JPS6385446A - 絶縁油中の溶存ガス分析方法 - Google Patents

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、変圧器等の油入電気機器の絶縁油中に溶存し
ているガスをガスクロマトグラフを用いて分析する方法
に関するものである。

［従来の技術］ 変圧器等の油入電気機器の内部の異常や劣化を診断する
方法として、電気機器に用いられている絶縁油中の溶存
ガスを分析する方法があり、この溶存ガスの分析は通常
ガスクロマ１−グラフを用いて行われる。電気機器の絶
縁油中に溶存する成分ガスは、電気機器の内部異常によ
っても異なるが、多い場合で、Ｈ２，０２，Ｎ２．Ｇｏ
、ＣＨ４゜ＣＯ２、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ６。

Ｃ３Ｈ６，Ｃ３ＨＢ、　　　１−Ｃ４Ｈ１Ｏ及びｎ　−
Ｃ４Ｈｌ。の１３種類あり、これらのガス成分のいずれ
が多いかによって電気機器の内部の異常を判定すること
ができる。

絶縁油中の溶存ガスの分析を行うためには、溶存ガスを
抽出する必要があり、溶存ガスの抽出方法としては、真
空または減圧を利用するトリチェリー法、ケプラーポン
プ法、ピストン法及びベローズ法と、キャリアガスを絶
縁油中に吹込んで泡を生じさぜることにより溶存ガスを
抽出するバブリング法が知られている。これらの方法の
内、トリチェリー法及びケプラーポンプ法は、ガスの抽
出効率（全溶存ガス量に対する抽出ガス量の比率）が高
いが、使用する装置が大掛かりで高価である上に操作も
複雑である。また水銀を使用するため安全衛生上特別の
留意を要し、面倒である。ピストン法及びベローズ法は
使用する装置が小形で取扱も比較的容易であるが、反面
ガスの抽出効率が低いという問題がある。

これに対しバブリング法は、キャリアガスに若干の圧力
を加えて該キャリアガスを絶縁油のサンプル中に吹込む
ことにより絶縁油中で泡を生じさせ、キャリアガスの泡
が油中を上昇する過程でキャリアガス中に溶存ガスを抽
出する方法で、使用する装置は小形のものでよく、その
操作も簡単で自動化が容易である。

周知のように、ガスクロマトグラフにおいては、抽出ガ
ス中の特定の成分に対して親和力を有する充填剤を充填
した分離カラムを用いてこの分離カラム内に抽出ガスを
含むキャリアガスを流し、分離カラム内の充填剤に特定
の成分を所定の時間吸着保持させることにより該成分を
他の成分から分離してその濃度測定を行う。

絶縁油中に溶存しているガス成分は前記のように多種類
であり、分析対象となる成分ガスの全てに対して親和力
を有する充填剤を用意することはできないため、絶縁油
の溶存ガスの分析を行う場合、１種類のカラムだけで抽
出ガスを全ての単体成分ガスに分離することは不可能で
ある。

そのため従来は複数の抽出ガスのサンプルと異なる充填
剤を充填した複数のカラムを用意し、１つの抽出ガスサ
ンプルを１つのカラムに流して或範囲の単体ガス成分（
例えばＨ２，Ｏｚ、Ｎ２゜Ｃｏ、ＣＨ４）を分離し、別
の抽出ガスサンプルを他のカラムに流して他の範囲のガ
ス成分（例えばＣＯ２、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２ＨＥ
　。

Ｃ３Ｈ６，Ｃ３Ｈ８，！−０４Ｈ１ｌｌ・ｎｃ＋＋１８
）を分離していた。

複数の抽出ガスサンプルを得る方法としては、１つ゛の
絶縁油サンプルから溶存ガスを抽出して抽出したガスの
体積を計量することにより該抽出ガスを複数に分割する
方法と、同じ絶縁油容器から複数の絶縁油のサンプルを
取出して、各絶縁油サンプルから溶存ガスを抽出する方
法とがある。

バブリング法以外のガス抽出法による場合には、ガスの
抽出自体に手数を要するため、抽出ガスを分割して複数
の抽出ガスサンプルを得る前者の方法が用いられる。バ
ブリング法により溶存ガスを抽出する場合には、ガスの
抽出自体は比較的簡単である為、複数の絶縁油のサンプ
ルを用いて複数の抽出ガスサンプルを得る後者の方法が
とられる。

し発明が解決しようとする問題点コ 上記のように、従来のガス分析方法においては、絶縁油
中の溶存ガスを分析するに当って抽出ガスのサンプルを
複数個用意する必要があり、複数の抽出ガスサンプルを
用意するに当っては、ガスの抽出方法に応じｔ、１つの
絶縁油サンプルから抽出した抽出ガスを体積の計量によ
り複数の抽出ガスサンプルに分割する方法と、複数の絶
縁油サンプルを用いて各絶縁油サンプルからそれぞれ抽
出ガスサンプルを１つずつ得る方法とが用いられていた
。

これらいずれの方法による場合でも、抽出ガスのサンプ
ルを複数個骨る為には、ガスの体積の計量、分割や、絶
縁油のサンプルの交換等の面倒な操作を必要とするとい
う問題があった。

