(57)【要約】【課題】地球温暖化対策に配慮しつつ、優れた絶縁性能を確保したガス絶縁電気機器を提供する。【解決手段】ガス絶縁電気機器は、ガス区分用スペーサ２によりガス区画された母線側断路器１ａ、計器用変成器１ｂ、遮断器１ｃ、線路側断路器１ｄ及びケーブルヘッド１ｅからなる。各構成ユニット１ａ〜１ｅからは、内部の絶縁ガスを流通させる配管３を引き出し、この配管３をバルブ４及びポンプ５を介して絶縁ガス保守管理部１０に接続する。絶縁ガス保守管理部１０は、分解ガス濃度監視部１２、分解ガス吸着部１１及び絶縁ガス濃度監視部１３から構成され、配管３はこの絶縁ガス保守管理部１０の各部分へと接続した後、バルブ４を介して各構成ユニット１ａ〜１ｅへと再接続する。絶縁ガス中に分解ガスが含まれていた場合、分解ガス吸着部１１により分解ガスは除去できるため、運転中のガス絶縁電気機器であっても高電圧絶縁性能の低下を回復できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属容器内に高電圧印加部を電気的に絶縁するための絶縁ガスが封入され、ガス区分用スペーサにより構成ユニットごとにガス区分されたガス絶縁電気機器において、
前記構成ユニットと分解ガス吸着部、分解ガス濃度監視部、絶縁ガス濃度監視部とを、前記絶縁ガスを循環させる配管によって接続したことを特徴とするガス絶縁電気機器。
【請求項２】
前記分解ガス濃度監視部及び絶縁ガス濃度監視部が、その内部の観測窓および遮光部材を具備することを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁電気機器。
【請求項３】
前記配管を、分解ガス濃度監視部、分解ガス吸着部、絶縁ガス濃度監視部の順に接続することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス絶縁電気機器。
【請求項４】
前記配管を、構成ユニットごとまたは構成ユニットの種類ごとに並列に分解ガス濃度検出部に接続することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガス絶縁電気機器。
【請求項５】
前記分解ガス濃度監視部が、分解ガス中の硫黄化合物、フッ素化合物、ヨウ素化合物、炭化水素類、アルコール類、アミド類を検出するものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のガス絶縁電気機器。
【請求項６】
前記絶縁ガス濃度監視部が、ＳＦ６、ＣＦ３Ｉ、Ｎ２、ＣＯ２、Ｏ２およびヨウ素を含む絶縁ガスの濃度を検出するものであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のガス絶縁電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＦ６ガスよりも地球温暖化係数の少ない絶縁ガスを使用したガス絶縁電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力を継続的に供給している変電所においては、開閉装置、遮断器、変圧器、避雷器などの電力用電気機器が使用されている。これら電力用電気機器は、高電圧印加部と金属容器(接地電位)との間を電気的に絶縁するために絶縁媒体ガスが封入されている。主な絶縁媒体ガスとしてはＳＦ６ガスが有名であり、空気よりも約３倍の絶縁耐力があることからも電力供給に資するために必要不可欠な物質である。
【０００３】
一方で、昨今の地球温暖化問題への取り組みから地球温暖化係数の高い温室効果ガスが規制される動向にあり、国内外でも温室効果が低いまたは温室効果が無い代替ガス、或いは温室効果ガスの使用割合を低減した混合ガスを封入したガス絶縁電気機器の適用が考えられている。
【０００４】
例えば、大気中に含まれているＮ２、Ｏ２、ＣＯ２などは代替ガスの候補であり、高電圧絶縁、大電流遮断などの性能ごとに実用化に近い研究レベルにまで達してきている。一方、ＣＦ３Ｉを用いた混合ガスについても、加熱手段などを用いてＣＦ３Ｉの混合割合を高めることで温室効果ガスの低減効果を狙う例が以下の文献に公開されている。
【特許文献１】特開平１１−２７５７２０号公報
【特許文献２】特開２０００−２２４７２２号公報
【特許文献３】特開２０００−１６６０３３号公報
【特許文献４】特開２０００−１６４０４０号公報
【特許文献５】特開２０００−１５０２５３号公報
【特許文献６】特開２０００−１５２４４７号公報
【特許文献７】特開２０００−０６９６３５号公報
【特許文献８】特開平１１−３４１６２２号公報
