JPH1019879A

JPH1019879A - 油入電気機器診断方法及びこれの携帯用診断器

Info

Publication number: JPH1019879A
Application number: JP16808296A
Authority: JP
Inventors: Fusao Negishi; 房雄根岸; Munetake Tsubota; 宗武坪田; Hiroaki Ujiie; 浩明氏家; Teruo Muramatsu; 輝夫村松; Hiroaki Honma; 弘明本間
Original assignee: KOUMIYOU RIKAGAKU KOGYO KK; YUKA IND KK; Tohoku Electric Power Co Inc
Current assignee: KOUMIYOU RIKAGAKU KOGYO KK; YUKA IND KK; Tohoku Electric Power Co Inc
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-23
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: JP3652792B2

Abstract

(57)【要約】【課題】油中抽出ガスを各成分ガスに分離をすること
なく、測定時間が短くて済み、操作も習熟を必要とせず
に、緊急時に対応が容易な油入電気機器診断方法及びこ
れの携帯用診断器を提供する。【解決手段】油入電気機器２より採取した絶縁油３か
ら油中ガスを抽出し、抽出ガスに混在する妨害ガスを除
去剤の存在下で除去した後、この油中ガスを亜硫酸パラ
ジウムカリウム溶液を含有する充填剤６をつめた所定長
さの検知管７に通し、検知管７内の充填剤６の変色長さ
と油中ガスに含まれるアセチレンガス量との相関性によ
り、油入電気機器の異常を診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油入電気機器の診
断方法およびそれに用いる診断器に関するものであっ
て、より詳しくは、油入電気機器の絶縁油に溶解するア
セチレンガスの濃度を診断指標とし、一酸化炭素を除去
した抽出ガスをアセチレン検知の充填剤をつめた検知器
に通し、抽出ガスに含まれるアセチレンガス量と、その
充填剤の変色長さとの相関性により、油中アセチレン濃
度を測定してその値から機器の異常を診断する油入電気
機器診断方法及びこれの携帯用診断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】変圧器、整流器、コンデンサー、ケーブ
ルなどの油入電気機器内部で局部過熱や放電などの異常
現象が発生すると、絶縁油、油浸紙などが熱分解され、
絶縁油は、水素、メタン、エタン、エチレン、アセチレ
ンなどの可燃性ガス、油浸紙は、一酸化炭素、二酸化炭
素などの熱分解ガスを発生し、これらは絶縁油中に溶解
する。また、空気中の酸素、窒素は機器設置時に絶縁油
に溶解している。したがって、絶縁油に溶解しているガ
スの組成分析により、油入電気機器内部の異常診断が可
能となり、これを利用した保守管理が広く行われてい
る。

【０００３】最近、絶縁油に溶存しているガスの組成と
異常現象との関係が明確に究明されつつある。例えば、
局部加熱による絶縁油の熱分解で発生する可燃性ガス
は、２００℃ないし３００℃の比較的低温では、水素、
メタンが多く、４００℃ないし６００℃の比較的高温で
は、それらのガスの他にエチレンが多くなることが判明
している。なお、水素、メタン、エタン、エチレン、一
酸化炭素、二酸化炭素は、局部過熱による場合以外に絶
縁油および油浸紙の長期使用によっても自然的に発生す
ることも知られている。

【０００４】放電は、高エネルギー放電のアーク放電
と、低エネルギー放電の部分放電とがある。アーク放電
による絶縁油の熱分解で発生する可燃性ガスは、アセチ
レン、水素が多く、エチレン、メタンも比較的多い。部
分放電は、アーク放電に比較してアセチレン、エチレン
が比較的少ない。

【０００５】したがって、油入電気機器内で放電が発生
すれば、絶縁油中にアセチレンが発生し、油中アセチレ
ン濃度が高ければ高エネルギー放電のアーク放電であ
り、低ければ低エネルギー放電の部分放電であると推定
することができる。しかしながら、水素、メタン、エタ
ン、エチレン、一酸化炭素、二酸化炭素は、局部過熱に
よる場合以外に、絶縁油および油浸紙の長期使用によっ
ても発生することが知られているが、アセチレンはほと
んど発生しないから、油中アセチレン濃度により油入電
気機器が受けた異常現象の種類、規模をも推定すること
が出来、電気式継電器が作動し運転停止した油入電気機
器の運転再開の決め手とすることが出来る。このため、
最近油中アセチレン濃度を診断指標とする油入電気機器
の診断が特に注目されている。