またこれらの操作は自動化が困難であるため、溶存ガス
の分析作業のすべてを自動化することができず、溶存ガ
スの分析に多大な手間を要するという問題があった。

また抽出ガスサンプルを複数個用いると、各サンプル間
の同一性（ガス量及び各成分の組成の同−性）が損われ
て、測定精度が低下するおそれがあるという問題があっ
た。

そこで本発明者は、別の出願で上記の問題を解決し得る
方法を提案した。この方法においては、分析対象ガス成
分を第１及び第２のガス群に分け、第１のガス群に対し
て親和力が弱く第２のガス群に対して親和力が強い充填
剤を充填した第１及び第３の分離カラムと、第１のガス
群に対して親和力が強い充填剤を充填した第２の分離カ
ラムとを設ける。そして先ず第１の分離カラムと第２の
分離カラムとを直列に接続して第１の分離カラムから第
２の分離カラムへと抽出ガスを含むキャリアガスを流す
ことにより第１の分離カラム内に第２のガス群を保持さ
せるとともに、第２の分離カラム内に第１のガス群を保
持させ、第２の分離カラムをガスの流路から切離して第
２の分離カラム内に第１のガス群を閉込める。次いで第
１の分離カラムと第３の分離カラムとを直列に接続して
第１の分離カラムから第３の分離カラムへとキレリアガ
スを流すことにより第２のガス群の成分ガスを分離測定
し、次いで第１の分離カラムと第２の分離カラムを直列
に接続して第１の一分離力ラムから第２の分離カラムへ
とキャリアガスを流すことにより第１のガス群の成分ガ
スを分離して測定する。

この方法によれば、１つの絶縁油サンプルから得た抽出
ガスサンプルを１つだけ用いて、この抽出ガスサンプル
を分割することなく、抽出ガスを各単体成分ガスに分離
して、絶縁油中に溶存している全ての成分ガスを分析す
ることができる。

しかしながらこの方法では、成分ガスを分離するために
２種類の充填剤を必要とする上に、第１ないし第３の分
離カラムの接続を切替えるために配管系が複雑になって
装置の構造が複雑になるのを避（プられないため分析装
置が大形化し、そのコストが高くなるという問題がある
。従ってこの方法は機器のコスト高を勘案しても尚全で
の成分ガスを分析対象として機器の診断及び溶存ガスの
分析研究を詳細に行う必要がある場合には有用な方法で
あるが、分析装置を電気機器に（＝Ｉ属させて簡単に機
器の状態を診断しようとする場合には適用することが困
難であり、この点で未だ問題が残されている。

またガスクロマトグラフはその分析の信頼性を確保する
ために定期的に検出感度の校正を行う必要があるが、従
来は成分が分っている特別の校正用ガスを用意して、こ
の校正用ガスを実際にガスクロマトグラフで単体成分ガ
スに分離してその濃度を測定することにより、検出感度
をチェックする方法がとられていた。しかしながらこの
様な方法では、校正を行う毎に特別の校正用ガスを用意
する必要があるため、その準備に多くの手間がかかり、
校正作業が手間取るという問題があった。

本発明の目的は、１種類のキャリアガスと１個の分離カ
ラムとを用いて簡単に油入電気機器の診断を行い得るよ
うにするとともに、特別の校正用ガスを用いることなく
ガスクロマトグラフの感度の校正を行い得るようにした
した絶縁油中の溶存ガス分析方法を提案することにある
。

［問題点を解決するための手段コ 本発明は、絶縁油中の溶存ガスをバブリング法により抽
出し、抽出ガスをガスクロマトグラフをを用いて分析す
るガス分析方法において、１種類のキャリアガスと１個
の分離カラムとを用いて簡単に機器の診断を行うことが
できるようにするとともに、特別の校正用ガスを用いな
いでガスクロマトグラフの感度の校正を行うようにした
ものである。

そのため本発明においては、絶縁油中に溶存する成分ガ
スの内、Ｈ２，Ｎ２．０２．Ｇｏ及びＣＨ＜ガスを分析
対象から除いて少なくともＣ２）−１２、Ｃ２Ｈ４、Ｃ
２Ｈ６及びＣＯ２を分析対象ガスとし、該分析対象ガス
に対して親和力を有する充填剤を充填した１個の分離カ
ラム内に前記抽出ガスをキャリアガスと共に供給するこ
とにより該抽出ガスを各成分ガスに分離した後、各成分
ガスの濃度を検出器により検出して上記分析対象ガスの
分析を行う。そして前記検出器の感度の校正は、前記分
離カラム内に空気を供給することにより該空気中のＣＯ
２を分離した後該ＣＯ２の濃度を前記検出器により測定
することにより行う。

［発明の作用］ 変圧器等の油入電気機器に用いられる絶縁油に溶存する
ガスは、多い場合で前、述の１３種類（Ｈ２，０２、Ｎ
２　、Ｃｏ、　　ＣＨ４，ＣＯ２。

Ｃ２Ｈ２，Ｃ２Ｈ４，Ｃ２Ｈ６，Ｃ３Ｈ６゜Ｃ３Ｈｅ　
、ｉ　−Ｃ４ＨＩＤ及びｎＣ＜Ｈ＋ｏ）であるが、本発
明者の調査研究の結果によると、通常の絶縁材料で構成
されている変圧器の内部異常（変圧器の内部で発熱を伴
う異常）がある時に生成される可能性のあるガスは第１
表に示す通りである。

