(57)【要約】【目的】この発明は、変圧器絶縁油の油中ガス濃度を絶縁油に接することなくコンサベータ隔膜透過後においてガス検出を行い、運転中の既設変圧器、新設変圧器を問わず容易に、かつ油漏れ等の懸念もなく安全に取り付け可能な油中ガス警報継電器を提供することが目的である。【構成】イ）本発明の油中ガス警報継電器を設置する変圧器およびコンサベータの仕様から絶縁油中の特定ガス濃度警報レベルと検出する透過特定ガス濃度との関係を設定するレベル設定スイッチと、ロ）コンサベータ空気室出口乃至吸湿呼吸器間に設置可能な防水型ソケットに収納した透過特定ガスを検出するガスセンサーと、ハ）筐体に収納した検出・表示回路およびデータ伝送回路とを接続するケーブルから構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器絶縁油内で発生した異常ガスをコンサベータ隔膜透過後の気相部で検出するためのガスセンサーとガス濃度に応じて警報信号を出す検出・表示回路および信号伝送回路からなる警報継電器。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【００１】  本発明は、変圧器保全に関する最重要監視項目の一つである変圧器油中ガス監視に係わり、変圧器絶縁油を採油することなく、かつ絶縁油に接することなく常時監視し内部異常の早期予知、内部事故の予防に資する警報継電器であり、コンサベータ隔膜を透過した後のガスを検出するため新設、既設を問わず、すべての変圧器に適用できるものである。
【背景技術】
【００２】  変圧器内部診断の方法としては、変圧器から絶縁油を採油しガスクロマトグラフを用いて絶縁油内に含まれるガスを分析しその成分比により内部異常の有無を診断しているのが一般的である。これには採油・サンプル運搬・分析等に掛かる費用が大きいのみならず、年に一、二度の定期分析では変圧器内部異常の予知が遅れることも免れない。
これに対し、常時監視の要求から、常時監視型の油中ガス検出装置が開発されてきたが、この従来からの装置は、変圧器に直接取付けて絶縁油を装置内のガス透過膜まで導く必要がある。また、ガス透過膜に接する絶縁油が常時対流によって入れ替わることがなければ通時的に油中ガスを検出していることにはならない。従って取付け箇所、配管長、配管形状、使用バルブ等に制限があり、新設の変圧器には設置可能であるとしても、相応の工事費を必要とする。また、変圧器に直接取付け絶縁油を導く必要がある以上、既設の変圧器に設置するのは不可能であることは言うまでもない。
【発明が解決しようとする課題】
【００３】  本発明は上記の従来技術の状況に鑑み、既設、新設を問わず、すべての変圧器に設置可能な常時監視型の油中ガス警報継電器を提供しようとするものである。
【課題を解決する手段】
【００４】  本発明は
イ）コンサベータ隔膜を透過する特定ガス濃度を既知の油中の特定ガス濃度、コンサベータ隔膜の材質・形状、絶縁油内部圧力等の関数として求め、本発明の油中ガス警報継電器を設置する変圧器およびコンサベータの仕様から油中の特定ガス濃度警報レベルと透過特定ガス濃度との関係を定式化し、
ロ）透過特定ガスを検出するガスセンサーをコンサベータ空気室出口乃至吸湿呼吸器間に設置可能なソケットに収納し、
ハ）筐体に収納した検出・表示回路およびデータ伝送回路とをケーブルで接続することにより、絶縁油と隔離された箇所において油中ガス濃度を常時監視可能とし、既設変圧器にも容易に設置可能ならしめ上記課題を解決するものである。
【作用】
