(57)【要約】【課題】  変圧器の内部異常・劣化診断を安価かつ高感度に行うことのできる方法を提供する。【解決手段】  一種類のガスに対して選択的でないセンサーを複数用い、各センサーの測定結果を演算することによって、変圧器の内部異常・劣化診断の対象となる目的ガスの濃度を求める。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
油入変圧器内の絶縁ガスを分析することにより、変圧器の内部異常を診断する方法において、診断対象となる水素とアセチレンに対する感度が異なるセンサーを２つ用意し、当該各センサーのガス濃度の測定結果を演算することにより、診断対象となる水素とアセチレンの濃度を高感度に分析することを特徴とする油入変圧器の内部異常診断方法。
【請求項２】
油入変圧器内の絶縁ガスを分析することにより、変圧器の内部異常を診断する方法において、診断対象となるガスに対し感度の異なる炭化水素センサーを診断対象となるガスと同数用意し、当該各センサーのガス濃度の測定結果を演算することにより、診断対象となるガス濃度を高感度に分析することを特徴とする油入変圧器の内部異常診断方法。
【請求項３】
事前に診断対象となるガスに対する前記各センサーの感度を調べておくことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の油入変圧器の内部異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器の内部異常・劣化診断を安価かつ高感度に行うことのできる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、油入電気機器の内部診断技術としては油中ガス分析が広く利用されている。油入電気機器の内部異常現象は、絶縁破壊や局部過熱等、発熱を伴うものであり、発熱源に接触した絶縁油や絶縁紙、或いは、プレスボードやベークライト等の絶縁材料は化学分解反応を起こし、一酸化炭素（ＣＯ）や二酸化炭素（ＣＯ2）、水素（Ｈ2）やメタン（ＣＨ4）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）等の炭化水素ガスを発生する。
【０００３】
発生する炭化水素ガスは絶縁油に対する溶解度が大きいものが多く、その大部分が絶縁油中に溶解するので、油入電気機器から採取した絶縁油中のガスを抽出・分析して、そのガス量とガスの組成を測定することによって、油入電気機器内部の異常の有無と、異常の程度を判定することが可能となる。
【０００４】
具体的には、下記非特許文献１の第５−１−１図や第５−１−２図に示すように、横軸にガス成分を順に並べ、縦軸に各ガス成分の中で、最大を１とした場合の比をプロットしてパターンを描き、その形状から内部不具合の様相、例えば、加熱や放電等の有無を診断するのである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】電気協同研究  第６５巻  第１号  ４９頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このようなガスの分析装置は、構造が複雑かつ高価である。油入電気機器に取り付けてオンライン監視することも可能であるが、一般的には、油入電気機器から絶縁油等の採取後、物理的に離れた研究施設にこれを持ち帰って分析することが多く、作業が煩雑となる。
【０００７】
このため、安価で簡易な診断方法が求められており、その方法として、センサー方式が検討されている。しかし、センサーは一種類のガスに対して選択的でなく、目的とするガス以外のガスに対しても反応してしまうため、選択性の低さによる診断精度の低さが欠点となっている。
【０００８】
そこで、本発明は、安価で簡易に操作できるセンサー方式を採用しつつ、診断精度の低さを解消し、目的とするガスを高感度に分析することのできる変圧器の内部異常診断方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、油入変圧器内の絶縁ガスを分析することにより、変圧器の内部異常を診断する方法において、診断対象となる水素とアセチレンに対する感度が異なる水素センサーを用意し、当該各センサーのガス濃度の測定結果を演算することにより、診断対象となる水素とアセチレンの濃度を高感度に分析することに特徴を有する。
【００１０】