＼へ５、 第１表 すなわち、絶縁油中でコロナ放電やアーク放電が生じる
と、Ｃ２Ｈ２及びＨ２ガスが生成され、鉄心やタンク等
、絶縁油に接している金属が過熱ずルト、Ｃ２Ｈ６、Ｃ
２Ｈ４、ＣＨ＋　、Ｃ３Ｈ６及びＣ３Ｈｅガスが生成さ
れる。また電気機器を絶縁するために用いられている固
体絶縁物（セルロース質）が過熱された時には、ＣＯ２
、Ｇｏ及びＨ２ガスが生成される。

絶縁油中の溶存ガスの分析により電気機器の内部異常の
診断（異常の種別と異常の程度の診断）を行う外に、異
常状態の詳細な検討を行ったり絶縁油の処理の状態等を
も判断する場合には、絶縁油中に溶存する全てのガス成
分を分析する必要があるが、電気機器の内部異常の診断
のみを行うのであれば全ての溶存ガス成分を分析する必
要はなく、第１表に示した各内部異常が発生した時に生
成される各内部異常に固有の生成ガスに着目してそれを
分析すれば充分である。

そこで、本発明においては、油中放電発生時に固有の生
成ガスとしてＣ２１−１２を、絶縁油に接している金属
が過熱した時に固有の生成ガスとしてＣ２Ｈ６及びＣ２
Ｈ４を、また固体絶縁物の過熱時に固有の生成ガスとし
てＣＯ２をそれぞれ選択して、少なくともこれら４種類
のガスを分析対象とすることにした。

前記１３種類の溶存ガスの全てを分析対象とした時には
、１種類の充填剤を用いた分離カラムだけでは全ての成
分ガスを分離測定することができないが、その理由は、
１３種類のガスの内、Ｈ２、Ｏ２、Ｎ２．ＣＯ及びＣＨ
４のガス群を単体成分ガスに分離するために分離カラム
中に充填する必要がある充填剤（例えばモレキコラーシ
ーブ５Ａ）と、その他のガス群を単体成分ガスに分離す
るために分離カラム中に充填する必要がある充填剤（例
えばシリカゲル）とが相違し、両ガス群に共通の充填剤
が存在しないことにある。

そこで本発明においては、Ｈ２，０２，Ｎ２゜ＣＯ及び
Ｃｌ−１４を分析対象から除外することにし、少なくと
も、上記Ｃ２１−１２、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２ＨＲ及びＣＯ２
の４種類のガスを分析対象にすることにした。このよう
に分析対象ガスを限定すれば、１種類の充填剤（例えば
シリカゲル）を充填したカラムと１種類のキャリアガス
とを用いて抽出ガスを成分ガスに分離することができる
ため、分析装置の構成を簡単にすることができる。

上記のように、本発明の方法によると、抽出ガスサンプ
ルを１つだけ用いて、該抽出ガスサンプルを分割するこ
となく、全ての成分ガスを分離して測定することができ
る。従って、抽出ガスのサンプルを複数個用意する面倒
な操作を必要としないため、分析作業を容易にすること
ができ、また分析作業のすべてを自動化することも可能
になる。

また抽出ガスのサンプルを複数個用いる従来の方法では
、サンプル間の同一性が損われて測定精度が低下するお
それがあったが、本発明のように単一の抽出ガスサンプ
ルを用いてそれを分割することなく各成分ガスを分離す
るようにすればこの様な問題が生じることがなく、測定
の精度を高めることができる。

特に、本発明の方法では、１種類のキレリアガスと１個
の分離カラムとを用いるだけで成分ガスの分離を行わせ
ることができるため、分析装置の構成を簡単にして、そ
の小形化とコストの低減とを図ることができる。従って
分析装置を電気機器に付属させ得る程度の簡単な構成に
することができ、電気機器の診断を簡単に行わせること
ができる。

また本発明においては、空気を校正用ガスとして用いる
ため、特別の校正用ガスを用意する必要がなく、校正作
業を簡単にすることができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

［■コ分析対象ガス 前述のように、絶縁油のガス分析の対象となる成分ガス
は、多い場合には、Ｈｚ、０２．Ｎ２゜Ｇｏ、Ｃｌ−１
４、ＣＯ２，０２１−１２，０２１−１ｓ　。

Ｃ２Ｈ６，Ｃ３Ｈ６，Ｃ３ｌ−１１１，１−０４ＨＩ１
１及びｎ−０４Ｈ１１１の１３種もあるが、本発明では
、これらのガスの内、Ｈ２，０２，Ｎ２．Ｇｏ及びＣＨ
４を分析対象から除外し、少なくとも、０２　Ｈ２、Ｃ
２Ｈ４，Ｃ２Ｈ６及びＣＯ２の４秤類のガスを分析対象
とする。

［１１］キヤリアガス ガスクロマトグラフにおいては、分析対象となる成分ガ
ス及び分離された成分ガスを検出する検出器に応じて、
使用するキャリアガスを決定するが、本実施例では、こ
のキャリアガスとしてアルボンガス（Ａｒ）を用いる。

［Ｉ［［］本本実例で用いる分析装置の構成本実施例で
用いる分析装置は図面に示した通りで、同図において、
１はキャリアガスとしてのアルゴンガス（Ａｒ）を供給
するガスボンベである。

