(57)【要約】【課題】絶縁診断機能と吸湿機能を同時に満足し、設置スペースが小さく、コンパクトで検出性能のよい絶縁診断装置を提供する。【解決手段】測定対象となるガス絶縁電気機器の外被に形成された開口部に、この開口部に気密に対向配置して絶縁板を介して同心的に一側端部開口面を配置し、且つ他側端部開口面まで同軸形状の内部電極および外部電極を備えてなると共に、前記容器内に発生する部分放電信号を測定する所定の測定機器に前記他側端部が接続された絶縁診断装置において、前記外部電極および内部電極の少なくとも一方と前記絶縁版に通気性を付与するためのスリットを設け、このスリットを介して絶縁ガスが通流する空間に吸湿媒体を封入したことを特徴とする絶縁診断装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象となるガス絶縁電気機器の外被に形成された開口部に、この開口部に気密に対向配置して絶縁板を介して同心的に一側端部開口面を配置し、且つ他側端部開口面まで同軸形状の内部電極および外部電極を備えてなると共に、前記容器内に発生する部分放電信号を測定する所定の測定機器に前記他側端部が接続された絶縁診断装置において、前記外部電極および内部電極の少なくとも一方と前記絶縁版に通気性を付与するためのスリットを設け、このスリットを介して絶縁ガスが通流する空間に吸湿媒体を封入したことを特徴とする絶縁診断装置。
【請求項２】
前記内部電極の内部に空隙部を設け、前記内部電極の側壁を貫通して前記内部電極の外部と前記内部電極の空隙部とを連通するスリットを設けるとともに、前記絶縁板にスリットを設け、前記内部電極の空隙部に吸湿媒体を充填したことを特徴とする請求項１記載の絶縁診断装置。
【請求項３】
前記内部電極の内部に空隙部を設け、前記内部電極および前記外部電極の側壁に、それぞれ内部電極の外部と空隙部とを連通するスリットおよび外部電極の内側と外側とを連通するスリットを設け、前記絶縁板にスリットを設けるとともに、前記外部電極と前記内部電極との間に形成される空間に前記吸湿媒体を充填したことを特徴とする請求項１記載の絶縁診断装置。
【請求項４】
前記外部電極の側壁に前記外部電極の内側と外側とを連通するスリットを設け、前記絶縁板にスリットを設けるとともに前記外部電極と前記本体ケースとの間に形成される空間に前記吸湿媒体を充填したことを特徴とする請求項１記載の絶縁診断装置。
【請求項５】
前記外部電極および前記内部電極のうち少なくとも一つに設けられたスリットは、高周波信号の伝搬方向に対して平行に設けられた長孔としたことを特徴とする請求項１記載の絶縁診断装置。
【請求項６】
前記外部電極、前記内部電極および前記絶縁板のうち少なくとも一つが網状の部材で形成されたことを特徴とする請求項１記載の絶縁診断装置。
【請求項７】
前記絶縁板をアクリル樹脂材料により構成したことを特徴とする請求項１記載の絶縁診断装置。
【請求項８】
前記吸湿媒体は球状またはブロック状の成形体としたことを特徴とする請求項１記載の絶縁診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス絶縁機器の絶縁性を診断する絶縁診断装置に係り、特にガス絶縁機器内部の絶縁異常を電気的に検出する絶縁診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変圧器等に使用されるガス絶縁機器の性能維持のためには、絶縁性の低下を防止することが重要である。そのため、ガス絶縁機器の絶縁性の監視のため、付帯設備として絶縁診断装置が設置されている。絶縁診断とは、ガス絶縁機器の内部の絶縁異常を検出するために、主に絶縁異常の際に発生する部分放電信号を検出することである。
【０００３】
部分放電信号検出方法の絶縁診断装置は、高周波伝搬信号を検出する電気センサとして機能させるために一方の金属電極と他方の金属電極を双方とも電気的に絶縁させている。最近の絶縁診断装置では、所要の周波数帯域によって平板電極やアンテナ等の金属電極で絶縁異常を検出している。
【０００４】
こうした絶縁診断装置の例として、特開平１０−３４１５１９号公報および特開平０１−２１３５７７号公報に記載された絶縁診断装置があり、部分放電信号によりガス絶縁機器内部を伝搬する高周波信号を金属電極で検出する絶縁診断装置が開示されている。また他の例として、特開２００２−５９８５号公報および特願２００１−２０４３９９の明細書に記載された絶縁診断装置があり、この絶縁診断装置には、金属電極として円錐状の電極を使用した例が開示されている。一般に絶縁診断装置の金属電極としては、導電性等の電気的特性を考慮して、無垢の金属材から形成した電極が使用されている。
