(57)【要約】【課題】  密閉型の油入電気機器において、油入電気機器から採取した絶縁油、ガス等の試料を分析機器のある研究施設等に持ち込むことなく、現地で内部異常の診断ができる油入電気機器の異常診断装置および異常診断装置を提供する。【解決手段】  密閉型の油入電気機器Ａの呼吸管８上に水素吸蔵合金、加熱装置、水素センサーを収容した異常診断手段９を備え、この水素吸蔵合金に分解ガス中の水素を一旦吸収させ、その後、加熱装置で合金を加熱して合金から放出させた水素量を水素センサーで測定することによって現地で油入電気機器の内部異常の診断を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁油と空気の接触を遮断する遮蔽体を備えたコンサベータを有する密閉型油入電気機器の吸湿呼吸器を取り付ける呼吸経路上に、絶縁材料の分解ガス中の水素を吸蔵する合金を配置し、前記水素を吸蔵する合金を収める容器に加熱手段を設け、さらに前記水素を吸蔵する合金と前記加熱手段を収めるケース内に前記水素を吸蔵する合金から放出される水素量を測定する水素センサーを配置した異常診断手段を備えて構成したことを特徴とする油入電気機器の異常診断装置。
【請求項２】
絶縁油と空気の接触を遮断する遮蔽体を備えたコンサベータを有する密閉型油入電気機器の吸湿呼吸器を取り付ける呼吸経路上に、絶縁材料の分解ガス中の水素を吸蔵する合金を配置し、前記水素を吸蔵する合金を収める容器に加熱手段を設け、さらに前記水素を吸蔵する合金と前記加熱手段を収めるケース内に前記水素を吸蔵する合金から放出される水素量を測定する水素センサーを配置した異常診断手段と、前記異常診断手段と前記吸湿呼吸器の間に前記油入電気機器外の空気中の水素を吸蔵する合金を配置した診断補助手段を備えて構成したことを特徴とする油入電気機器の異常診断装置。
【請求項３】
絶縁油と空気の接触を遮断する遮蔽体を備えたコンサベータを有する密閉型油入電気機器の吸湿呼吸器を取り付ける呼吸経路上に、絶縁材料の分解ガス中の水素を吸蔵する合金を配置し、前記分解ガス中の水素を前記水素を吸蔵する合金に一旦吸蔵させ、その後、前記水素を吸蔵する合金を収める容器に設けた加熱手段で前記水素を吸蔵する合金を加熱して、前記水素を吸蔵する合金に一旦吸蔵した水素を放出させ、その水素量を前記水素を吸蔵する合金と前記加熱手段を収めるケース内に設けた水素センサーで測定することにより油入電気機器の内部異常を診断することを特徴とする油入電気機器の異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁油によって絶縁を施した油入電気機器の異常診断装置および異常診断方法に関するものである。
【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、部分放電や局部過熱等、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）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）等の炭化水素ガス（以下、分解ガス）を発生する。
【０００３】
分解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】
ところで、密閉型油入電気機器のコンサベータには機器本体とともにタンク内に収容される絶縁油を空気中の酸素から遮断する遮蔽体が備えられている。この遮蔽体は内部異常によって発生する分解ガスをごく少量であるが透過させる性質がある。しかし、透過した分解ガスはコンサベータ内の空気で希釈されるため、コンサベータ内の空気をそのままガス分析しても分解ガス濃度が低く、内部異常を発見することは非常に難しかった。
【０００５】
本出願人は、開放型油入電気機器の呼吸経路上に分解ガス中の水素を吸蔵する合金を配置し、分解ガスの量が少ない低温異常過熱においても油入電気機器の呼吸作用を利用して当該合金に分解ガス中の水素を一旦吸蔵し、その後、当該合金から水素を放出させてその水素量を測定することにより、油入電気機器の内部異常を診断する方法を提案した（下記特許文献１参照）。
【０００６】
この方法の分解ガス中の水素を吸蔵する合金に分解ガス中の水素を一旦吸蔵させる手段を密封型油入電気機器の吸湿呼吸器を取り付ける呼吸経路上に応用することで、密閉型油入電気機器の異常の有無と程度を診断することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５８０６４７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献１記載の方法では、分解ガス中の水素を吸蔵する合金を研究施設等に持ち帰り分析を行うことで異常診断を行うことを想定しているため、現地で異常の有無を診断することができない。