このガスボンベは減圧弁ＲＶＩと配管２とを介して第１
の六方切替えコック３の付属コック３ｃｌに接続されて
いる。六方切替えコック３は第１ないし第６のボート３
Ｅ１１ないし３Ｄ６を備えていて、ボート３ｐ１，３Ｄ
６間、　３ｐ２．３１１１３間及び３１）４．３１１５
間がそれぞれつながる図示の実線のパスとボート３ｐ１
．３ｐ２間、　　３ｐ３．　３ｐ４間及び３ｐ５，３Ｄ
６間がそれぞれつながる図示の破線のパスとに切替え得
るようになっており、付属コック３ｃｌは第１のボート
３１）１に接続されている。第５のボー１〜３１）５に
は付属コック３ｃ２が取付けられていて、この付属コッ
ク３ｃ２を開くことによりボート３ｐ５を大気に間放し
得るようになっている。この六方切替えコック３の第４
のボート３ｐ４は抵抗管Ｒを介して配管２の途中に接続
されている。

第１の六方切替えコック３の第６のボート３ｐ６は第２
の六方切替えコック４に接続されている。

第２の六方切替えコック４は第１ないし第６のボート４
１１１ないし４１）６を有する切替えコックで、第１の
六方切替えコックと同様に図示の実線のパスと破線のパ
スとに切替え得るようになっており、第１の六方切替え
コック３の第６のボート３１１６は第２の六方切替えコ
ック４の第１のボート４ｐ１に接続されている。第２の
六方切替えコック４の第４のボート４−ｐ４及び第５の
ボート４ｐ５にはそれぞれ付属コック４ｃｌ及び４Ｃ２
が接続され、付属コック４．ｃ２を開くことにより第５
のボート４１）５を外気に開放し得るようになっている
。

第２の六方切替えコック４の第６のボート４Ｄ６と第３
のボート４１１３との間には定量の絶縁油のサンプルを
収容する試料油計量管５が接続され、第４のボート４ｐ
４は付属コック４ｃ１を介して図示しない変圧器のタン
クに接続されている。変圧器から付属コック４ｃ１を通
して試料油計量管５内に供給された試料油を符号Ｓ１で
示す。

第２の六方切替えコック４の第２のボート４ｐ２にはキ
ャリアガス吹込み管７の一端が接続され、この吹込み管
７の他端は溶存ガス抽出容器８の内部に挿入されている
。溶存ガス抽出容器８はその下部に下方に向って径が細
くなる向きのテーパが付けられた細長い気密容器で、キ
ャリアガス吹込み管７はこの溶存ガス抽出容器８の上端
の蓋部を気密に貫通して該容器８の内部に挿入されてそ
の下端が溶存ガス抽出容器８の底面に近接した位置に開
口している。

溶存ガス抽出容器８の上部にはプレカットカラムＣｐの
一端が接続され、このプレカッ１〜カラムＣｐの他端は
第１の六方切替えコック３の第３のボート３ｐ３に接続
されている。

溶存ガス抽出容器８内には六方切替え］ツク４を通して
試料計量管５内の試料油が供給される。

この溶存ガス抽出容器８内の試料油を符号Ｓ２で表す。

溶存ガス抽出容器８内に試料油ｓ２が収容された後六方
切替えコック４から吹込み管７内にキャリアガスが供給
されてこのキャリアガスにより溶存ガス抽出容器８内で
試料油Ｓ２のバブリングが行われ、このバブリングによ
り試料油Ｓ２中に生じる泡により、試料油中の溶存ガス
がキャリアガス中に抽出される。溶存ガス抽出容器８内
の上部には、バブリングににり生じた泡を消すのに充分
な容積の気体空間が形成されている。

上記バブリングにより抽出された抽出ガスを含むキャリ
アガスはプレカッ１〜カラムＣｐ内を通して六方切替え
コック３に供給される。このプレカットカラム内には有
形物（固体及び液体）を吸着する吸着剤が充填され、該
吸着剤により抽出ガスを含んだキャリアガスからバブリ
ングにより生じた油の飛沫等の有形物が除去される。

吹込み管７の途中に設けられた分岐管に溶存ガス抽出後
の試料油Ｓ２を排出するためのコック９が接続されてい
る。溶存ガス抽出後、このコック９が開かれて配管２か
ら抵抗管Ｒ１六方切替えコック３及びプレカットカラム
Ｃｐを通して溶存ガス抽出容器８内にキャリアガスが供
給され、このキャリアガスにより該容器８内が加圧され
る。これにより、溶存ガス抽出後の試料油ｓ２が溶存ガ
ス抽出容器８から押出されて吹込み管７及びコック９を
通して外部に排出される。抵抗管Ｒは溶存ガス抽出容器
８内の試料油ｓ２を外部に排出する際に該容器８内に供
給するキャリアガスの流量を制限するためのものである
。

第１の六方切替えコック３の第２のボート３ｐ２は第３
の六方切替えコック１ｏに接続されている。

この第３の六方切替えコック１ｏは第１ないし第６のボ
ート１０ｐｌないし１０ｐ２を有して図示の実線のパス
と破線のパスとに切替えられるもので、第４のボート１
０ｐ４及び第５のボート１０ｐ５にはそれぞれ付属コッ
ク１０ｃ１及び１０ｃ２が接続され、付属コック１０ｃ
２を開くことにより第５のボート１０ｐ５を大気に解放
し得るようになっている。六方切替えコック１０の第３
のボート１０ｐ３と第６のボート１００６との間には校
正用空気計量間１１が接続され、付属コック１０ｃ１は
図示しない空気供給装置に接続されている。この空気供
給装置は例えば、圧縮空気容器と空気中の湿気を除去す
る除湿装置とからなり、乾燥した空気を六方切替えコッ
ク１０を通して校正用空気計量管１１に供給する。尚圧
縮空気容器内に乾燥した空気を貯蔵できる場合には除湿
装置は省略できる。圧縮空気容器内に貯蔵する校正用空
気については、予めＣＯ２の濃度を測定しておく。