【０００５】
一方、ガス絶縁機器の絶縁性を保持するために、ガス絶縁機器内部の湿分を除去することも重要である。一般にガス絶縁機器においては、高電圧導体と接地側金属容器の双方を電気的に絶縁するために、高電圧導体と金属容器との間を支持するエポキシ樹脂の絶縁物が存在する。
【０００６】
しかしながら、このエポキシ樹脂製の絶縁物に水分が付着すると、絶縁性能が著しく低下し、絶縁異常の要因となる。そのため、ガス絶縁機器には付帯設備として、ガス絶縁機器内部の湿分を除去するための吸湿装置が設置されている。
【０００７】
こうした吸湿装置としては、例えば、水分の付着を防止するため、ガス絶縁機器内部にゼオライト系の吸湿媒体を挿入することにより、水分除去する吸湿装置が使用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、電気機器の高エネルギー密度化の観点から、ガス絶縁機器の小型化、コンパクト化およびコストダウン化が望まれている。しかしながら、ガス絶縁機器の付帯設備としての絶縁診断装置および吸湿装置は、その性質上別々に設置されるものであるため、それぞれの装置について設置スペースを必要とし、小型化やコンパクト化が図れない問題があり、さらにシステム全体の設置スペースが多く、空間的なデッドスペースが多いといった問題があった。
【０００９】
本発明は、上述したような事情を考慮してなされたものであり、絶縁診断機能と吸湿機能を同時に満足し、設置スペースが小さく、小型化、コンパクト化が図れ、コンパクトなものであっても検出性能のよい絶縁診断装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る絶縁診断装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、測定対象となるガス絶縁電気機器の外被に形成された開口部に、この開口部に気密に対向配置して絶縁板を介して同心的に一側端部開口面を配置し、且つ他側端部開口面まで同軸形状の内部電極および外部電極を備えてなると共に、前記容器内に発生する部分放電信号を測定する所定の測定機器に前記他側端部が接続された絶縁診断装置において、前記外部電極および内部電極の少なくとも一方と前記絶縁版に通気性を付与するためのスリットを設け、このスリットを介して絶縁ガスが通流する空間に吸湿媒体を封入したことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る絶縁診断装置は、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、前記内部電極の内部に空隙部を設け、前記内部電極の側壁を貫通して前記内部電極の外部と前記内部電極の空隙部とを連通するスリットを設けるとともに、前記絶縁板にスリットを設け、前記内部電極の空隙部に吸湿媒体を充填したことを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、本発明に係る絶縁診断装置は、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、前記内部電極の内部に空隙部を設け、前記内部電極および前記外部電極の側壁に、それぞれ内部電極の外部と空隙部とを連通するスリットおよび外部電極の内側と外側とを連通するスリットを設け、前記絶縁板にスリットを設けるとともに、前記外部電極と前記内部電極との間に形成される空間に前記吸湿媒体を充填したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明に係る絶縁診断装置は、上述した課題を解決するために、請求項４に記載したように、前記外部電極の側壁に前記外部電極の内側と外側とを連通するスリットを設け、前記絶縁板にスリットを設けるとともに前記外部電極と前記本体ケースとの間に形成される空間に前記吸湿媒体を充填したことを特徴とするものである。
【００１４】