【０００６】従来の携帯用油入電気機器診断器として
は、油入電気機器から採取した絶縁油からバブリング抽
出により油中ガスを抽出し、その抽出ガスをガスクロマ
トグラフィーを利用して各成分ガスに分離し、定電位電
解式センサにより、油中アセチレン濃度を約１５分ほど
で測定することが出来るものも知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】その他従来の携帯用油
入電気機器診断器では、アセチレン以外に、水素、メタ
ン、エチレン、一酸化炭素、二酸化炭素などを測定する
ことが出来るものもあるが、それらは油中ガスをガス抽
出し、その抽出ガスをガスクロマトグラフィーなどによ
り各成分ガスに分離する手法を取り入れている装置が多
い。しかも操作手順として、標準混合ガスによる校正、
標準試料油中のガス抽出、抽出ガスの測定、その値を基
にした検量線の作成等があり、一般的に分析対象ガスの
種類が多いほど、分析準備、分析に多くの時間を必要と
する。また、その操作も習熟を必要とするばかりでな
く、緊急時に対応出来ないことがあり、さらに分析対象
ガスが多いほど価格も高価となる。

【０００８】そこで、本発明の目的は、油中から抽出し
た抽出ガスを各成分ガスに分離する必要がなく、短時間
で測定ができ、その操作も習熟を必要とせず、かつ緊急
時に対応が容易な油入電気機器診断方法及びこれの携帯
用診断器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の油入電気機器診
断方法及びこれの携帯用診断器は、上記目的を解決する
ために提案されたものであって、油中アセチレン濃度を
測定するにあたり、アセチレンと亜硫酸パラジウムカリ
ウムとの特異的な化学反応を利用する点に重大な技術的
特徴があり、下記の構成からなることを特徴とするもの
である。

【００１０】すなわち、本発明によれば、油入電気機器
から採取した絶縁油に溶解するアセチレン濃度を診断指
標とする油入電気機器診断方法であって、前記採取した
所定量の絶縁油から油中ガスを抽出し、該抽出ガスに混
在する一酸化炭素を除去カラムにて除去した後、亜硫酸
パラジウムカリウムを検知試薬とするガス検知管に該抽
出ガスを通気することにより抽出ガス中のアセチレンに
より検知管を変色させ、変色長さと抽出ガスに含まれる
アセチレンガス量との相関性により、油中アセチレン濃
度を測定することを特徴とする油入電気機器診断方法が
提供される。

【００１１】この方法によれば、絶縁油からの抽出ガ
ス、すなわち、水素、メタン、エタン、エチレン、アセ
チレン、一酸化炭素、二酸化炭素等の混合ガスから、ま
ず一酸化炭素除去カラムに通すことにより一酸化炭素を
除去し、水素、メタン、エタン、エチレン、アセチレ
ン、二酸化炭素等の混合ガスとし、これを亜硫酸パラジ
ウムカリウムを検知試薬とする検知管に通気する。亜硫
酸パラジウムカリウムを検知剤とする検知管は、一酸化
炭素、アセチレンには高感度であるが、メタン、エタ
ン、二酸化炭素には着色せず、水素、エチレンには感度
が低いため、絶縁油からの抽出ガスに含まれる程度の濃
度では着色せず、一酸化炭素除去カラムを通した絶縁油
からの抽出ガスからはアセチレンを選択的に検知でき
る。したがって、抽出ガスを各成分ごとに分離する必要
がなく、測定時間も短くて済み、その操作も習熟を必要
としない。

【００１２】また、本発明によれば、前記除去カラム
が、少なくとも酸化マンガンと酸化銅からなる一酸化炭
素除去剤を充填することにより構成される上記の油入電
気機器診断方法が提供される。この方法によれば、少な
くとも酸化マンガンと酸化銅から成る一酸化炭素除去カ
ラムは、アセチレンの吸着ロスが無視し得るため、高感
度でアセチレンを検知できる。

【００１３】また、本発明によれば、油入電気機器から
採取した所定量の絶縁油から油中ガスを抽出するバブリ
ング抽出部と、少なくとも酸化マンガンと酸化銅からな
る一酸化炭素除去剤を充填することにより構成される除
去カラムと亜硫酸パラジウムカリウムを検知試薬とする
ガス検知管に通気することにより抽出ガス中のアセチレ
ンにより検知管を変色させ、その変色長さと油中ガスに
含まれるアセチレンガス量との相関性により油中アセチ
レン濃度を測定するアセチレン濃度測定部とを備えたこ
とを特徴とする携帯用油入電気機器診断器が提供され
る。この発明によれば、上述の方法を効率良く実施出
来、かつ一体に構成することで携帯が容易な診断器を提
供できる。