請求項２記載の発明は、油入変圧器内の絶縁ガスを分析することにより、変圧器の内部異常の有無を診断する方法において、診断対象となるガスに対し感度の異なる炭化水素用センサーを診断対象となるガスと同数用意し、当該各センサーのガス濃度の測定結果を演算することにより、診断対象となるガス濃度を高感度に分析することに特徴を有する。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２の何れかに記載した発明を構成するセンサーについて、事前に診断対象となるガスに対する感度を調べておくことに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、変圧器の内部異常診断対象となる水素とアセチレンを高感度に分析することが可能となる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、変圧器の内部異常診断対象となる炭化水素ガスを高感度に分析することが可能となる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、事前に診断対象となるガスに対する感度を調べておくことにより、各センサーの測定結果から演算によって目的とするガス濃度を分析することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明では、変圧器の内部異常診断をするに当り、変圧器タンク内のガスを抽出してこれを分析することによって行う。分析にはセンサーを用いることとし、センサーの一例として水素センサーが用いられる。
【００１６】
水素センサーは前述したとおり、変圧器の内部異常診断対象となるガス成分（水素、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロピレン、プロピン、ブタン、ブチレン、ブチン、一酸化炭素、二酸化炭素）のうち、水素とアセチレンに高感度に反応する。
【００１７】
そこで、水素とアセチレンに対する感度の異なる水素センサーを２つ用意する（以下、水素センサー１，水素センサー２という）。例えば、水素とアセチレンに対する感度がａ：ｂである水素センサー１と、ｃ：ｄである他方の水素センサー２を用意する。なお、水素センサー１，２の感度については、事前にその応答を調べておく。調べた感度ａ，ｂ，ｃ，ｄは検量線の係数となる。
【００１８】
ここで、水素センサー１によって測定される水素濃度をｘ１、アセチレン濃度をｘ２とすると、水素センサー１による水素の応答ｙ１は下記［数1］で表される。
【００１９】
【数１】
2018037563.tif 000002
【００２０】
また、水素センサー１によるアセチレンの応答ｙ２は下記［数２］で表される。
【００２１】
【数２】
2018037563.tif 000003
【００２２】
なお、ｙ１，ｙ２は水素センサー１の検量線となる。そして、水素センサー１の応答Ｙ１は両者の合成関数で表されるので、下記［数３］のとおりとなる。
【００２３】
【数３】
2018037563.tif 000004
【００２４】
同様に、水素センサー２の水素の応答ｙ３は下記［数４］で表される。
【００２５】
【数４】
2018037563.tif 000005
【００２６】
水素センサー２のアセチレンの応答ｙ４は下記［数５］で表される。
【００２７】
【数５】
2018037563.tif 000006
【００２８】
ｙ３，ｙ４は水素センサー２の検量線となる。水素センサー２の応答Ｙ２は両者の合成関数で表されるので、下記［数６］のとおりとなる。
【００２９】
【数６】
2018037563.tif 000007
【００３０】
上記［数３］と［数６］において、検量線の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄは事前に調べてあるので既知であり、Ｙ１，Ｙ２は水素センサー1，２の出力であるので既知である。よって未知数はｘ１，ｘ２の２つとなり［数３］と［数６］の連立方程式と解くことによって、水素とアセチレンの濃度を求めることが可能となる。
【００３１】
次に本発明の第２実施例について説明する。上記第１実施例では、変圧器の内部異常診断対象となるガス成分（水素、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロピレン、プロピン、ブタン、ブチレン、ブチン、一酸化炭素、二酸化炭素）のうち、水素とアセチレンに高感度に反応する水素センサーを用いる場合について説明したが、第２実施例では、上記内部異常診断対象となるガス成分毎に感度の異なる炭化水素センサーを複数用意する。
【００３２】
用意する炭化水素センサーの数は、当該センサーが高感度に反応するガスの数と同数とし、高感度に反応するガスに対する各炭化水素センサーの応答を事前に調べておく。つまり、炭化水素センサーが高感度に反応するガスが三種類（例えば、エタン、ブタン，ブチレン）であれば、これらに対する感度が互いに異なる炭化水素センサーを３つ（以下、炭化水素センサー１，２，３という）用意し、各炭化水素センサーのガスに対する応答ａ〜ｃ，ｄ〜ｆ，ｇ〜ｉを事前に調べておくのである。なお、ａ〜ｉは検量線の係数となる。