一方、本発明に係る絶縁診断装置は、上述した課題を解決するために、請求項５に記載したように、前記外部電極および前記内部電極のうち少なくとも一つに設けられたスリットは、高周波信号の伝搬方向に対して平行に設けられた長孔としたことを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、本発明に係る絶縁診断装置は、上述した課題を解決するために、請求項６に記載したように、前記外部電極、前記内部電極および前記絶縁物のうち少なくとも一つが網状の部材で形成されたことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明に係る絶縁診断装置は、上述した課題を解決するために、請求項７に記載したように、前記絶縁板をアクリル樹脂材料により構成したことを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、本発明に係る絶縁診断装置は、上述した課題を解決するために、請求項８に記載したように、前記吸湿媒体は球状またはブロック状の成形体としたことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る絶縁診断装置の実施の形態について、図を参照して以下に説明する。
【００１９】
図１に本発明に係る絶縁診断装置の第１の実施形態を示す。第１の実施形態は、絶縁診断装置の内部電極にスリットを設け、さらに吸湿媒体を挿入した例を示す。
【００２０】
図１に示す絶縁診断装置１０は、ガス絶縁機器８０の絶縁診断のために設けられる。ガス絶縁機器８０は、金属容器８１に中心導体８２が挿入されて構成され、金属容器８１の側部に設けられたフランジ付き開口部８３と絶縁診断装置１０とがボルト８４等の固定手段によって固定される。
【００２１】
絶縁診断装置１０は、ボックス状あるいは円筒形の本体ケース１内に、金属導体からなる円錐状の外部電極２と、同じく円錐状の内部電極３とを、円錐の中心軸が同軸となるように設置して構成される。外部電極２と内部電極３とは絶縁物で形成された絶縁板４を介して、電気的に絶縁されつつ本体ケース１に固定される。外部電極２および内部電極３の一端には、外部電極２と内部電極３との間に誘起する電気信号を取出すための信号取出口５が設けられており、この信号取出口５を通して絶縁診断装置１０と外部回路とが電気的に接続される。
【００２２】
従来、内部電極３は無垢の金属材料から形成されていたが、一般に高周波信号は表皮効果により電極表面のみを流れることが知られている。従って、例えばＵＨＦセンサ等のように内部電極自身が容積を有する絶縁診断装置では、無垢の金属材料から形成された内部電極とする必要がない。
【００２３】
この絶縁診断装置１０は、図２に示すように、内部電極３の内側に空隙部６を設ける構造を有する。空隙部６は無垢の金属から形成された円錐型の内部電極３の底面を円錐状に掘削し、内部電極３が一定の肉厚を有する側壁７を持つ構造とした。さらに、この内部電極３の側壁７を貫通し、内部電極３外部と空隙部６とを連通する細長いスリット８が円錐状外側面に沿って複数条形成されている。
【００２４】
そして内部電極３の内側の空隙部６には吸湿媒体９が充填される。吸湿媒体９として、例えばゼオライト等の吸湿性物質が使用される。また、内部電極３を本体ケース１に固定する絶縁板４には網状のスリット１１を設けた部材を用いる。ガス絶縁機器８０内部の湿分は、このスリット１１およびスリット８を通して吸湿媒体９に吸着される。従ってガス絶縁機器８０内部の湿度上昇による絶縁異常の発生を防止することが可能である。
【００２５】
スリット８は図２に示すように円錐状の内部電極３の表面に、円錐の中心軸方向に沿うように設けられた、細長い長孔である。スリット８を円錐中心軸に沿う方向に設けたのは、絶縁診断装置１０で検出した高周波信号は円錐状の内部電極３および外部電極２の中心軸方向に伝搬するため、スリット８を図２のように円錐の中心軸方向に形成することにより、スリット８を設けたことによる電気抵抗の増加を極力抑制するためである。
【００２６】
スリット８の両端部と、内部電極の両端部との距離は、内部電極３の機械的強度を考慮してそれぞれ１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度の幅をあけて設けられる。また、スリット８の端部形状は角部への応力集中を防止するため、長円形形状としてもよい。
【００２７】
スリット８の幅は、スリット８を通して吸湿媒体９によりガス絶縁機器８０内部の湿分を吸着するために十分な幅を保持する範囲で、なるべく細いほうが好ましい。また、スリット８の幅と設置数は、充填する吸湿媒体９の形状および大きさによって任意に決定することができる。
【００２８】
また、スリット８の形状および設置数は、絶縁診断装置の高周波信号検出性能を低下させない範囲で自由に決定してよく、図２に示したような縦型のスリット８以外の形状としてもよい。例えば、内部電極３を網状のスリット８を設けた部材を用いて形成してもよい。網状のスリット８を設けた部材を用いて形成した内部電極３はスリット８からの湿分吸着効率が極めてよく、従って、湿分除去効果がさらに向上する。