前記第１の六方切替えコック３の第２のボー１〜３ｐ２
は第３の六方切替えコック１ｏの第１のボート１０ｐ１
に接続されている。第３の六方切替えコック１０の第２
のボート１０ｐ２は分離カラムｃ１の一端に接続され、
このカラムｃ１の他端はメタナイザ１２の試料導入口１
２ａに接続されている。

メタナイザ１２にはまた水素ボンベ１３がら減圧弁Ｒｖ
２を介して水素ガスが供給され、このメタナイザのガス
導出口はフレームイオン化検出器（以下Ｆ■Ｄと略称す
る。）１４の試料導入口１４ａに接続されている。また
配管２の途中から分岐した分岐管とＦＴＤ１４のキャリ
アガス導入口１４ｂとの間に平衡用カラムｃ２が接続さ
れている。

メタナイザ１２は抽出ガスを含むキャリアガス（試別ガ
ス）とは別に水素ガスボンベ１３から減圧弁ＲＶ２を介
して水素ガスを受入れ、炭素系の抽出ガスをニッケル触
媒によりメタン化して、該メタン化したガスをＦＴＤ１
４に送込む。このメタン化されたガスの量は単体成分ガ
スの量に相応している。

ＦＩＤ１４はカラムＣ２からキャリアガスを、またメタ
ナイザ１２からメタン化されたガスを受取ると共に空気
取入れ口１３Ｇから燃焼用の空気を、また水素ガスボン
ベ１２から減圧弁ＲＶ２を介して燃焼用の水素ガスをそ
れぞれ取込み、メタン化されたガスをジェットノズルか
ら噴出させて燃焼させる。そしてノズルと該ノズルに対
向配置された電、極との間に数百ボルトの電圧が印加さ
れ、この電圧により燃焼炎を通して流れる電流が被検出
成分の濃度に相関した信号として取出される。

このＦＩＤにより、分析対象ガスＣ２Ｈ２。

Ｃ２Ｈ４、Ｃ２ＨＥ及びＣＯ２の濃度がそれぞれ測定さ
れる。

上記の構成において、第１の六方切替えコック３は、図
示の実線のパスに切替えられている時に、ボンベ１から
配管２及び付属コック３ｃ１を通して供給されたキャリ
アガスを第２の六方切替えコック４側に送り出し、溶存
ガス抽出容器８から抽出ガスを含んで戻ってぎたキャリ
アガスを第３の六方切替えコック１０側に送出す。また
この切替えコック３が図示の破線のパスに切替えられて
いる時には、配管２からコック３ｃ１を通して受入れた
キャリアガスをそのまま第３の六方切替えコック１０側
に送出すとともに、配管２から抵抗管Ｒを通して供給さ
れたキャリアガスをプレカットカラムＣｏを通して溶存
ガス抽出容器８内に供給する。

第２の六方切替えコック４は図示の破線のパスに切替え
られている時に変圧器からサンプリングされた試料油を
コック４ｃ１を通して試料油計量管５に流入させる。ま
たこの六方切替えコック４は、図示の実線のパスに切替
えられている時に、六方切替えコック３側から供給され
たキャリアガスを試料油計量管５内に流入させ、これに
より試料油計量管５内の定量の試料油ｓ２を押出して吹
込み管７を通して溶存ガス抽出容器８内に流入させる。

六方切替えコック４はまた図示の破線のパスに切替えら
れている時に六方切替えコック３側から供給されたキャ
リアガスをそのままボート４ｐ２から吹込み管７を通し
て溶存ガス抽出容器８に流入させ、該容器８内で試料油
＄２のバブリングを行わせる。

第３の六方切替えコック１０は、図示の実線のパスに切
替えられている時に六方切替え］ツク３の第２のボート
３Ｄ２から供給されたガスを分離カラムＣ１側に流す。

またこの六方切替えコック１０が図示の実線のパスに切
替えられている時には、付属コック１０Ｃ１及び１０ｃ
２を開くことにより、校正用空気計量管１１内に校正用
空気を流入させることができる。更に第３の六方切替え
コック１０が図示の破線のパスに切替えられている時に
は、六方切替えコック３の第２のボート３１）２から供
給されるガスが校正用空気計量管１１内に流入して該計
量管１１内の空気を押出し、該空気を分離力ラムＣ１に
流入させる。

上記の分析装置において、キャリアガスが流れるルート
には、ガスボンベ１から減圧弁ＲＶ１及び配管２を通し
て平衡用カラムｃ２側に流れる第１のルートと、配管２
を通して第１の六方切替えコック３側に流れる第２のル
ートとがある。第１のルートは常にキャリアガスのみが
流れるルートで、ガスボンベ１→減圧弁Ｒｖ１→平衡用
カラムＣ２→ＦＩＤ１４の経路であり、この経路は分析
過程で変ることがない。

