(57)【要約】【課題】設備の内部の水分の異常を精度よく判定できる異常判定方法および異常判定装置を提供する。【解決手段】外壁に囲まれるとともに水分により異常するスイッチギヤ１を有する設備７における異常判定装置であって、設備７の内部の空気中に含まれる第一水蒸気量を検出する第一検出部２と、設備７の外部の空気中に含まれる第二水蒸気量を検出する第二検出部３と、第一水蒸気量と第二水蒸気量とを比較して設備７の内部の異常を判定する判定部４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外壁に囲まれるとともに水分により異常が生じる被異常部を有する設備における異常判定方法であって、
前記設備の内部の空気中に含まれる第一水蒸気量と、
前記設備の外部の空気中に含まれる第二水蒸気量とを比較して前記設備の内部の水分の異常を判定する異常判定方法。
【請求項２】
前記第一水蒸気量は、前記設備の内部の温度値および相対湿度値、または、絶対湿度値から算出する請求項１に記載の異常判定方法。
【請求項３】
前記第二水蒸気量は、前記設備の設置箇所に対応する気象データから算出する請求項１または請求項２に記載の異常判定方法。
【請求項４】
前記第一水蒸気量と前記第二水蒸気量との比較は、あらかじめ設定された期間の比較にて行う請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の異常判定方法。
【請求項５】
前記第一水蒸気量と前記第二水蒸気量との比較は、前記第一水蒸気量と前記第二水蒸気量との差分があらかじめ設定された閾値よりも大きくなるか否かにて行い、前記閾値より大きくなると異常であると判定する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の異常判定方法。
【請求項６】
前記閾値は、時間帯および季節に応じてそれぞれ設定する請求項５に記載の異常判定方法。
【請求項７】
前記被異常部が、発熱により温度変化する場合、
前記閾値は、前記被異常部の発熱に応じて設定する請求項５または請求項６に記載の異常判定方法。
【請求項８】
外壁に囲まれるとともに水分により異常が生じる被異常部を有する設備における異常判定装置であって、
前記設備の内部の空気中に含まれる第一水蒸気量を検出する第一検出部と、
前記設備の外部の空気中に含まれる第二水蒸気量を検出する第二検出部と、
前記第一水蒸気量と前記第二水蒸気量とを比較して前記設備の内部の異常を判定する判定部とを備えた異常判定装置。
【請求項９】
前記第一検出部は、温度検出部および相対湿度検出部、または、絶対湿度検出部を備えている請求項８に記載の異常判定装置。
【請求項１０】
前記設備の外壁に、前記設備の内部と外部とを連通するための開口部、または、前記開口部を塞ぐ閉口部を備えた場合、
前記第一検出部は、前記開口部または前記閉口部に近接して設置する請求項８または請求項９に記載の異常判定装置。
【請求項１１】
前記第二検出部は、前記設備の設置箇所に対応する気象データを利用する請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の異常判定装置。
【請求項１２】
前記設備は、前記被異常部を有する電気機器である請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、設備における水分に対する異常を精度よく判定できる異常判定方法および異常判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気エネルギーを工場等の建物へ供給する電気設備は、通常、複数の電気機器および部品が箱型の外囲器（閉鎖金属盤）に収納された構成である。高湿度環境（例えば、相対湿度７０％ＲＨ以上）に置かれた電気設備は、外囲器内部の機器および部品の劣化、磨耗、発錆が促進され、動作不良が誘発されることが知られている。また、高電圧を扱う電気設備においては、わずかな水分が原因となり微小放電が生じる。微小放電は、水分を吸収する硝酸を生成して機器に汚損を生じさせ、この汚損がさらに微細な放電を生じさせ、漏電現象の一種であるトラッキングを引き起こす。また、水分と電界の影響により、導体に用いられている金属が溶け出すマイグレーション現象が生じ、絶縁抵抗が低下する。このような状態を放置しておくと、最終的には短絡や地絡などが生じる場合がある。