【００２９】
また、絶縁診断装置１０においては、絶縁板４をアクリル板で形成することを特徴とする。絶縁板は外部電極および内部電極を固定し、吸湿媒体の飛散を防止する目的で設けられる部材である。この絶縁板４に絶縁性の低い材料を使用すると、外部電極と内部電極との間で高周波信号のもれが生じる。そのため高周波信号のもれを防止するため、電気抵抗率の高い物質が使用されている。従来はこの絶縁板としてエポキシ樹脂等が使用されてきた。
【００３０】
絶縁診断装置１０においては、絶縁板４としてアクリル板を使用する。アクリル板は高い抵抗値を備えるため、良好な絶縁性能を保持しつつ、より安価で強度および耐久性に優れた絶縁板４を提供することが可能である。すなわち、高周波帯域への影響が少なく、信頼性の高い、性能のよい絶縁診断装置を低いコストで提供することが可能である。
【００３１】
また、図２に示す絶縁板４は、網状のスリット１１を設けた部材で構成されるが、絶縁性を損なわずに良好に湿分を透過する孔形状であれば、例えば、スリット８のような長孔のスリット１１としてもよく、特に形状を限定されない。
【００３２】
さらに、絶縁診断装置１０において、吸湿媒体９を例えば球状あるいはブロック状の成形体固形物により構成する。
【００３３】
例えば、吸湿媒体９としてゼオライト等の吸湿性物質を球状あるいはブロック状に成形した吸湿媒体を使用する。球状あるいはブロック状の成形体は、直径あるいはブロックの一辺の長さがスリット８の幅より大きく構成されている。このような構成とすることにより、スリット８からの吸湿媒体９の飛散を防止することができる。
【００３４】
また、例えば球状固形物とした吸湿媒体９は、紛体の吸湿媒体に比較して、内部電極や外部電極との接触面積が小さい。すなわち、内部電極と外部電極との間に吸湿媒体が充填されることによる電気抵抗値の低下を防止し、電気絶縁性能を良好に保持することが可能である。
【００３５】
この絶縁診断装置１０によれば、従来独立して設けられていた付帯設備である絶縁診断装置と吸湿装置とを一体あるいは一体的に組み込んで構成することが可能である。
【００３６】
また、内部電極３に設けたスリット８は、高周波信号の伝搬方向を考慮して円錐状の内部電極３の中心軸方向に沿うように設けられており、またスリット８の幅は電気抵抗を増大させないように、十分な吸湿性を保持する範囲でなるべく細く設けたため、従来使用されている無垢の金属製の内部電極３に比較して遜色ない検出特性を備えている。
【００３７】
従って、ガス絶縁機器の付帯設備の設置スペースを大幅に節減することができ、敷地の有効利用およびコストダウンが可能である。
【００３８】
次に本発明の絶縁診断装置の第２の実施形態について図１および図３を参照して説明する。
【００３９】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、それぞれ第２の実施形態の絶縁診断装置２０に設置される外部電極２および内部電極３を示す。円錐状の外部電極２と内部電極３とは、図１のように中心軸が同軸となるよう配置されており、外部電極２内面と内部電極３外面との間に中間的な空間２１が形成される。この中間的な空間２１は、絶縁診断装置２０の特性インピーダンスを決定する重要なファクターである。
【００４０】
しかしながら、本発明者らは、この中間的な空間２１に吸湿媒体９を挿入しても、特性インピーダンスが変化するだけで、絶縁診断装置２０の検出特性に影響を及ぼすものではないことを知見した。
【００４１】
この絶縁診断装置２０は、内部電極３にスリット８を設けるとともに、外部電極２の側壁２２に、側壁２２を貫通して外部電極２の外部と空間２１とを連通するスリット８を設け、空間２１に吸湿媒体を充填する構成とした。スリット８の形状および設置数は、絶縁診断装置１０と同様に、絶縁診断装置２０の高周波信号検出性能を低下させない範囲で自由に決定してよい。
【００４２】
このスリット８を通して吸湿媒体９によりガス絶縁機器８０内部の湿分が吸着され、絶縁異常を防止する。この絶縁診断装置２０においては、第１の実施形態の絶縁診断装置１０に比較して吸湿媒体９の充填量を多くすることができるため、より効果的にガス絶縁機器の除湿を行うことが可能である。
【００４３】
また、内部電極３と外部電極２とで形成される空間２１にのみ吸湿媒体９を充填し、内部電極３内には吸湿媒体９を充填しない構成としてもよい。
【００４４】