【００１４】また、本発明によれば、前記バブリング抽
出部が、少なくともＨ（高さ）／Ｄ（直径）＝４ないし
６の範囲にある内容積が約６０ｍｌの抽出容器と、絶縁
油中をバブリングさせる空気の流量が５０ないし１００
ｍｌ／ｍｉｎの空気吸引性能を有するポンプとを具備し
ている上記携帯用油入電気機器診断器が提供される。こ
の発明によれば、装置の小型化が図れかつ電源容量もそ
れほど大きくはならない診断器が提供できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を示して本発明
を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明方法を説
明するための携帯用油入電気機器診断器の概略フローシ
ート図である。図において、本発明の携帯用油入電気機
器診断器１は、油入電気機器２から採取した所定量の絶
縁油３から油中ガスを抽出するバブリング抽出部４と、
少なくとも酸化マンガンと酸化銅から成る一酸化炭素除
去剤１３を充填することにより構成される一酸化炭素除
去カラム５と、亜硫酸パラジウムカリウムの検知試薬を
含有する充填剤６をつめた所定長さの管状の検知器７に
通し、検知器７内の充填剤６油中ガスにおけるアセチレ
ン通過量と変色長さとの相関性により油中アセチレン濃
度を測定するアセチレン濃度測定部８とからなり、これ
ら各部４，５，８を一体に構成したものである。

【００１６】前記油入電気機器２の下部または上部に設
けられているバルブ９を開き配管部の空気および空気を
溶解した排油を排油容器１０に排出した後、注入器１１
に所定量の絶縁油３を採取する（この実施例では後述の
ように５０ｍｌを採取する）。この絶縁油３を注入器１
１によりバブリング抽出部４の抽出容器１２に入れ、油
中ガスを抽出することになる。この診断器１のバブリン
グ抽出部４は、ＤＣ１２Ｖを電源電圧とするベローズポ
ンプにより、抽出容器１２の一端から空気を吸引し、そ
の空気を絶縁油３中に導入したパイプ先端のフィルター
から放出させるから、絶縁油３中はバブリング状態にな
る。このバブリングにより、絶縁油３中に存在していた
ガスが抽出容器１２の油面上の空間に放出される。

【００１７】従って、この際のバブリング抽出部４にお
ける採取絶縁油３の量、バブラー容器の形状、抽出容器
１２の形状、ガス流量及び油温などの設定条件により、
本発明の携帯用油入電気機器診断器１が、現場に容易に
持ち込むことが出来、しかも短時間で診断をすることが
可能であるかどうかが左右されることになる。

【００１８】そこで、まず採取絶縁油３の量について
は、後述する図５に示すアセチレンガス量と検知器７に
おける充填剤６の変色長さとの関係から、検知器７の内
径が２ないし４ｍｍのものであれば、絶縁油５０ｍｌで
油中アセチレン濃度５ないし１００ｐｐｍの測定が可能
となる。

【００１９】バブラーの形状は、発生する泡のサイズ、
泡の均一性の度合い、吸引流量の制約等に影響し、その
結果として抽出効率に大きく影響する。本発明者らは、
ガラスろ過板、インピンジャー、ボールフィルターで試
験を行った結果、ガラスろ過板は泡の径が不均一で抽出
効率が悪く、インピンジャーでは泡が大きくなり抽出効
率が悪いことがわかった。これらの中ではガラス製のボ
ールフィルターが流量の多少に係わらず均一な泡を生じ
抽出効率が良く、中でもボールの径が１０ｍｍ程度のも
のが適当である。

【００２０】また、抽出容器１２の形状は、Ｈ（高さ）
／Ｄ（直径）の値が大きくなればなるほど、気泡が絶縁
油３と接触している時間が長くなるから、油中アセチレ
ンの抽出効率が高くなる。ただし、本発明においては携
帯用の診断器を目的とする観点から、図３に示すよう
に、Ｈ／Ｄの値が４ないし６の場合で、空気流量６０ｍ
ｌ／ｍｉｎ、抽出時間５分間の条件であれば、油中アセ
チレンの抽出効率がほぼ９５％の結果が得られたので、
抽出容器１２の形状としてＨ／Ｄ＝４ないし６を採用す
ることが可能となり、携帯用とすることが可能となっ
た。

