JPH0667111B2 - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a)産業上の利用分野 この発明はＳＦ₆ガスなどの絶縁ガスを使用したガス絶
縁開閉装置（以下ＧＩＳと言う）に関する。

(b)従来の技術 一般に、ＧＩＳは変電所の機器のうち遮断器，断路器，
変流器，計器用変圧器などの変圧器以外の機器を金属容
器に収納し、その収納空間にＳＦ₆ガスなどの絶縁ガス
を封入したものであり、超小型化，高い信頼性および安
全性を実現している。このようなＧＩＳでは極めて微量
なガスであっても外部に漏れると絶縁性能に大きな影響
を及ぼす。そこでガス漏れが生じて絶縁性能が大きく低
下する前にそのガス漏れ状態を発見する予測保全がＧＩ
Ｓの重要な監視項目の１つを考えられている。従来はこ
のガス漏れ監視を人手によって行っていた。すなわち監
視者がガス配管に接続されているガスメーターをチェッ
クし、そのガスメーターから読み取ったガス圧と、適当
な手段によって検出したそのときのガス温度とから所定
の式に基づいて基準温度換算のガス圧を算出し、そのガ
ス圧と初期の充填ガス圧とを比較することにより微量の
ガス漏れがあるかどうかの判定を行っていた。

(c)発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような従来の方法では次のような
欠点があった。

ガス圧をガス配管に接続されているガスメーターによ
って人間が読み取っていたために、ガスメーター自身の
精度の悪さに加えて人間の目の読取誤差があり、正確な
ガス圧を検出することができない。

定期的な（例えば毎日）電力負荷安定時に（例えば午
前５時などの早朝時）監視を行うことは極めて困難なこ
とであり、監視者が継続的に正確な時間帯にそのような
監視を行おうとすれば予備の監視者なども用意しなけれ
ばならず保守管理コストが高くなる問題がある。

この発明の目的は人手による直接の監視を必要とせず、
定期的に極めて正確に基準温度換算のガス圧を検出する
ことができ、かつ微量のガス漏れを正確に発見できるガ
ス絶縁開閉装置を提供することにある。

(d)課題を解決するための手段 この発明は、 容器内のガス圧を検出するガス圧力センサと、 容器外壁に設置された温度センサと、 初期充填ガス圧を記憶する記憶手段と、 電力負荷および周囲温度が安定しガス温度が平衡する一
定の時刻に起動信号を出力する時計装置と、 前記時計装置から起動信号が出力された時に前記ガス圧
力センサで検出したガス圧および前記温度センサで検出
した温度に基づいて基準温度に換算したガス圧を算出す
る手段と、 前記基準温度に換算したガス圧と前記記憶手段に予め記
憶さている初期充填ガス圧とを比較することによりガス
漏れを判定するガス漏れ判定手段と、 を設けたことを特徴とする。

第１図はこの発明の構成図である。

ＧＩＳ容器１はＡ〜Ｄの４つのガス区画に分けられ、各
ガス区画にはガス遮断器，断路器，接地装置などのエレ
メントが収納されている。容器１がこのように複数のガ
ス区画に分けられるのは保守を容易にするためである。
各ガス区画Ａ〜Ｄは３つの絶縁スペーサ２によって空間
的に隔離されている。各ガス区画Ａ〜Ｄにはバルブ３を
通じてガス充排気部４が接続されている。各ガス充排気
部４にはガス区画Ａ〜Ｄのガス圧を検出するガス圧力セ
ンサＳ１〜Ｓ４が接続されている。また、容器１の外壁
にはガス温度センサＳＴが設けられている。

前記ガス圧力センサＳ１〜Ｓ４からの信号は通信ケーブ
ルを介してアンプ５に入力され、ここで適当なレベルに
増幅される。マルチプレクサＭＰＸは各アンプの出力信
号を順次取り込み、基準温度（２０℃）に換算してガス
圧を算出する基準温度換算ガス圧算出手段６に供給す
る。この基準温度換算ガス圧算出手段６にはさらに前記
温度センサＳＴの信号をアンプ５で増幅した信号が入力
する。さらに時計７からは、電力負荷および周囲温度が
安定し、ガス温度が平衡する一定の時刻（例えば午前５
時）に、起動信号が入力する。基準温度に換算したガス
圧Ｐ₂₀はガス漏れ判定手段を構成するコンパレータ８の
非反転入力端子に導かれる。このコンパレータ８の反転
入力端子には初期充填ガス圧ＥＰが基準値として入力し
ている。コンパレータ８は上記ガス圧Ｐ₂₀と初期充填ガ
ス圧ＥＰとを比較し、前者が後者を下回ったときに出力
を“Ｈ”に設定する。警報回路９はこの“Ｈ”信号を受
けると、そのときにマルチプレクサＭＰＸが選択してい
るガス区画をガス漏れの発生したガス区画として警報す
る。