【０００３】
湿度すなわち空気中に含まれる水分の量と、絶縁抵抗の低下とに関するデータとして、電気設備の外囲器内部の機器が経年劣化していない場合は相対湿度８５％ＲＨ程度、塵埃、塩害、硝酸の付着等の表面汚損が進んでいる場合は相対湿度７０％ＲＨ程度で、絶縁抵抗が急激に低下する事象が見られる。相対湿度８５％ＲＨとは、日本では梅雨の季節の平均最高湿度程度の値であり、相対湿度７０％ＲＨとは、日本の年間平均湿度程度の値である。
【０００４】
通常、電気設備の外囲器には、換気口や床面側ケーブル引き込み部等の開口部があるため、水が溜まる地下や床下のような場所に電気設備が設置された場合には、これらの開口部から水蒸気を含んだ高湿度の空気が侵入する可能性がある。屋外に設置された電気設備においては、防水性能の経年劣化により、雨水等が電気設備内に侵入する可能性がある。このような、水分の電気室内への侵入は短絡や地絡などの原因となる。そのため、従来、電気設備の内部の相対湿度（ＲＨ）を観測し、相対湿度がある閾値を超えるとヒータ等を動作させ、電気設備内の相対湿度を低下させるなどの対策がとられている。
【０００５】
電気設備内への水分の進入防止対策として、電気設備の内部の相対湿度（ＲＨ）を観測し、電気室内の水蒸気量の異常を検知する方法が、例えば、特許文献１に開示されている。また、例えば、特許文献２においては、電気設備内の温度がある閾値を超えた場合に換気口を開き湿度を調整する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５２６９０５２号公報
【特許文献２】特開２００２−６４９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の設備の異常判定方法によれば、設備内の湿度のみを対象とし、設備外の要因が考慮されていないため、設備内の異常判定の精度が低いという問題点があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、設備における水分に対する異常を精度よく判定できる異常判定方法および異常判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の異常判定方法は、
外壁に囲まれるとともに水分により異常が生じる被異常部を有する設備における異常判定方法であって、
前記設備の内部の空気中に含まれる第一水蒸気量と、
前記設備の外部の空気中に含まれる第二水蒸気量とを比較して前記設備の内部の水分の異常を判定するものである。
また、この発明の異常判定装置は、
外壁に囲まれるとともに水分により異常が生じる被異常部を有する設備における異常判定装置であって、
前記設備の内部の空気中に含まれる第一水蒸気量を検出する第一検出部と、
前記設備の外部の空気中に含まれる第二水蒸気量を検出する第二検出部と、
前記第一水蒸気量と前記第二水蒸気量とを比較して前記設備の内部の異常を判定する判定部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の異常判定方法および異常判定装置によれば、
設備における水分に対する異常を精度よく判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１の異常判定方法を行う異常判定装置の構成を示す図である。
【図２】図１および図５に示した第一検出部および第二検出部にて検出された温度値を示した図である。
【図３】図１および図５に示した第一検出部および第二検出部にて検出された相対湿度値を示した図である。
【図４】図１および図５に示した第一検出部および第二検出部から検出された温度値および相対湿度値に基づいて算出された空気中における水蒸気量を示した図である。
【図５】この発明の実施の形態１の異常判定方法を行う異常判定装置の他の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２の異常判定方法を行う異常判定装置の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２の異常判定方法を行う異常判定装置の構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３の異常判定方法を行う異常判定装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における異常判定方法を行う異常判定装置の構成を示す図である。図において、設備７は外壁に囲まれる。スイッチギヤ１は設備７の内部に設置される。被異常部としてのスイッチギヤ１は、水分により異常を生じる部分である。設備７の外壁には、設備７の内部と外部とを連通するための開口部として、吸気孔８および排気孔１０が形成される。吸気孔８は、設備７の内部に空気を取り入れるために、設備７の下方に形成される。