【００５】  絶縁油内のガスは、変圧器内部における接触不良や短絡によるアークおよび絶縁体の劣化によって発生するものであり、発生要因によって水素、メタン、エタン、エチレン、アセチレン等が発生する。これらのガスは絶縁油内部圧力等によって、絶縁油の膨張収縮を補償しかつ絶縁油の酸化を防止するコンサベータの隔膜を透過し、コンサベータ空気室および空気出口に設置されている吸湿呼吸器までの配管内に滞留する。無論吸湿呼吸器は大気開放であるから、この間の任意の位置Ｘでの透過特定ガス濃度ρは、特定油中ガス濃度ρ０および内部圧力が一定であるとすれば、次の（１）式で表される値に落ち着く。
ρ＝Ｋ・Ａ・ΔＰ・ρ０・（Ｘ０−Ｘ）／（ｔＤａ）・・・・・（１）
ここに、
ａ：吸湿呼吸器入口面積
Ｘ０：コンサベータ隔膜から吸湿呼吸器出口までの距離
Ｘ：コンサベータ隔膜から油中ガス警報継電器取付け位置までの距離
Ｄ：特定ガス対空気の拡散係数
Ｋ：隔膜の特定ガス透過係数
Ａ：隔膜の面積
ｔ：隔膜の厚さ
ΔＰ：コンサベータ気相部と液相部（内部圧力）との差圧
ρＯ：特定油中ガス濃度
である。
上記（１）式に示すようにコンサベータ隔膜から離れるに従い検出すべき濃度は低下するが、コンサベータ隔膜から離れた位置に油中ガス警報継電器を取付る場合は、変圧器の負荷の増加、周囲温度の上昇等に伴うコンサベータ隔膜の変位によって吸湿呼吸器に向かって押し出される隔膜直後の高濃度ガスを検出することもできる。上述の隔膜変位の要因は日的変化である。従って日的変化のピークホールドを取れば、コンサベータ隔膜から吸湿呼吸器までの任意の位置で、隔膜直後の濃度を１日単位で把握することが可能である。
さらに、特定油中ガス濃度（ρＯ）と検出濃度（ρ）との相関は、上記（１）式と監視すべき変圧器の仕様から求められる。
また、上述の油中ガスの特定は任意であって、変圧器内部異常の内容に応じて検出ガスを特定してもよいし、コンサベータ隔膜を最も透過し易い水素を代表させてもよい。
【実施例】
【００６】  以下、図面を参照しながら実施例を説明する。
【図１】
は油中ガス検出の概念と油中ガス警報継電器の取り付け位置および概略構成を示す。
変圧器（１）内の異常によって発生したガスは絶縁油（２）に溶解するがコンサベータ（３）の隔膜（４）を透過して隔膜（４）と吸湿呼吸器（５）の間に濃度勾配をもって滞留する。本発明の油中ガス警報継電器（６）は隔膜（４）と吸湿呼吸器（５）の間の任意の位置に取り付け可能であるが、本実施例では吸湿呼吸器（５）の直前に取り付けてある。水素検出用ガスセンサー（７）を防水ソケット（８）に収納し、ケーブル（９）を介して警報表示ボックス（１０）に接続する。警報表示ボックス（１０）内には検出回路、レベル設定スイッチ（１１）、表示回路およびデータ伝送回路が内蔵され、警報信号を監視所に伝送可能ならしめるとともに、現場監視のために検出濃度のレベルに応じた警報ランプ（１２）、（１３）を警報表示ボックス（１０）表面に設けてある。レベル設定スイッチ（１１）は特定油中ガス濃度（ρＯ）と検出濃度（ρ）との相関から警報レベルを設定するための内部スイッチである。
本実施例では油中ガスとして隔膜透過係数の大きい水素を選択特定し、水素検出用ガスセンサーを採用したが、前述したように他の油中ガスを選択特定し、これに対応するガスセンサーを採用するのも可能であるし、感度を上げるため多種類のガスに感応するセンサーを用いてもよい。
また、警報表示ボックス表面に警報ランプに替わって検出濃度をデジタル表示することも容易である。
【発明の効果】