(e)作用 以上の構成において、時計７は毎日、電力負荷および周
囲温度が安定し且つガス温度が平衡する一定の時刻にな
ると基準温度換算ガス圧算出手段６に対して起動信号を
出力する。この時刻としては例えば早朝の５時をあげる
ことができる。しかもこの早朝の時間帯では、ＧＩＳ容
器１が屋外に配置されている場合には日射を受けること
がない。すなわちこの早朝時間帯には容器外壁温度と容
器内のガス温度が同じ温度とみなすことができる。した
がって午前５時等の上記一定の時刻では容器内のガスの
状態が毎日同じ状態でありかつ外壁温度もガス温度に略
等しいために一日のうちで最も正確なガス温度を検出す
ることができる。

基準温度換算ガス圧算出手段６では Ｐ₂₀＝Ｐ_T＋0.005Ｐ_CONT（20−Ｔ）・・・(1) Ｐ₂₀：20℃換算の圧力（kgf/cm²） Ｐ_T：現在温度Ｔ時の圧力（kgf/cm²） Ｐ_cont：当該ガス区画の定格圧力（kgf/cm²） Ｔ：現在温度（℃） の演算を行う。この(1)式は２０℃を基準温度としてそ
の基準温度における換算ガス圧を算出する式である。一
般にガス圧とガス温度の関係はＢ_eattie−Ｄ_rydgemanの
式で表され、 Ｐ＝｛ＲＴ（Ｖ＋Ｂ）｝／Ｖ²−Ａ／Ｖ² Ａ：15.78(1-0.1062V)^-1 Ｂ：0.366(1-0.1236V)^-1 Ｐ：圧力（atm.abs） Ｖ：モル容積（1/mole） Ｔ：温度（°Ｋ） Ｒ：0.08207(1-atm/mole°Ｋ） の関係式となる。そして一般のＧＩＳでは容器内のＳＦ
₆ガスの定格ガス圧が４kgf/cm²〜６kgf/cm²の範囲に設
定されるために、Ｐ₂₀を求める補正近似式は上記(1)式
となる。

早朝の５時等の上記一定の時刻になると上記基準温度換
算ガス圧算出手段６はそのときのガス温度とガス区画毎
のガス圧を取り込み、上記(1)式を演算してガス区画毎
に基準温度換算ガス圧Ｐ₂₀を算出する。そしてそのガス
圧Ｐ₂₀は予め設定されている初期充填ガス圧ＥＰとコン
パレータ８によって比較され、Ｐ₂₀がＥＰを下回った場
合に警報回路９に対して警報信号である“Ｈ”を出力す
る。

以上の動作によって常に上記一定の時刻に上記(1)式の
演算が行われ２０℃換算の正確なガス圧が算出されるた
めに微量のガス漏れがあってもその状態を的確に検出す
ることができる。

(f)実施例 第２図はこの発明の実施例のＧＩＳの概略側面図を示し
ている。このＧＩＳではガス区画がＡ〜Ｆの６区画に絶
縁スペーサ２によって分けられている。各ガス区画は独
立にガス充排気部（図示せず）に接続され、ガス遮断器
などのエレメントを収納する。本実施例ではＡ区画にガ
ス遮断器（ＧＣＢ）が収納され、Ｂ区画に断路器（Ｄ
Ｓ）およひ接地開閉器（ＥＳＷ）が収納される。また、
Ｃ〜Ｄ区画にはそれぞれ断路器（ＤＳ）が収納され、Ｆ
区画にはケーブル接続部（ＣＨｄ）が収納される。各ガ
ス区画Ａ〜Ｆと接続されているガス充排気部に連結され
ているガス圧力センサＳとを含み、各ガス圧力センサは
それぞれのガス区画の圧力を個別に検出できるようにな
っている（第１図参照）。またＧＩＳ容器の外壁には温
度センサＳＴが取り付けられている。後述するようにこ
の温度センサＳＴによるガス温度検出は毎日の午前５時
に行われるために、センサ取付位置が容器外壁であって
も、しかも外壁のどの位置であっても略正確にガス温度
の検出を行うことができる。