【０００９】
さらに、上記特許文献１記載の方法では、油入電気機器の呼吸経路上に配置した合金が呼吸経路上に流入する油入電気機器外の空気（以下、大気）にも接触するので、大気中に含まれる水素も吸蔵することになる。大気中の水素量は数［ｐｐｍ］以下であるが、コンサベータの遮蔽体を透過する分解ガス中の水素量も非常に少ないので、大気中に含まれる水素の影響で分解ガス中の水素量を正確に測定ができない。
【００１０】
そこで、本発明は、上記特許文献１記載の方法を改良することによって、分解ガス中の水素量を正確に測定することを可能とし、現地で内部異常の有無を診断できる油入電気機器の異常診断装置と異常診断方法を提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、機器本体を絶縁油とともにタンク中に収容してなる油入電気機器において、前記絶縁油と空気の接触を遮断する遮蔽体を備えたコンサベータを有する密閉型油入電気機器の吸湿呼吸器を取り付ける呼吸経路上に、絶縁材料の分解ガス中の水素を吸蔵する合金を配置し、前記水素を吸蔵する合金を収める容器に加熱手段を設け、さらに前記水素を吸蔵する合金と前記加熱手段を収めるケース内に前記水素を吸蔵する合金の加熱により放出される水素の量を測定する水素センサーを配置してなる異常診断手段を備えて構成したことに特徴を有する。
【００１２】
請求項２記載の発明は、機器本体を絶縁油とともにタンク中に収容してなる油入電気機器において、前記絶縁油と空気の接触を遮断する遮蔽体を備えたコンサベータを有する密閉型油入電気機器の吸湿呼吸器を取り付ける呼吸経路上に、絶縁材料の分解ガス中の水素を吸蔵する合金を配置し、前記水素を吸蔵する合金を収める容器に加熱手段を設け、さらに前記水素を吸蔵する合金と前記加熱手段を収めるケース内に前記水素を吸蔵する合金の加熱により放出される水素の量を測定する水素センサーを配置してなる異常診断手段と、前記異常診断手段と前記吸湿呼吸器の間に前記油入電気機器外の空気中の水素を吸蔵する合金を配置した診断補助手段を備えて構成したことに特徴を有する。
【００１３】
請求項３記載の発明は、絶縁油と空気の接触を遮断する遮蔽体を備えたコンサベータを有する密閉型油入電気機器の吸湿呼吸器を取り付ける呼吸経路上に、絶縁材料の分解ガス中の水素を吸蔵する合金を配置し、前記分解ガス中の水素を前記水素を吸蔵する合金に一旦吸蔵させ、その後、前記水素を吸蔵する合金を収める容器に設けた加熱手段で前記水素を吸蔵する合金を加熱して、前記水素を吸蔵する合金に一旦吸蔵した水素を放出させ、その水素量を前記水素を吸蔵する合金と前記加熱手段を収めるケース内に設けた水素センサーで測定することにより、油入電気機器の内部異常を診断することに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１及び請求項３記載の発明によれば、水素を吸蔵する合金を加熱する加熱手段と、加熱により放出された水素の量を測定する水素センサーを設けたことで、前記水素を吸蔵する合金を分析機器のある研究施設等に持ち帰ることなく現地で内部異常の有無と程度を診断することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、異常診断手段へ吸湿呼吸器から大気が流入する経路上に水素を吸蔵する合金を追加配置することで、分解ガス中の水素を吸蔵する合金が、大気中に含まれる水素を吸蔵することを無くすことができ、内部異常診断の精度をより一層、向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施例を示す油入電気機器の正面図である。
【図２】第１実施例の異常診断手段の構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す油入電気機器の正面図である。
【図４】第２実施例の異常診断手段と診断補助手段の構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図４を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る異常診断方法を採用した油入電気機器（油入変圧器Ａ）の正面図である。図１において、１は油入変圧器Ａのタンクであり、２はタンク１内に収容・固定される、鉄心やコイル等からなる変圧器本体である。
【００１８】
３は変圧器タンク１内に充填されて、変圧器本体２を冷却および絶縁する絶縁油であり、４は変圧器タンク１の上部に取り付けられたコンサベータを示している。  
【００１９】
５は変圧器タンク１の下部に設けられて、変圧器タンク１内に充填した絶縁油３を抜き取る排油コックを示している。当該排油コック５には、注射器を接続してピスト