また第２のルートはその途中で試料油の移送や溶存ガス
の取入れを行うルートで、後記するように分析過程で種
々変化する。

分離カラムＣ１は、抽出ガスを含むキャリアガスを受入
れて抽出ガスを各単体成分ガスに分離する作用を行うも
ので、この分離カラムｃ１の内部には、分析対象ガスＣ
２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４。

０２Ｈ６及びＣＯ２との親和力が強く、分析対象から除
くガスＨ２，０２，Ｎ２．Ｃｏ及びＣＨ４に対しては親
和力が弱い充填剤が充填されている。

本実施例では、この充填剤としてシリカゲルが用いられ
ている。

平衡用カラムＣ２はＦＴＤ１３に基準となるキャリアガ
スを供給するために設けられたもので、このカラムＣ２
内にはカラムＣ１内と同一の充填剤が充填され、これに
よりカラムＣ１側のガス流路の流路抵抗とカラムＣ２側
のガス流路の流路抵抗とが略同−になるように調整され
ている。

図示してないが、カラムＣ１及びＣ２の外側にはヒータ
が設けられていて、該ヒータによりカラムＣ１及びＣ２
内を通るガスが同一湿度まで加熱されるようになってい
る。

上記の分析装置においては、六方切替えコック３、付属
コック３ｃｌ、３ｃ２及び抵抗管Ｒによりキャリアガス
導入系２１が構成され、六方切替えコック４、付属コッ
ク４　ｃｌ、　４　Ｃ２及び試料油計量管５により試料
油導入系２２が構成されている。

また溶存ガス抽出容器８、コック９及びプレカットカラ
ムＣｐにより溶存ガス抽出系２３が構成され、六方切替
えコック１０、付属コック１Ｑｃｌ。

１０Ｃ２及び校正用空気計量管１１により校正用空気導
入系２４が構成されている。

そしてメタナイザ１２及びＦＩＤ１４によりガス検出系
２５が構成され、このガス検出系とカラムＣ１及びＣ２
とにより、ガスクロマトグラフ２６が構成されている。

［ＩＶ］ガス分析の手順 次に上記の分析装置を用いて変圧器等の油入電気機器に
用いる絶縁油中の溶存ガスを分析する本発明の詳細な説
明する。

本発明においては、絶縁油中に溶存する成分ガスの内、
Ｈ２，Ｎ２．０２．Ｇｏ及びＣＨ４ガスを分析対象ガス
から除いて、少なくともＣ２Ｈ２。

０２１−（４、０２）（ｔ、及びＣＯ２を分析対象ガス
とし、１種類のキャリアガスと１個の分離カラムＣ１と
を用いて抽出ガスを各成分ガスに分離する。

分析を開始するに先だってキャリアガス（Ａｒ）で配管
系のパージングを行い、ガスクロマトグラフ１８が直ち
に安定した運転状態に入ることができるように予備運転
を行わせておく。

ガスクロマトグラフが安定した後本発明の分析方法の各
過程を順次行うが、以下その手順を順を追って説明する
。

（ａ）試料油の計量 電気機器からサンプリングした試料油を六方切替えコッ
ク４の付属コック４ｃ１から供給し、六方切替えコック
４を図示の破線のパスに切替えて、付属コック４ｃ１及
び４ｃ２を開く。試料油を付属コック４ｃ１→六方切替
えコック４→試料油計量管５→六方切替えコック４→付
属コツク４ｃ２の経路で流し、余分の試料油を付属コッ
ク４ｃ２からオーバフローさせながら試料油計量管５内
に定量の試料油Ｓ１を採取する。試料油の採取が完了し
た後付属コック４ｃ１及び４ｃ２を閉じて、試料油計量
管５内に試料油Ｓ１を保持さける。この計量管内に保持
させる試料油の量は２〜３ｃｃが適当である。試料油計
量管５としては常に同じものを用いるため、常に一定の
量の試料油が採取される。

（ｂ）溶存ガス抽出容器８内への試料油の注入六方切替
えコック３を図示の実線のパスに切替え、付属コック３
ｃ１を開き、付属コック３ｃ２を閉じておく。六方切替
え］ツク４は図示の実線のパスとし、付属コック４ｃ１
及び４ｃ２を共に閉じておく。また六方切替えコック１
０は図示の実線のパスに切替えておき、付属コック１０
ｃ１及び１０ｃ２は閉じておく。この時キャリアガスが
流れる第２のルートは、ガスボンベ１→減圧弁ＲＶ１→
付属コック３ｃ１→六方切替えコック３→六方切替えコ
ック４→試料油計量管５→六方切替えコック４→溶存ガ
ス抽出容器８→プレカットカラムＣｐ→六方切替えコッ
ク３→六方切替えコック１０→分離カラムＣ１→メタナ
イザ１２→ＦＩＤ１４となる。

試料油計量管５中の試料油Ｓ１はキャリアガスに押出さ
れて試料油計量管５→六方切替えコック４→溶存ガス抽
出容器８の経路で移動して溶存ガス抽出容器８の下部に
溜る。

（Ｃ）バブリングによる溶存ガスの抽出試料油ｆｆｔ　
ｆｉ管管内内全ての試料油が溶存ガス抽出容器８内に収
容されると、試料油に代ってキャリアガスが吹込み管７
内に流入し、吹込み管７の下端からキャリアガスが試料
油Ｓ２中に吹出す。