【００１３】
排気孔１０は、設備７の内部の空気を排出するために、設備７の上方に形成される。設備７の外壁には、設備７の内部と外部とを連通するための開口部を塞ぐ閉口部として、貫通部５が形成される。貫通部５は、スイッチギヤ１の高圧ケーブル６を設備７の外部に送出するために形成される。よって、貫通部５は、水分の侵入を防ぐために、防水処理が施されている。
【００１４】
第一検出部２は、設備７の内部に設置される。第一検出部２は、設備７の内部の空気中に含まれる第一水蒸気量を検出する。第一検出部２は、設備７の内部の温度を検出する温度検出部としての第一温度計２１および相対湿度を検出する相対湿度検出部としての第一湿度計２２を備える。第一検出部２は、第一温度計２１および第一湿度計２２にて検出された温度および相対湿度から設備７の内部の空気中に含まれる第一水蒸気量を算出する。
【００１５】
第二検出部３は、設備７の外部に設置される。第二検出部３は、設備７の外部の空気中に含まれる第二水蒸気量を検出する。第二検出部３は、設備７の外部の温度を検出する第二温度計３１および相対湿度を検出する第二湿度計３２を備える。第二検出部３は、第二温度計３１および第二湿度計３２にて検出された温度および相対湿度から設備７の外部の空気中に含まれる第二水蒸気量を算出する。
【００１６】
判定部４は、第一検出部２にて検出された第一水蒸気量と、第二検出部３にて検出された第二水蒸気量とを比較して、設備７の内部の水分の異常を判定する。第一水蒸気量と第二水蒸気量との差分があらかじめ設定された閾値よりも大きくなるか否かにて行い、閾値より大きくなると、設備７の内部の水分の異常であると判定する。判定部４は、設備７の外部に設置される。判定部４は、図には示していないが、第一検出部２および第二検出部３から信号を授受できる構成である。
【００１７】
図２は図１に示した第一検出部２の第一温度計２１および第二検出部３の第二温度計３１にて検出された温度値を示した図である。縦軸が温度（℃）を示し、横軸が時刻を示す。図３は図１に示した第一検出部２の第一湿度計２２および第二検出部３の第二湿度計３２にて検出された相対湿度値を示した図である。縦軸が相対湿度（％ＲＨ）を示し、横軸が時刻を示す。図４は図１に示した第一検出部２および第二検出部３から検出された温度値および相対湿度値に基づいて算出された空気中における水蒸気量値を示した図である。縦軸が水蒸気量（ｇ／ｍ３）を示し、横軸が時刻を示す。
【００１８】
図２から図４において、実線にて示す値は、第一検出部２にて検出および算出された値を示す。また、破線にて示す値は、第二検出部３にて検出および算出された値を示す。また、図２から図４は、設備７において異常が発生していない状態を示した図である。
【００１９】
次に上記のように構成された実施の形態１の異常判定装置の異常判定方法について説明する。まず、設備７の内部には、スイッチギヤ１が設置されているため、当該スイッチギヤ１が発熱する可能性がある。よって、図２に示すように、設備７の内部の温度が外部の温度より高くなることが多い。また、温度が高くなると、相対湿度は低くなる。よって、図３に示すように、設備７の内部の相対湿度は、設備７の外部の相対湿度よりも低い状態である。よって、当該相対湿度を閾値として判定すると、設備７の内部に侵入している水蒸気量とは異なり、異常を正確に判定できないという問題点があった。
【００２０】
本実施の形態１においては、設備７の内部の「温度」および「相対湿度」から、設備７の内部の空気中に含まれる水蒸気量を求める。具体的には、空気を理想気体と仮定して、下記に示す手順１により、測定した温度における飽和水蒸気圧を求める。次に、下記に示す手順２により、飽和水蒸気圧と水蒸気の状態方程式から、飽和水蒸気圧における水蒸気量を算出し、この水蒸気量に湿度を乗じることで、空気中の水蒸気量を推定する。
【００２１】