ンを引く操作をしたり、或いは、絶縁油３の自重によって、大気に晒すことなく変圧器タンク１内から絶縁油３を採取できる。
【００２０】
６はコンサベータ４の内部で空気と絶縁油３の接触を遮断する遮蔽体である。また、
７はコンサベータ４の上部に一端を連結した呼吸管８の他端に接続される吸湿呼吸器であり、その内部にはシリカゲル等の吸湿剤（図示せず）が収容され、呼吸管８を介して変圧器タンク１内に湿った大気が流入することを防いでいる。
【００２１】
９は油入変圧器Ａの内部異常を診断するための異常診断手段を示している。異常診断手段９は、ケース９ａ内に図示していない分解ガス中の水素を吸蔵する合金（以下、水素吸蔵合金）が収容して構成されている。水素吸蔵合金とは水素を取り込む性質のある金属を合金化することによって最適化し、水素を吸わせることを目的として開発された合金であり、水素貯蔵合金とも言われる。
【００２２】
図２は前記異常診断手段９の構造を示す斜視図である。異常診断手段９は中空円筒状のケース９ａ内に分解ガス中の水素を吸蔵する合金（以下、水素吸蔵合金）１０、水素吸蔵合金１０を収める中空円筒状の内部容器１１と、内部容器１１外側に外部から電気を供給して作動させる加熱手段（ヒータ等）１２と、ケース９ａ内側に水素吸蔵合金１０が放出する水素の量を測定する水素センサー１３が設置されている。さらに、ケース９ａ外側に水素センサー１３の測定した水素量を表示させる表示部（図示せず）を接続するコネクタ（図示せず）を備えている。
【００２３】
つづいて、上記異常診断手段９によって油入変圧器Ａの内部異常を診断する方法について説明する。油入変圧器Ａの内部に内部異常が発生すると、発熱源に接触した絶縁油３や絶縁紙等の絶縁材料は化学分解反応を起こす。
【００２４】
この化学分解反応によって、分解ガスが発生し絶縁油３中に溶解する。正常運転時でも少量の分解ガスが発生するが、内部異常発生時の発生量は正常運転時と比較して増加し、正常運転時を逸脱する。
【００２５】
発生量が増加した分解ガス中の水素は、図１に示す油入変圧器Ａのコンサベータ４中にある絶縁油３の油面から遮蔽体６を透過して呼吸管８内へ流入する。呼吸管８には、前述のごとく異常診断手段９が接続されているので、呼吸管８内へ流入した水素は異常診断手段９へと送られる。
【００２６】
異常診断手段９に送られた水素は、図２に示す中空円筒状の内部容器１１内に収めた水素吸蔵合金１０に吸収される。水素以外の分解ガスは異常診断手段９下方の呼吸管８内へ流入し、図１に示す吸湿呼吸器７を介して外部へ放出される。
【００２７】
異常診断手段９の水素吸蔵合金１０に分解ガス中の水素を吸収させた後は、内部容器１１の外側に設置した加熱手段（ヒータ等）１２を操作して加熱することによって、水素吸蔵合金１０に一旦吸蔵させた水素を放出させる。そして放出させた水素の量をケース９ａ内側に設置した一般的に流通している水素センサー１３で測定し、測定した水素量を水素センサー１３のコネクタに接続した表示部で確認することにより、油入変圧器Ａの内部異常の有無と程度を診断する。
【００２８】
なお、水素センサー１３で測定した測定値を現地に出向いて確認することで、油入変圧器Ａの内部異常の有無と程度を診断する場合で説明したが、加熱手段１２と水素センサー１３を遠隔操作し、水素センサー１３による水素量の測定結果を電話回線等の通信手段で送ることで、現地に赴くことなく油入変圧器Ａの内部異常の有無と程度を診断するようにしても良い。
【００２９】
さらに、別の方法としては、水素は空気に比べて軽くコンサベータ４の遮蔽体６上方空間に溜まりやすいため、コンサベータ４の上部にバルブを設け、そのバルブからアルゴン等の不活性ガスを吹き込んで、コンサベータ４の遮蔽体６上方空間の水素を含む空気を吸湿呼吸器７を通して外部へ押し出すことで、コンサベータ４の遮蔽体６上方空間内及び呼吸管８内の空気中の水素全てを水素吸蔵合金１０に吸蔵させて、水素吸蔵合金１０でコンサベータ４の遮蔽体６上方空間内及び呼吸管８内の水素を濃縮した後、水素吸蔵合金１０に吸蔵された水素の量を測定することで油入変圧器Ａの内部異常の有無と程度を診断するようにしても良い。コンサベータ４の遮蔽体６上方空間内及び呼吸管８内の水素を含む空気を水素吸蔵合金１０に接触させる方法としては、コンサベータ４の上部に設けたバルブを開き、吸湿呼吸器７に接続した真空ポンプ等でコンサベータ４の遮蔽体６上方空間の分解ガスを含む空気を吸引しても良い。
【００３０】