これにより試料油中に多数の泡が生じ、この泡が試料油
中を上昇する過程で、試料油中に溶存しているガスが抽
出されて該溶存ガスがキャリアガス中に移行していく。

このバブリングの際に試料油中に溶存するガスの量は吹
込み管７を通して試料油中に供給されるキャリアガスの
流量の増加に伴って指数関数的に減少する。キャリアガ
スの時間当りの流量は一定に保たれているので、抽出ガ
ス量はバブリング時間の増加に伴って飽和曲線を描きな
がら増加し、やがて一定値に落着く。バブリング時間の
適値はキャリアガスの単位時間当りの流量やガスの種類
により異なるが、実験により求めることができる。

（ｄ）成分ガスの分離 試料油Ｓ２中を上昇して溶存ガス抽出容器８内の上部空
間に達した抽出ガスを含むキャリアガスは、プレカット
カラムＣｐ１六方切替えコック３及び六方切替えコック
１０を経て分離カラムＣ１に達する。抽出ガスを含むキ
ャリアガスがプレカットカラムＣｐを通る過程でバブリ
ングの際に生じた油の飛沫等が除去される。

分離カラムＣ１内に充填されたシリカゲルは分析対象ガ
スに対する親和力が強いため、分離カラム内に抽出ガス
を含むキャリアガスが流入すると、分析対象ガスはシリ
カゲルに吸着されて保持されるが、分析対象から除くガ
スＨ２，０２，Ｎ２゜ｃｏ及びＣＨ４は短時間で放出さ
れる。シリカゲルに一旦吸着されて保持された分析対象
ガスはやがて所定の順序で放出されていき、抽出ガスが
成分ガスに分離される。

分離カラムＣ１から放出された各成分ガスはガス検出系
１５に流入して、メタナイザ１２によりメタン化され、
ＦＩ［）１４によりその濃度が測定される。これでガス
分析は終了する。

（ｌ溶存ガス抽出容器８からの試料油の排出溶存ガス抽
出容器８内の試料油Ｓ２はガス分析が終了した後、次の
方法により外部に排出することができる。

すなわち、付属コック３ｃｌ及び３ｃ２を共に閉じて六
方切替えコック３を図示の破線のパスとし、コック９を
開く。この時キャリアガスは抵抗管Ｒ→六方切替えコッ
ク３→溶存ガス抽出容器８の経路で流れ、溶存ガス抽出
容器８内が加圧される。

これにより試料油Ｓ２が溶存ガス抽出容器８から押し出
されてコック９を通して外部に排出される。

［Ｖ］ガスクロマトグラフの校正 本発明においては、校正用ガスとして空気を用い、空気
中のＣＯ２の量を測定することにより、ガス絶縁開閉装
置の感度のチェックを定期的に行う。以下この校正の手
順を説明する。

六方切替え］ツク３を図示の破線のパスに切替え、六方
切替えコック１０を図示の実線のパスに切替えて、キャ
リアガスを六方切替えコック３→六方切替えコック１０
→分離カラムＣ１の経路で流しておく。この状態で付属
コック１０ｃ１及び１Ｑｃ２を開き、校正用空気を校正
用空気計量管１１に導入する。校正用空気計量管１１の
容積に対して充分に多い量の校正用空気を付属コック１
０ｃ２からパージさせた後句属コック１４ｃ１を閉じ、
続いて付属コック１４Ｃ２を閉じて、校正用空気計量管
１１内に大気圧に等しい圧力の校正用空気ＣＡを収容す
る。

次に六方切替えコック１０を図示の破線のパスに切替え
、キャリアガスを六方切替えコック３→六方切替えコッ
ク１０→校正用空気計量管１１→六方切替えコック１０
→分離カラムＣ１→メタナイザ１２→ＦＩＤ１４の経路
で流す。これにより校正用空気はキャリアガスに乗って
分離カラムＣ１内に入る。分離カラムＣ１内に充填され
ている充填剤（今の例ではシリカゲル）は、ＣＯ２との
親和力が強く、０２及びＮ２どの親和力は弱いため、分
離カラムＣ１内に入った校正用空気中のＣＯ２は該充填
剤に吸着されて保持されるが、０２及びＮ２は単体に分
離されることなく短時間で該分離カラムＣ１から放出さ
れる。所定の時間が経過すると分離カラム内の充填剤に
吸着されていたＣＯ２ガスが単体に分離されて分離カラ
ムＣ１の出口から放出される。このＣＯ２はメタナイザ
１２によりメタン化され、ＦＴＤ１４によりその２１Ｉ
ＩＩが測定される。校正用空気中のＣＯ２の濃度は予め
分っているので、上記のようにして校正用空気中のＣＯ
２の濃度を測定することによりガスクロマトグラフの感
麿の校正を行うことができる。

［ＶＩ］他の実施例 以上の説明においては、キャリアガスをガス分析終了時
点まで試料油計量管５及び溶存ガス抽出容器８内を通し
て流すとしたが、以下に示すように、途中で六方切替え
コック３及び４を切替えてキャリアガスの流路を短縮し
てもよい。

すなわち、試料油計量管５内の試料油を全て溶存ガス抽
出容器８内に移行させた後、六方切替えコック４を図示
の破線のパスに切替えて、４キヤリアガスを計量管５を
通すことなく、六方切替えコック４を通して溶存ガス抽
出容器８内に供給するようにしてもよい。