手順１：Ｔｅｔｅｎｓ（１９３０）の式を用いて温度ｔ［℃］における飽和水蒸気圧ｅ［ｈＰａ］を下記（式１）より算出する。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
手順２：温度ｔ［℃］、相対湿度ＲＨ［％］における空気中の水蒸気量ａ［ｇ／ｍ３］を下記（２）式を用いて算出する。
ａ＝２１７×（ｅ／（ｔ＋２７３．１５））×ＲＨ／１００        ・・・（式２）
【００２４】
上記各手順を用いて、図２および図３に示した温度および相対湿度から図４に示すように空気中の水蒸気量が算出される。図４に示したように、設備７の内部と、設備７の外部との空気中の水蒸気量は、設備７に異常が発生していない通常時はほぼ一致していることが分かる。よってこのことを利用して、設備７の内部の水蒸気量と、設備７の外部の水蒸気量とを比較することにより、異常を判定できる。具体的には、設備７の内部の水蒸気量と、設備７の外部の水蒸気量とが異なる場合には、設備７の内部に何らかの水分の異常があると判定する。
【００２５】
例えば、設備７の内部へ水分が浸入すると、一時的に設備７の外部の水蒸気量より、設備７の内部の水蒸気量が多くなる。これにより、結露が発生する可能性があり、スイッチギヤ１の異常の要因となる。特に、雨天時や冬季において、設備７の外部の相対湿度が１００％に近い時に、設備７の内部の水蒸気量が設備７の外部の水蒸気量よりも多ければ、結露が発生する可能性が高くなる。このように異常が判定された場合には、設備７の内部のヒータを動作させたり、除湿器を動作させたりなどの対策を施す。これにより、結露の発生を未然に防止することが可能となる。
【００２６】
さらに、設備７の外部の水蒸気量より、設備７の内部の水蒸気量が多い場合は、何らかの原因で設備７の内部に水分が浸入している異常と判定できるため、設備７を早めに点検し、原因を取り除けば、設備７のスイッチギヤ１が水分から受ける影響を抑制でき、スイッチギヤ１の長寿命化に寄与できる。
【００２７】
尚、上記実施の形態１においては、第一検出部２を設備７の内であって、スイッチギヤ１の外に設置する例を示したが、これに限られることはなく、図５に示すようにスイッチギヤ１自体を被異常部を有する電気機器である設備７と考える。そして、スイッチギヤ１内に第一検出部２を設置、すなわち、第一検出部２は設備７の内部に設置されているとする場合であっても、上記実施の形態１と同様に行うことができる。
【００２８】
この理由について説明する。図２から図４において、実線にて示す値が、図１に対応する第一検出部２の値である。また、一点鎖線にて示す値が、図５に対応する第一検出部２の値である。図２から図４の図に示すように、図１に対応する設備７の内部の第一検出部２と、図５に対応するスイッチギヤ１内の第一検出部２とは、厳密に言えば異なるものの、温度、湿度、水蒸気量においてほぼ同様の関係（傾向）を示す。このことから上記実施の形態と同様に行うことができ、同様の効果を奏することが言える。
【００２９】
上記実施の形態１においては、第一水蒸気量と第二水蒸気量との比較を随時行い、異常を検出する例を示したが、これに限られることはなく、あらかじめ設定された期間について、第一水蒸気量と第二水蒸気量との比較を行うことも可能である。
【００３０】
また、上記実施の形態１においては、閾値を１つの例にて示したが、これに限られることはなく、時間帯および季節に応じてそれぞれ設定して、第一水蒸気量と第二水蒸気量との比較を行うことも可能である。
【００３１】
図２および図３に示したように、設備７の外部の温度と相対湿度との関係は、１日の中でも時間帯により異なり、天候や季節によっても異なる。このことに加えて、設備１内の発熱量によっても温度と相対湿度とは異なってくる。よって図２から図４に示したように、通常時の温度、相対湿度、および、空気中の水蒸気量について、ある一定の期間、設備７が稼動する時間帯、昼間、夜間、１日、一週間、１ヶ月、３ヶ月、１年などの変化を観測し、これに応じて閾値を適宜設置することが好ましい。
【００３２】
また、上記実施の形態１においては、特に示していないが、例えば、被異常部としてのスイッチギヤ１が、発熱により温度変化する場合、閾値を、スイッチギヤ１の発熱に応じて設定して、第一水蒸気量と第二水蒸気量との比較を行うことも可能である。
【００３３】