【００２１】さらに、ガス流量は、多い方が油中アセチ
レンの抽出効率が高くなるのは当然であるが、上述のベ
ローズポンプの容量、ひいては電池容量、携帯性に影響
してくる。ここでは、抽出容器１２の形状をＨ／Ｄ＝６
とし、空気流量を５０，５５，６０，７０ｍｌ／ｍｉｎ
の各場合につき試験をした。その結果、図４に示すよう
に、４．５分後に油中アセチレンの抽出効率が９５％の
結果が得られ、６０ｍｌ／ｍｉｎを採用すれば、測定時
間５分以内をクリアーすることが出来る。ここで、バブ
リング流量が５０ｍｌ／ｍｉｎ以下の場合は測定時間が
長くなり、１００ｍｌ／ｍｉｎ以上であれば、検知管の
着色が不鮮明になるので適当でない。

【００２２】また、絶縁油３は油温が下がれば、ほとん
どの場合動粘度が上昇し、他の条件が同一であれば、油
中アセチレンの抽出効率が低下するのは避けられない。
そこで、Ｈ／Ｄ＝６の抽出容器１２を使用し、絶縁油３
の量を５０ｍｌ、空気流量を６０ｍｌ／ｍｉｎ、油温を
０ないし４０℃に変動させた時の抽出時間と油中アセチ
レンの抽出効率とをみると、油温は０℃であっても、抽
出時間５分で抽出効率が９５％を確保できた。このた
め、油温は０℃と設定でき、冬場などの寒い時期の現場
での測定が容易となった。

【００２３】したがって、以上の結果からバブリング抽
出部４は、上述のように、現場での短時間の診断が可能
であるかどうかの決め手である、小型化、短時間の測
定、高い抽出効率のいずれをも、クリアーすることが出
来た。

【００２４】そして、バブリング抽出部４により絶縁油
３から抽出された抽出ガスは、アセチレン検出を妨害す
る一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去カラム５を通す
ことになる。この一酸化炭素除去カラム５には、ガラス
管１４に酸化マンガンと酸化銅とを主成分とする金属混
合酸化物からなる一酸化炭素除去剤１３が充填されてい
る。

【００２５】次に、図５に示すように、一酸化炭素除去
カラム５に亜硫酸パラジウムカリウムを検知試薬とする
検知器７を接続して、試料ガス１００ｍｌを通気した結
果、表１に示すように、この除去剤により妨害ガスであ
る一酸化炭素を除去できることが実証された。なお、一
酸化炭素除去剤１３は、一例を示したにすぎず、アセチ
レンを除去せずに一酸化炭素を除去できるものであれば
良く、特に制限されるものではない。

【００２６】

【表１】

【００２７】なお、表１には、妨害ガスとして、一酸化
炭素以外に、エチレン、水素が開示されているが、この
程度の濃度であれば、エチレン、水素を除去しなくても
アセチレンを正確に測定することができるため、エチレ
ン、水素を除去する必要はない。

【００２８】アセチレン検出を妨害する一酸化炭素が除
去された抽出ガスは、アセチレン濃度測定部８を通すこ
とにより、油中アセチレン濃度を測定されることになる
が、アセチレン検出の原理は、亜硫酸パラジウムカリウ
ム溶液にアセチレンを通すと、黒褐色のパラジウム単体
が遊離される反応を利用したものである。

【００２９】そして、アセチレン濃度測定部８には、検
知器７が組み込まれ、この検知器７は充填剤６に亜硫酸
パラジウムカリウム溶液を均一に含ませてから乾燥した
ものを内蔵し、この充填剤６を細長い、例えば１００ｍ
ｍのガラス管１５に充填することで構成される。従っ
て、このガラス管１５に一酸化炭素が除去された油中ガ
スを通過させると、アセチレンガスと亜硫酸パラジウム
カリウムとが反応し、黒褐色のパラジウムを遊離して充
填剤６を黒褐色に変色させて行くが、油中ガスは自身に
含んでいるアセチレンガスを減らして行き、すべてのア
セチレンガスが反応し終わると、ガラス管１５内の充填
剤６も変色しなくなる。このガラス管１５内の充填剤６
の変色長さ（図１のスケール１６により測定する）と抽
出ガスにおけるアセチレンガス量との相関性（図６参
照）、すなわち、検知器７の変色長さから油中アセチレ
ン濃度を求める検量線を設定することにより、油中アセ
チレン濃度を極めて容易に測定することが出来るもので
ある。

