,A) 特開 昭54−21551(JP,A) 実開 昭59−111430(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機器本体を絶縁ガスと共にタンク内に収納
    し、前記タンク内の絶縁ガス中にこの絶縁ガスの分解温
    度以下の特定の温度で熱分解反応を生じる検出ガスを混
    入し、この検出ガスの熱分解に伴う熱分解生成物を検出
    することにより異常状態を検出するようにしたガス封入
    電気機器の故障診断方法。
  2. 【請求項2】機器本体を絶縁ガスと共にタンク内に収納
    したガス封入電気機器の故障診断装置において、前記タ
    ンク内の絶縁ガス中にこの絶縁ガスの分解温度以下の特
    定の温度で熱分解反応を生じる検出ガスを混入し、この
    検出ガスの熱分解に伴う熱分解生成物を検出する監視装
    置を設けたことを特徴とするガス封入電気機器の故障診
    断装置。
  3. 【請求項3】ガス封入電気機器がガス絶縁変圧器である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のガス封入
    電気機器の故障診断装置。
JP62074351A 1987-03-30 1987-03-30 ガス封入電気機器の故障診断方法およびその装置 Expired - Fee Related JPH0667109B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE68904669T2 (de) * 1988-03-29 1993-07-08 Toshiba Kawasaki Kk Verfahren zur ueberwachung von ungewoehnlichen anzeichen in gasgefuellten vorrichtung sowie gasgefuellte vorrichtung mit ueberwacher.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5421551A (en) * 1977-07-18 1979-02-17 Mitsubishi Electric Corp Electric machine having defectiveness detection means
JPS58155323A (ja) * 1982-03-12 1983-09-16 Hitachi Ltd 電気機器の局部温度上昇監視装置
JPS59111430U (ja) * 1983-01-17 1984-07-27 株式会社東芝 ガス絶縁電気機器の異常検知器

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