第３図はＧＩＳ制御部のブロック図を示している。本実
施例の制御部はマイクロコンピュータシステムで構成さ
れている。合計６個のガス圧力センサＳ１〜Ｓ６はそれ
ぞれガス区画Ａ〜Ｆのガス圧を検出する。また、温度セ
ンサＳＴは容器１内のガス温度を検出する。それらの出
力はアンプ５に入力されマルチプレクサ７で順次選択さ
れながらＡ／Ｄ変換器８を通じてＣＰＵ９に渡される。
ＳＰＵ９には、システムおよひアプリケーションプログ
ラムが記憶されるＲＯＭ１０と、ガス圧力センサや温度
センサで検出した圧力データ，温度データを記憶する領
域および初期充填ガス圧を記憶する領域を含むＲＡＭ１
１と、毎日の午前５時にタイマ割り込みを発生するタイ
マ１２と、接点出力回路１３と、操作パネルインターフ
ェイス１４および上記Ａ／Ｄ変換器８が内部バスで接続
されている。接点出力回路１３は微量なガス漏れを検出
したとき警報信号を出力する。また、操作パネルインタ
ーフェイス１４には表示器１６および入力キー１７を含
む操作パネル１５が接続され、キー入力された初期充填
ガス圧をＣＰＵ９に渡したり、ガス漏れ発生に係るガス
区画符号（Ａ〜Ｆ）を表示するための信号を操作パネル
１５に対して出力する。

次に本実施例の動作を第４図を参照して説明する。第４
図は監視モードにおけるＣＰＵ９の動作を示すフローチ
ャートである。

システムが監視モードにあるとき午前５時になるとタイ
マ１２から割り込みが発生し、ｎ１以下の動作が開始さ
れる。最初にｎ１でセンサカウンタｎを１に設定し、ｎ
２で圧力データＰ_Tを取り込む。さらにｎ３で温度デー
タＴを取り込む。そしてそれらの２つのデータに基づい
てｎ４で上記(1)式を演算し、２０℃に換算した基準温
度換算ガス圧Ｐ₂₀を算出する。そしてｎ５でそのガス圧
Ｐ₂₀と予めメモリに記憶されている初期充填ガス圧ＥＰ
とを比較し、その差が予め設定されたΔＰ以上であれば
そのときのセンサカウンタで選択しているガス区画をガ
ス漏れ区画として表示する（ｎ６）。ΔＰはセンサの検
出誤差や上記(1)式の演算式の誤差を考慮して適当な大
きさに予め設定される。センサカウンタが６をカウント
するまで、すなわち全てのガス区画に対してｎ２〜ｎ５
の動作を行い、ｎ６においてガス漏れの検出されたガス
区画を全て表示する。ｎ６でガス漏れ区画が表示される
ときには同時に図外の警報回路も駆動されて外部に対し
てガス漏れ状態が報知される。

上記の動作によってＧＩＳ内部の各ガス区画のガス漏れ
を正確に監視することができる。

なお本実施例では、電力負荷および周囲温度が安定しガ
ス温度が平衡する一定の時刻として午前５時を設定して
いるが、もちろんこの時刻でなくても電力負荷が安定
し、且つ周囲温度が安定している時刻であれば何時であ
っても良い。

(g)発明の効果 以上のようにこの発明によれば、ガス漏れを検出するた
めのデータとして使用されるガス圧がガス圧力センサに
よって検出されるために、従来のようなガスメーターを
人間の目で見てガス圧を知る方式に比べて非常に正確で
あり、しかもガス容器外壁に単なる温度センサを設置す
るだけで、実質的に容器内のガス温度を検出することが
でき、さらに、時計装置により毎日同じ状態で自動的に
電力負荷および周囲温度が安定しガス温度が平衡する時
間帯にガス圧およびガス温度が検出されてガス漏れ判定
が行われるために、常に極めて精度の高いガス漏れ判定
を行うことができる。したがって極めて微量なガス漏れ
があった場合でもその状態を判定でき、かつ監視者の負
担を軽減できることから保全コストを低下する利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るＧＩＳの構成図を示している。
また、第２図はこの発明の実施例であるＧＩＳの概略側
面図を示し、第３図は同実施例の制御部の構成図、第４
図は同実施例でのＣＰＵの動作を示すフローチャートで
ある。 １……ＧＩＳ容器、 Ｓ１〜Ｓ４……ガス圧力センサ、 ＳＴ……温度センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 正也 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (72)発明者 芝原 和人 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−122775（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−225116（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−291828（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−87743（ＪＰ，Ａ) 特公 昭44−7896（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器内のガス圧を検出するガス圧力センサ
   と、 容器外壁に設置された温度センサと、 初期充填ガス圧を記憶する記憶手段と、 電力負荷および周囲温度が安定しガス温度が平衡する一
   定の時刻に起動信号を出力する時計装置と、 前記時計装置から起動信号が出力された時に前記ガス圧
   力センサで検出したガス圧および前記温度センサで検出
   した温度に基づいて基準温度に換算したガス圧を算出す
   る手段と、 前記基準温度に換算したガス圧と前記記憶手段に予め記
   憶さている初期充填ガス圧とを比較することによりガス
   漏れを判定するガス漏れ判定手段と、 を設けたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。