本発明の効果は、変圧器絶縁油の油中ガス濃度を絶縁油に接することなくコンサベータ隔膜透過後にガス検出が可能故に、容易に、かつ油漏れ等の懸念もなく安全に取り付け可能な油中ガス警報継電器を提供することによって、運転中の既設変圧器、新設変圧器を問わず変圧器の内部異常を常時監視できるようにしたことにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  油中ガス検出の概念と油中ガス警報継電器の取り付け位置および概略構成を示す。
【符号の説明】
１．  ・・・  変圧器
２．  ・・・  絶縁油
３．  ・・・  コンサベータ
４．  ・・・  隔膜
５．  ・・・  吸湿呼吸器
６．  ・・・  油中ガス警報継電器
７．  ・・・  水素検出用ガスセンサー
８．  ・・・  防水ソケット
９．  ・・・  ケーブル
１０．・・・  警報表示ボックス
１１．・・・  レベル設定スイッチ
１２．・・・  警報ランプ
１３．・・・  警報ランプ
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年7月3日(2006.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【作用】
【００５】
絶縁油内のガスは、変圧器内部における接触不良や短絡によるアークおよび絶縁体の劣化によって発生するものであり、発生要因によって水素、メタン、エタン、エチレン、アセチレン等が発生する。これらのガスは絶縁油内部当該ガス分圧等によって、絶縁油の膨張収縮を補償しかつ絶縁油の酸化を防止するコンサベータの隔膜を透過し、コンサベータ空気室および空気出口に設置されている吸湿呼吸器までの配管内に滞留する。この間の任意の位置Ｘでの透過特定ガス濃度ρは、コンサベータ隔膜の変位がないとき外気を遮断する機能を有するオイルカップを付随しない吸湿呼吸器の場合、特定油中ガス濃度ρ０が一定、ガス発生時点からの時間をｔとすれば、次の（１）式で表される。
ρ＝Ｓ１／Ｓ２・ρ０・｛（１−ｅｘｐ（−Ｓ２・ｔ））・（Ｘ０−Ｘ）／Ｘ０・・・（１）
ここに、
Ｓ１＝Ｋ・Ａ／（Ｖ・ｄ）
Ｓ２＝Ｓ１＋Ｄ・ａ／（Ｖ・Ｘ０）
Ｖ：コンサベータ気相部容積
ａ：吸湿呼吸器入口面積
Ｘ０：コンサベータ隔膜から吸湿呼吸器出口までの距離
Ｘ：コンサベータ隔膜から油中ガス警報継電器取付け位置までの距離
Ｄ：特定ガス対空気の拡散係数
Ｋ：隔膜の特定ガス透過係数
Ａ：隔膜の面積
ｄ：隔膜の厚さ
ρο：特定油中ガス濃度
である。
また、オイルカップ付き吸湿呼吸器の場合は次の（２）式で表される。
ρ＝ρ０・｛（１−ｅｘｐ（−Ｓ１・ｔ））・（Ｘ０−Ｘ）／Ｘ０・・・（２）
上記（１）式あるいは（２）式に示すようにコンサベータ隔膜から離れるに従い検出すべき濃度は低下するが、コンサベータ隔膜から離れた位置に油中ガス警報継電器を取付る場合は、変圧器の負荷の増加、周囲温度の上昇等に伴うコンサベータ隔膜の変位によって吸湿呼吸器に向かって押し出される隔膜直後の高濃度ガスを検出することもできる。上述の隔膜変位の要因は日的変化である。従って日的変化のピークホールドを取れば、コンサベータ隔膜から吸湿呼吸器までの任意の位置で、隔膜直後の濃度を１日単位で把握することが可能である。
さらに、特定油中ガス濃度（ρο）と検出濃度（ρ）との相関は、上記（１）式あるいは（２）式と監視すべき変圧器の仕様から求められる。
また、上述の油中ガスの特定は任意であって、変圧器内部異常の内容に応じて検出ガスを特定してもよいし、コンサベータ隔膜を最も透過し易い水素を代表させてもよい。