【特許文献９】特開平１１−２９９０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のガス絶縁電気機器には次の様な問題が挙げられる。すなわち、代替ガスや混合ガスの候補に挙がっているＮ２、Ｏ２、ＣＯ２などは高電圧絶縁および大電流遮断の基本的性能が明らかにされつつあるものの、ＣＦ３Ｉをガス絶縁電気機器の絶縁媒体ガスに適用した事例は皆無である。そのため、ＣＦ３Ｉを絶縁ガスとして使用した場合に、絶縁ガスそれ自体はもとより、内部放電により発生する分解ガスについても、その運用・保守診断に対して必要な機器構成が明確でなかった。
【０００６】
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであって、ガス絶縁電気機器の構成ユニットと分解ガス吸着部、分解ガス濃度監視部、絶縁ガス濃度監視部とをバルブを介して配管で接続し、ガスを循環させることにより、運転中の異なる構成ユニット同士において絶縁ガスおよび分解ガス双方の相互運用・保守診断を容易かつ確実に実行し得るガス絶縁電気機器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】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明のガス絶縁電気機器は、金属容器内に高電圧印加部を電気的に絶縁するための絶縁ガスが封入され、ガス区分用スペーサにより構成ユニットごとにガス区分されたガス絶縁電気機器において、前記構成ユニットと分解ガス吸着部、分解ガス濃度監視部、絶縁ガス濃度監視部とを、前記絶縁ガスを循環させる配管によって接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、分解ガス濃度検出部及び絶縁ガス濃度検出部により、分解ガスと絶縁ガスの濃度を常時監視することができ、ガス絶縁電気機器の絶縁性能が低下する兆候を早期に検出することが可能になる。また、分解ガスを吸着した絶縁ガスを再び各構成ユニットに戻すようにしたので、絶縁ガスの再利用が可能になり、地球温暖化対策上有利であると同時に、優れた絶縁性能を長期間にわたって確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図１に従って具体的に説明する。
（１）実施形態の構成
本実施形態において、ガス絶縁電気機器は、金属容器内に高電圧印加部を電気的に絶縁するための絶縁ガスが封入されており、当該機器のガス区分用スペーサ２によりガス区画された構成ユニット１ａ〜１ｅからなる。本実施形態において、この構成ユニット１ａ〜１ｅは、母線側断路器１ａ、計器用変成器１ｂ、遮断器１ｃ、線路側断路器１ｄ及びケーブルヘッド１ｅである。なお、構成ユニット１ａ〜１ｅはこれらに限らず、変圧器、避雷器、計器用変圧器、ブッシング、母線などであっても良い。
【００１０】
これら各構成ユニット１ａ〜１ｅからは、内部の絶縁ガスを流通させる配管３を引き出し、この配管３をバルブ４及びポンプ５を介して絶縁ガス保守管理部１０に接続する。この絶縁ガス保守管理部１０は、分解ガス濃度監視部１２、分解ガス吸着部１１及び絶縁ガス濃度監視部１３から構成され、前記配管３はこの絶縁ガス保守管理部１０の各部分へと接続した後、バルブ４を介して前記各構成ユニット１ａ〜１ｅへと再接続する。
【００１１】
なお、本実施形態では、前記配管３は構成ユニット１ａ〜１ｅごとに並列に接続し、これに応じて各構成ユニット１ａ〜１ｅに対応した分解ガス濃度監視部１２を複数配置する。すなわち、実際の分解ガス濃度は非常に低いと考えられるので、構成ユニット１ａ〜１ｅを直列に配管接続する場合に比較して並列接続にする方が高精度の濃度監視になる。
【００１２】
特に、実際の変電所にある電力用電気機器は様々な構成ユニット１ａ〜１ｅから成り立っており、前記のような並列接続を行うことで、これらの異なる構成ユニット１ａ〜１ｅごとに濃度監視することが可能となり、個々の構成ユニット１ａ〜１ｅの特徴に適した事故時および部分放電発生時の絶縁劣化診断が可能になる。
【００１３】
また、前記絶縁ガス保守管理部１０は、図示のように、ポンプ５、分解ガス濃度監視部１２、分解ガス吸着部１１、絶縁ガス濃度監視部１３の順に接続することが望ましい。すなわち、分解ガス吸着部１１の直前に分解ガス濃度監視部１２を設けることで、分解ガスの濃度監視が最も高感度になる。また、分解ガス吸着部１１の直後に絶縁ガス濃度監視部１３を設けることで、分解ガスの影響を受けない絶縁ガスの濃度監視が行える。
【００１４】
更に、前記分解ガス濃度監視部１２及び絶縁ガス濃度監視部１３には観測窓１４を設け、この観測窓１４を覆うための金属板その他の遮光部材１５を設ける。すなわち、ＣＦ３Ｉのように大気中では紫外線により短時間で分解されてしまうような絶縁ガスでは、所定の高電圧絶縁性能を維持できなくなる可能性がある。そこで、遮光部材１５で観測窓１４を覆えば、ＣＦ３Ｉが分解されることなく濃度監視が行える。