なお、絶縁診断装置２０において絶縁診断装置１０と同様の部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【００４５】
次に本発明の絶縁診断装置の第３の実施形態について図１および図４を用いて説明する。
【００４６】
絶縁診断装置３０は図４に示ように、外部電極２と本体ケース１との間の空間３１にも吸湿媒体９を充填するものである。この絶縁診断装置３０において、本体ケース１内の空間３１の容積は、第１および第２の実施形態に比較して大きく、従って吸湿媒体の充填量を大きく設定することができるので、吸湿効率をさらに向上することができる。
【００４７】
絶縁診断装置３０において、絶縁診断装置１０と同一の部材については同一符号を付して説明を省略する。
【００４８】
これら第１〜第３の実施形態に示したように空隙部６、空間２１、空間３１に吸湿媒体９のいずれか一つまたは任意に組み合わせて吸湿媒体を充填する構成としても、あるいは、外部電極２、内部電極３および絶縁板４の各部材にスリットを設けて、空隙部６、空間２１、空間３１の全てに吸湿媒体９を充填する構成としてもよい。
【００４９】
さらに、本発明の絶縁診断装置は、図５に示す第４の実施形態の絶縁診断装置４０のように、外部電極２、内部電極３および絶縁板４をメッシュ素材で形成する構成としてもよい。
【００５０】
このように構成された絶縁診断装置４０は、電気的特性はやや低下するが、吸湿特性は大幅に向上する。従って、絶縁診断装置の寸法を大きくすることにより効果を発揮することが可能である。
【００５１】
次に本発明に係る絶縁診断装置の第５の実施形態について図６を参照して説明する。
【００５２】
第５の実施形態の絶縁診断装置５０は、図６に示すように絶縁診断装置５０の本体を外部電極５１をなす円筒形のケースにより構成し、内部電極５２を平板で構成したものである。
【００５３】
第５の実施形態において、絶縁診断装置５０は、本体ケースの機能を兼ね備えた外部電極５１に内部電極５２を収納して構成されている。外部電極５１の外周にはフランジ部５３が設けられ、ガス絶縁機器８０のフランジ付き開口部８３とボルト８４等の固定手段により固定されている。内部電極５２は支柱５４で支持された金属導体製の平板で、支柱５４の先端には信号取出口５が取付けられている。
【００５４】
この絶縁診断装置５０において、外部電極５１と内部電極５２との間に形成される空間はさらに大きく構成することが可能であり、より多くの吸湿媒体９を充填することが可能である。従って、吸湿性能をさらに向上することができるので、より吸湿性能を高めたコンパクトな絶縁診断装置を提供することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明の通り、本発明に係る絶縁診断装置は、絶縁診断装置に吸湿性能を付与した構成としたので、従来独立して必要であった絶縁診断装置と吸湿装置とを、高い絶縁診断性能と吸湿性能とを備えつつ、一つの機器として構成することができる。従って、装置の設置スペースが小さく、小型化、コンパクト化が図れ、コンパクトでも検出性能のよい絶縁診断装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る絶縁診断装置の第１、第２、第３の実施形態を示す構造図。
【図２】本発明に係る絶縁診断装置の第１の実施形態の内部電極を示す模式的構造図。
【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ本発明に係る絶縁診断装置の第２の実施形態の内部電極および外部電極を示す模式的構造図。
【図４】本発明に係る絶縁診断装置の第３の実施形態を示す模式的な構造図。
【図５】本発明に係る絶縁診断装置の第４の実施形態を示す構造図。
【図６】本発明に係る絶縁診断装置の第５の実施形態を示す構造図。
【符号の説明】
１  本体ケース
２  外部電極
３  内部電極
４  絶縁板
５  信号取出口
６  空隙部
７  側壁
８  スリット
９  吸湿媒体
１０  絶縁診断装置
１１  スリット
２０  絶縁診断装置
２１  空間
２２  側壁
３０  絶縁診断装置
３１  空間
４０  絶縁診断装置
５０  絶縁診断装置
５１  外部電極
５２  内部電極
５３  フランジ部
５４  支柱
８０  絶縁診断装置
８１  金属容器
８２  中心導体
８３  フランジ付き開口部
８４  ボルト
【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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