またバブリングを開始した後適当な時間が経過した時に
、六方切替えコック３を図示の破線のパスに切替えてバ
ブリングを終了し、キャリアガスを直接六方切替えコッ
ク３．六方切替えコック１０及び分離カラムＣ１の経路
に流すようにしてもよい。

以上の説明では、図に示した分析装置を用いるとしたが
、分析装置の構成は図に示した例に限られるものではな
く、本発明の思想を逸脱しない範囲で配管系統や使用す
る部材に適宜に変形を加えることができる。

例えば、六方切替えコック３．４の付属コックを図に示
した例よりも増設して、使用していない回路の遮断を更
に徹底させるようにすることもできる。

また分析装置全体を制御する制御部を付加して、試料油
の採取から分析結果の報告までを全自動化することも可
能である。本発明においては、自動化が困難な抽出ガス
の分割を行う必要がないため、分析過程の全ての自動化
を容易にすることができる。

本発明の方法によれば、分析装置の構成を簡単にするこ
とができ、また自動化が容易であるため、ガス分析装置
を変圧器等の電気機器に付属させて、絶縁油の診断を自
動的に行わせることが可能になる。

上記の実施例において分離カラムＣ１及び平衡用カラム
Ｃ２に充填する充填剤は必ずしもシリカゲルでなくても
よく、分析対象ガスとの親和力が強く、分析対象から除
くガスとの親和力が弱い他の充填剤、例えば活性炭、ボ
ラパックＱ１ボラバックＮ等を用いてもよい。

上記の説明では、分析対象ガスをＣ２＋−１２。

Ｃ２Ｈ６，Ｃ２Ｈ４，及びＣＯ２０４種類としたが、抽
出ガスには更に他の炭素系ガスが含まれており、カラム
Ｃ１の出口側には、Ｈ２，０２゜Ｎ２．ＣＯ及びＣＨ４
以外の他の炭素系ガスが分離されて出てくるので、ＣＯ
及びＣＨ４以外の炭素系ガス（Ｃ３１−１６、Ｃ３Ｈ８
、ｉ　−Ｃ４Ｈ＋ａ及びｎ−Ｃ４ＨＩｏ）を分析対象に
加えることもできる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、抽出ガスサンプルを１
つだけ用いて、該抽出ガスサンプルを分割することなく
、全ての成分ガスを分離して測定することができる。従
って、抽出ガスのサンプルを複数個用意する面倒な操作
を必要としないため、分析作業を容易にすることができ
、また分析作業のすべてを自動化することも可能になる
。

また単一の抽出ガスサンプルを用いてそれを分割するこ
となく各成分ガスを分離するので、サンプルの同一性が
問題になることがなく、測定の精度を高めることができ
る。

また本発明の方法では、１種類のキャリアガスと１個の
分離カラムとを用いるだけで成分ガスの分離を行わせる
ことができるため、分析装置の構成を簡単にして、その
自動化を可能にするとともに、装置の小形化とコストの
低減とを図ることができる。従って分析装置を電気機器
に付属させ得る程度の簡単な構成にしてその自動化をも
可能にすることができ、電気機器の診断を簡単に行わせ
ることができる。

特に、本発明によれば、校正用ガスとして空気を用いる
ため、特殊な校正用ガスを作成して用意する必要がなく
、定期的に行われるガスクロマトグラフの感度の校正作
業を容易にすることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法を実施する装置の構成を示す構成図
である。 １・・・アルゴンガスボンベ、２・・・配管、３・・・
第１の六方切替えコック、４・・・第２の六方切替えコ
ック、Ｃ１・・・分離カラム、５・・・試料油計量管、
７・・・吹込み管、８・・・溶存ガス抽出容器、１０・
・・第３の六方切替えコック、１１・・・校正用空気計
量管、１２・・・メタナイザ、１３・・・水素ボンベ、
１４・・・ＦＩＤ（フレームイオン化検出器）、２１・
・・キャリアガス導入系、２２・・・試料油導入系、２
３・・・溶存ガス抽出系、２４・・・校正用空気導入系
、２５・・・ガス検出系、２６・・・ガスクロマトグラ
フ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　絶縁油中の溶存ガスをバブリング法により抽出し、抽
   出ガスの成分をガスクロマトグラフを用いて分析する溶
   存ガス分析方法において、 絶縁油中に溶存する成分ガスの内、Ｈ＿２、Ｎ＿２、Ｏ
   ＿２、ＣＯ及びＣＨ＿４ガスを分析対象から除いて少な
   くともＣ＿２Ｈ＿２、Ｃ＿２Ｈ＿４、Ｃ＿２Ｈ＿６及び
   ＣＯ＿２を分析対象ガスとし、 前記分析対象ガスの分析は、該分析対象ガスに対して親
   和力を有する充填剤を充填した１個の分離カラム内に前
   記抽出ガスをキャリアガスと共に供給することにより該
   抽出ガスを各成分ガスに分離した後、各成分ガスの濃度
   を検出器によつて検出することにより行い、 前記検出器の感度の校正は、前記分離カラム内に空気を
   供給することにより該空気中のＣＯ＿２を分離した後該
   ＣＯ＿２の濃度を前記検出器により測定することにより
   行うことを特徴とする絶縁油中の溶存ガス分析方法。