図３は本発明の第２の実施例における油入変圧器Ａの正面図であり、図１に示す油入変圧器Ａと同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。図３の油入変圧器Ａは、呼吸管８上の吸湿呼吸器７と異常診断手段９の間に、吸湿呼吸器７を通して油入変圧器Ａの外部から異常診断手段９に流入する大気中の水素を除去する診断補助手段１４を備えて構成されている。診断補助手段１４は、図４に示すようにケース１４ａ内の内部容器１４ｂ内に水素吸蔵合金１４ｃを収容して構成されている。
【００３１】
図３に示す油入変圧器Ａに内部異常が発生した場合、絶縁油３や絶縁紙等の絶縁材料が化学反応を起こし、分解ガスが発生する。正常運転時でも少量の分解ガスが発生するが、内部異常発生時の発生量は正常運転時と比較して増加し、正常運転時を逸脱する。
【００３２】
発生量が増加した分解ガス中の水素は、図３に示す油入変圧器Ａのコンサベータ４中にある絶縁油３の油面から遮蔽体６を透過して呼吸管８内へ流入する。呼吸管８には、前述のごとく異常診断手段９が接続されているので、呼吸管８内へ流入した水素は異常診断手段９へと送られる。
【００３３】
異常診断手段９に送られた水素は、異常診断手段９のケース９ａ内に収容された水素吸蔵合金１０（図４参照）によって吸収される。
【００３４】
一方、油入変圧器Ａの周りにある大気が、油入変圧器Ａの呼吸作用によって、吸湿呼吸器７を介して呼吸管８に流入する。流入した大気中の水素は診断補助手段１４を構成する水素吸蔵合金１４ｃ（図４参照）によって吸収されるので、異常診断手段９を構成する水素吸蔵合金１０に吸収されることはない。特に、水素吸蔵合金１４ｃにマグネシウム合金系を採用することにより、水素吸蔵合金１４ｃに一旦吸収された水素は放出されにくくなり、水素吸蔵合金１０に吸収されることを極力防止できる。したがって、異常診断手段９の水素吸蔵合金１０に吸収される水素量は、油入変圧器Ａの内部異常によって発生した分解ガス中の水素のみとなる。
【００３５】
異常診断手段９の水素吸蔵合金１０に分解ガス中の水素を吸収させた後は、水素吸蔵合金１０を収める内部容器１１の外側に設置した加熱手段１２（ヒーター等）を操作して加熱することによって、水素吸蔵合金１０に一旦吸収した水素を放出させる。そして放出させた水素の量をケース９ａの内側に設置した一般的に流通している水素センサー１３で測定し、測定した水素量を水素センサー１３のコネクタに接続した表示部で確認することにより、油入変圧器Ａの内部異常の有無と程度を診断する。
【００３６】
なお、水素センサー１３で測定した測定値を現地に出向いて確認することで、油入変圧器Ａの内部異常の有無と程度を診断する場合で説明したが、加熱手段１２と水素センサー１３を遠隔操作し、水素センサー１３による水素量の測定結果を電話回線等の通信手段で送ることで、現地に赴くことなく油入変圧器Ａの内部異常の有無と程度を診断するようにしても良い。
【００３７】
さらに、別の方法としては、水素は空気に比べて軽くコンサベータ４の遮蔽体６上方空間に溜まりやすいため、コンサベータ４の上部にバルブを設け、そのバルブからアルゴン等の不活性ガスを吹き込んで、コンサベータ４の遮蔽体６上方空間の水素を含む空気を吸湿呼吸器７を通して外部へ押し出すことで、コンサベータ４の遮蔽体６上方空間内及び呼吸管８内の空気中の水素全てを水素吸蔵合金１０に吸蔵させて、水素吸蔵合金１０でコンサベータ４の遮蔽体６上方空間内及び呼吸管８内の水素を濃縮した後、水素吸蔵合金１０に吸蔵された水素の量を測定することで油入変圧器Ａの内部異常の有無と程度を診断するようにしても良い。コンサベータ４の遮蔽体６上方空間内及び呼吸管８内の水素を含む空気を水素吸蔵合金１０に接触させる方法としては、コンサベータ４の上部に設けたバルブを開き、吸湿呼吸器７に接続した真空ポンプ等でコンサベータ４の遮蔽体６上方空間の分解ガスを含む空気を吸引しても良い。
【００３８】
以上説明したように、本発明によれば、加熱装置、水素センサーや水素吸蔵合金を使用することにより、現地での油入変圧器Ａの内部異常の診断を可能とする。
【００３９】
また、診断精度の向上を図るに当たり、油入変圧器Ａの大幅な改造が必要ない利点も有する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
油入変圧器等の内部異常の診断に利用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  変圧器タンク
２  変圧器本体
３  絶縁油
４  コンサベータ
５  排油コック
６  遮蔽体
７  吸湿呼吸器
８  呼吸管
９  異常診断手段
９ａ，１４ａ  ケース
１０，１４ｃ  水素吸蔵合金
１１，１４ｂ  内部容器  
１２  加熱手段
１３  水素センサー
１４  診断補助手段
A  油入変圧器
【図１】
2017130565.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2017130565.tif 000006