【００３０】例えば、電気式継電器により運転停止した
前記油入電気機器２の下部または上部から採取した絶縁
油３の最高油中アセチレン濃度が、５ないし１０ｐｐｍ
程度であれば、他の診断方法を取ることなくこの油入電
気機器２の運転再開をすることが出来る。すなわち、本
発明の携帯用油入電気機器診断器１によれば、現場に持
ち込んでから、約５分間でそのまま運転を再開しても良
いかどうかの診断をすることが出来る。

【００３１】以上、本発明の実施形態を図面に基づき説
明したが、具体的な構成はこれに限定されず、本発明の
要旨を逸脱しない限りにおいて、任意に変更あるいは追
加ができることは理解されるべきである。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
絶縁油から抽出した後の油中ガスを除去剤の存在下で除
去したあと検知器に通し、検知器中の亜硫酸パラジウム
カリウムとアセチレンとを化学反応させて油中アセチレ
ン濃度を測定するだけで、抽出ガスを各成分ガスに分離
する必要がないため、現場において短時間で測定するこ
とができ、その操作も習熟を必要としないで油入電気機
器の異常を診断することができる。また、本発明の診断
器は、小型化が図れかつ電源容量もそれほど大きくはな
らず携帯用として用いることができるために、現場にお
いて、短時間で的確に油入電気機器の異常を診断するの
に適している。したがって、イニシャルコスト及びラン
ニングコストを共に削減できるというメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を説明するための携帯用油入電気機
器診断器の概略フローシート図である。

【図２】本発明のバブリング抽出部のバブラーの球径の
違いによる抽出時間と抽出効率との関係を示す特性図で
ある。

【図３】本発明のバブリング抽出部の抽出容器の違いに
よる抽出時間と抽出効率との関係を示す特性図である。

【図４】本発明のバブリング抽出部における流量の違い
による抽出時間と抽出効率との関係を示す特性図であ
る。

【図５】本発明の一酸化炭素除去部の効果を測定する実
験装置の概略フローシート図である。

【図６】本発明のアセチレン濃度測定部によるアセチレ
ンガス量と検知器の変色長さとの関係を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１携帯用油入電気機器診断器２油入電気機器３絶縁油４バブリング抽出部５一酸化炭素除去カラム６充填剤７検知器８アセチレン濃度測定部９バルブ１０容器１１注入器１２抽出容器１３一酸化炭素除去剤１４，１５ガラス管１６スケール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坪田宗武宮城県仙台市青葉区一番町三丁目７番１号東北電力株式会社内 (72)発明者氏家浩明宮城県仙台市青葉区一番町三丁目７番１号東北電力株式会社内 (72)発明者村松輝夫神奈川県川崎市中原区中丸子343−14 ウィンドベル302号 (72)発明者本間弘明神奈川県川崎市宿河原６−44−６サニーパレス多摩201号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】油入電気機器から採取した絶縁油に溶解
するアセチレン濃度を診断指標とする油入電気機器診断
方法であって、前記採取した所定量の絶縁油から油中ガ
スを抽出し、該抽出ガスに混在する一酸化炭素を除去カ
ラムにて除去した後、亜硫酸パラジウムカリウムを検知
試薬とするガス検知管に該抽出ガスを通気して抽出ガス
中のアセチレンにより検知管を変色させ、変色長さと抽
出ガスに含まれるアセチレンガス量との相関性に基づい
て油中アセチレン濃度を測定することを特徴とする油入
電気機器診断方法。
【請求項２】前記除去カラムが、少なくとも酸化マン
ガンと酸化銅からなる一酸化炭素除去剤を充填すること
により構成される請求項１記載の油入電気機器診断方
法。
【請求項３】油入電気機器から採取した所定量の絶縁
油から油中ガスを抽出するバブリング抽出部と、少なく
とも酸化マンガンと酸化銅からなる一酸化炭素除去剤を
充填することにより構成される除去カラムと亜硫酸パラ
ジウムカリウムを検知試薬とするガス検知管に通気する
ことにより抽出ガス中のアセチレンにより検知管を変色
させ、その変色長さと油中ガスに含まれるアセチレンガ
ス量との相関性により油中アセチレン濃度を測定するア
セチレン濃度測定部とを備えたことを特徴とする携帯用
油入電気機器診断器。
【請求項４】前記バブリング抽出部が、少なくともＨ
（高さ）／Ｄ（直径）＝４ないし６の範囲にある内容積
約６０ｍｌの抽出容器と、絶縁油中をバブリングさせる
空気の流量が５０ないし１００ｍｌ／ｍｉｎの空気吸引
性能を有するポンプとを具備している請求項３記載の携
帯用油入電気機器診断器。