上記のように構成された実施の形態１の異常判定方法および異常判定装置によれば、設備の内部の第一水蒸気量と、設備の外部の第二水蒸気量と比較することにより、設備の内部への水分の浸入を正確かつ安価に検出できる。よって、被異常部としてスイッチギヤの異常を精度よく判定できる。
【００３４】
また、上記実施の形態１においては、水分により異常が生じる被異常部としてスイッチギヤの例を示したが、これに限られるものではなく、電気機器以外のものであっても、水分により異常を生じる被異常部であれば同様に異常の判定ができる。
【００３５】
実施の形態２．
図６および図７はこの発明を実施の形態２における異常判定方法を行う異常判定装置の構成を示す図である。図において、上記実施の形態１と同一箇所は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態２は、第一検出部２を上記実施の形態１と異なる箇所に設置する場合について説明する。本実施の形態２は、設備１において、水分の挿入しやすい箇所に、第一検出部２を設置する。具体的には、図６に示すように、第一検出部２を、高圧ケーブル６を貫通するための貫通部５の近くに設置する。また、図７に示すように、第一検出部２を、吸気孔８の近くに設置する。
【００３６】
図６の場合について説明する。スイッチギヤ１の高圧ケーブル６の貫通部５は、防水性能に不良が生じる場合、または、当該箇所の経年変化により防水性能が低下する場合など、水分が侵入する可能性が他の箇所より高い。よって、当該貫通部５の近くに第一検出部２を設置すれば、水分の侵入を精度よく検出でき、異常の検出の精度が向上する。
【００３７】
また、図７の場合について説明する。吸気孔８は、設備７の内部と外部とを連通しているため、水分が侵入する可能性が他の箇所より高い。よって、当該吸気孔８の近くに第一検出部２を設置すれば、水分の侵入を精度よく検出でき、異常の判定の精度が向上する。
【００３８】
上記のように構成された実施の形態２の異常判定方法および異常検査装置によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、設備の水分が侵入する可能性の高い箇所に第一検出部を備えるため、水分の侵入を精度よく検出でき、異常の判定の精度が向上する。
【００３９】
実施の形態３．
図８はこの発明を実施の形態３における異常判定方法を行う異常判定装置の構成を示す図である。図において、上記各実施の形態と同一箇所は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態３は、第二検出部３を上記各実施の形態と異なる場合について説明する。本実施の形態３は、第二検出部３は、設備７の設置箇所に対応する気象データを利用する。よって、第二検出部３自体を備える必要はなく、判定部４が気象庁などの気象データを利用するものである。
【００４０】
第一検出部２は、絶対湿度検出部としての絶対湿度計２３を備える。上記実施の形態１においては、第一温度計２１にて検出した温度値および第一湿度計２２にて検出した相対湿度値に基づいて水蒸気量を算出する例を示したが、本実施の形態３においては、絶対湿度計２３の値に基づいて水蒸気量を検出する。そして、実施の形態３に示したように構成された場合であっても、設備７の内部の水分の異常の判定方法においては、上記各実施の形態と同様に行うことができる。
【００４１】
上記のように構成された実施の形態３の異常判定方法および異常検査装置によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、第二検出部を備える必要がないため、異常判定を低コスト化できる。また、第一検出部を絶対湿度計のみにて構成するため、異常判定を低コスト化できる。
【００４２】
尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  スイッチギヤ、２  第一検出部、２１  第一温度計、２２  第一湿度計、
２３  絶対湿度計、３  第二検出部、３１  第二温度計、３２  第二湿度計、
４  判定部、５  貫通部、６  高圧ケーブル、７  設備、８  吸気孔、１０  排気孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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