【００３３】
ここで、炭化水素センサー１によって測定されるエタン濃度をｘ１、ブタン濃度をｘ２、ブチレン濃度をｘ３とすると、炭化水素センサー１によるエタンの応答ｙ１は下記［数７］で表される。
【００３４】
【数７】
2018037563.tif 000008
【００３５】
また、炭化水素センサー１によるブタンの応答ｙ２は下記［数８］で表される。
【００３６】
【数８】
2018037563.tif 000009
【００３７】
また、炭化水素センサー１によるブチレンの応答ｙ３は下記［数９］で表される。
【００３８】
【数９】
2018037563.tif 000010
【００３９】
なお、ｙ１，ｙ２，ｙ３は炭化水素センサー１の検量線となる。そして、炭化水素センサー１の応答Ｙ１は三者の合成関数で表されるので、下記［数１０］のとおりとなる。
【００４０】
【数１０】
2018037563.tif 000011
【００４１】
同様に、炭化水素センサー２によるエタンの応答ｙ４は下記［数１１］で表される。
【００４２】
【数１１】
2018037563.tif 000012
【００４３】
また、炭化水素センサー２によるブタンの応答ｙ５は下記［数１２］で表される。
【００４４】
【数１２】
2018037563.tif 000013
【００４５】
また、炭化水素センサー２によるブチレンの応答ｙ６は下記［数１３］で表される。
【００４６】
【数１３】
2018037563.tif 000014
【００４７】
ｙ４，ｙ５，ｙ６は炭化水素センサー２の検量線となる。そして、炭化水素センサー２の応答Ｙ２は三者の合成関数で表されるので、下記［数１４］のとおりとなる。
【００４８】
【数１４】
2018037563.tif 000015
【００４９】
同様に、炭化水素センサー３によるエタンの応答ｙ７は下記［数１５］で表される。
【００５０】
【数１５】
2018037563.tif 000016
【００５１】
炭化水素センサー３によるブタンの応答ｙ８は下記［数１６］で表される。
【００５２】
【数１６】
2018037563.tif 000017
【００５３】
炭化水素センサー３によるブチレンの応答ｙ９は下記［数１７］で表される。
【００５４】
【数１７】
2018037563.tif 000018
【００５５】
ｙ７，ｙ８，ｙ９は炭化水素センサー３の検量線となる。炭化水素センサー３の応答Ｙ３は三者の合成関数で表されるので、下記［数１８］のとおりとなる。
【００５６】
【数１８】
2018037563.tif 000019
【００５７】
上記［数１０］と［数１４］と［数１８］において、検量線の係数ａ〜ｉは事前に調べてあるので既知であり、Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３は炭化水素センサー1，２，３の出力であり既知である。よって未知数はｘ１，ｘ２，ｘ３の３つであり［数１０］と［数１４］と［数１８］の連立方程式と解くことにより、エタン、ブタン、ブチレンの濃度を求めることができる。
【００５８】
なお、上記第２実施例では、三種類のガスに高感度に反応する炭化水素センサーを例示して説明したが、高感度に反応するガスの数と同数の連立方程式を解くことにより、同様に、任意数のガスの濃度分析が可能となる。
【００５９】
また、上記第１実施例の水素センサー１の応答Ｙ１、水素センサー２の応答Ｙ２、，上記第２実施例の炭化水素センサー１の応答Ｙ１、炭化水素センサー２の応答Ｙ２、炭化水素センサー３の応答Ｙ３は、何れも一次関数である場合について記載したが、本発明の方法を実現するセンサーはこれに限定するものではなく、上記Ｙ１〜Ｙ３が二次関数や三次関数等のｎ次関数や指数関数の応答を示すもの、或いは、不規則な挙動をするものであっても良い。
【００６０】
この場合、目的とするガス濃度とセンサー出力の関係と関係式の合成性を事前に調べておくことで、複数のガスが存在する場合に、不々のガス濃度を算出できるようにしておけば良い。
【００６１】
合成性とは、複数のガスによるセンサー出力が相互作用により、単純に合算になるばかりではないということであり、ガスの組み合わせ毎にセンサーの出力の挙動を調べておくことが必要になる。
【００６２】
以上説明したように、本発明の診断方法によれば、一種類のガスに対して選択的でないセンサーを複数用い、各センサーの測定結果を演算することによって、変圧器の内部異常診断対象となるガスの濃度を求めることができるので、従来の方法と比較して、安価かつ簡易に変圧器の内部異常診断を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
ガス濃度を分析するあらゆる場面に利用可能である。