【００１５】
本実施形態において、前記分解ガス濃度監視部１２としては、一例として、分解ガス中の硫黄化合物、フッ素化合物、ヨウ素化合物、炭化水素類、アルコール類、アミド類の存否を監視する装置を使用する。
【００１６】
すなわち、一般にＳＦ６からは硫黄化合物やフッ素化合物の分解ガスが発生する。またＣＦ３Ｉからはヨウ素化合物の分解ガスが発生する。さらに変圧器内部のセルロース系(プレスボード等)からは炭化水素類の分解ガスが、プラスチック系(ＰＥＴフィルム等)からはアルコール類、アミド類の分解ガスが発生すると考えられる。そこで、これら多種多様の分解ガスに見合った分解ガス濃度監視部１２を設けることで、様々な構成ユニット１ａ〜１ｅに対応できる。
【００１７】
本実施形態において、前記絶縁ガス濃度監視部１３として、ＳＦ６,ＣＦ３Ｉ,Ｎ２,ＣＯ２,Ｏ２、およびヨウ素を含む絶縁ガスの濃度を監視するものを使用する。
【００１８】
すなわち、今後の温室効果ガスの削減動向によっては、変電所内の構成ユニット１ａ〜１ｅごとに適材適所の絶縁ガスを使用する可能性がある。例えば遮断器１ｃには大電流遮断性能の高いＳＦ６,ＣＯ２が、また母線には高電圧絶縁性能の高いＣＦ３Ｉ,Ｎ２,ＣＯ２,Ｏ２などが考えられる。そこで、本実施形態では、これら異なる絶縁ガスに見合った絶縁ガス濃度監視部１３を設けることで、様々な混合ガス或いは代替ガスに対応できるようにする。
【００１９】
更に、前記分解ガス濃度監視部１２及び絶縁ガス濃度監視部１３のガス濃度検出手段としては、レーザ照射、熱伝導率変化あるいは赤外線照射により濃度検出を行うものを使用することができる。
【００２０】
例えば、一般的な分解ガスおよび絶縁ガスの濃度測定は接触式の化学的反応による検知が主流であるが、レーザのような非接触式の検知であればガス流などの影響を受けずに正確な濃度を監視できる。また、絶縁ガス或いは分解ガスの熱伝導率は個々に異なるため、熱伝導率の変化を検出する素子を適用することでこれら熱伝導率の違いから個々のガスを特定することができる。また熱伝導率の変化の割合を時間的に見ることで、個々のガスの濃度監視が行える。更に、絶縁ガス或いは分解ガスの赤外線吸収率は個々に異なるため、赤外線を照射することでこれら吸収率の違いから個々のガスを特定することができる。また赤外線吸収率の変化の割合を時間的に見ることで、個々のガスの濃度監視が行える。  
【００２１】
（２）実施形態の作用効果
前記のような構成を有する本実施形態においては、構成ユニット１ａ〜１ｅ内には通常の絶縁ガスの他に事故等で発生する分解ガスが含まれる場合があり、ポンプ５によりこれら各構成ユニット１ａ〜１ｅ内の絶縁・分解ガスを循環させて構成ユニット１ａ〜１ｅ外部に取り出す。
【００２２】
すると、絶縁ガス中に分解ガスが含まれていた場合、分解ガス吸着部１１により分解ガスは除去できるため、運転中のガス絶縁電気機器であっても高電圧絶縁性能の低下を回復できる。また運用上必要な絶縁ガスは再度構成ユニット１ａ〜１ｅに戻すことで、地球温暖化に加担することのない高い絶縁ガスの運用効率が期待できる。
【００２３】
本実施例によれば、絶縁ガスおよび分解ガス双方の相互運用・保守診断効果の高いガス絶縁電気機器を提供することができる。
【００２４】
（３）他の実施形態
本発明は前記のような実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明に包含される。
【００２５】
(a) 構成ユニットの種類ごと（例えば、変圧器、避雷器、遮断器、断路器、計器用変成器、ブッシング、母線ごと）に配管３を並列に接続する。すなわち、実際の変電所にある電力用電気機器は様々な種類の構成ユニット１ａ〜１ｅから成り立っており、これらを一括して濃度監視することで事故時および部分放電発生時の絶縁劣化診断の保守連携が可能になる。
【００２６】
(b) 各構成ユニットからの配管３を直列に接続して、これを絶縁ガス保守管理部１０に設けた１台の分解ガス濃度監視部１２に接続する。これにより、配管３の引き回しを容易にすると共に、分解ガス濃度監視部１２の構成も単純化される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のガス絶縁電気機器の一実施の形態を示すシステム構成図。
【符号の説明】
【００２８】
１ａ〜１ｅ構成ユニット
１ａ…母線側断路器
１ｂ…計器用変成器
１ｃ…遮断器
１ｄ…線路側断路器
１ｅ…ケーブルヘッド
２…ガス区分用スペーサ
３…配管
４…バルブ
５…ポンプ
１０…絶縁ガス保守管理部
１１…分解ガス吸着部
１２…分解ガス濃度監視部
１３…絶縁ガス濃度監視部
１４…観測窓
１５…遮光部材
【図１】
2007273282.tif 000003