(57)【要約】【課題】  密閉型の油入電気機器において、コンサベータ内の絶縁油と空気を遮断する遮蔽体を通過する油入電気機器の内部異常で発生する分解ガスの量を測定することで、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方法を提供する。【解決手段】  密閉型の油入電気機器Ａの呼吸管８上に水素吸蔵合金を収容した異常診断手段９を備え、水素量を測定する時にコンサベータ４内及び呼吸管８内の分解ガス中の水素を異常診断手段９へ送り、この水素吸蔵合金に一旦吸収させることでコンサベータ４内及び呼吸管８内の水素を濃縮する。その後、異常診断手段９から回収した水素吸蔵合金に吸蔵されている水素量を確認することに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と、前記コンサベータの上部に配置した前記コンサベータから前記呼吸経路上へ前記油入電気機器外の空気を引き込むバルブと、前記コンサベータの遮蔽体上方空間及び前記呼吸経路内の分解ガスを含む空気を吸引する真空ポンプを前記吸湿呼吸器の先端に配置した分解ガス濃縮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の水素を吸蔵する合金を配置した診断補助手段と、前記コンサベータの上部に前記コンサベータの遮蔽体上方空間及び呼吸経路内の分解ガスを含む空気を前記吸湿呼吸器から外部に押し出す不活性ガスを吹き込むバルブを設置した分解ガス濃縮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と前記吸湿呼吸器から流入する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、不活性ガスにより前記コンサベータの遮蔽体上方空間及び呼吸経路内の分解ガスを含む空気を前記吸湿呼吸器から外部へ押し出して、前記分解ガス中の水素を吸蔵する合金に前記分解ガス中の水素を一旦吸蔵させ、その後、前記合金に一旦吸蔵した水素を放出させ、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応用することで、密封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、油入電気機器の呼吸経路上に配置した水素を吸蔵する合金に油入電気機器の呼吸作用で当該合金を通過する分解ガス中の水素を吸着させているが、密閉型油入電気機器ではコンサベータ内の遮蔽体を通過する分解ガス中の水素が少量のため、油入電気機器の呼吸作用により当該合金が吸着できる水素量は少なくなり、油入電気機器の呼吸作用を利用して油入電気機器の内部異常の有無を判断することが困難であった。
【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水素を吸蔵する合金が油入電気機器の呼吸作用によって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の濃度も低いので、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、コンサベータ内の分解ガス中の水素量を正確に測定することを可能とし、分解ガス中の水素量が少量でも確実に内部異常の有無と程度を診断できる油入電気機器の異常診断装置および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と、前記コンサベータの上部に配置した前記コンサベータから前記呼吸経路上へ前記油入電気機器外の空気を引き込むバルブと、前記コンサベータの遮蔽体上方空間及び前記呼吸経路内の分解ガスを含む空気を吸引する真空ポンプを前記吸湿呼吸器の先端に配置した分解ガス濃縮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と、前記コンサベータの上部に前記コンサベータから前記呼吸経路上へ前記コンサベータの遮蔽体上方空間及び呼吸経路内の分解ガスを含む空気を前記吸湿呼吸器から外部に押し出す不活性ガスを吹き込むバルブを配置した分解ガス濃縮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と前記吸湿呼吸器から流入する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、不活性ガスにより前記コンサベータの遮蔽体上方及び呼吸経路上の分解ガスを含む空気を前記吸湿呼吸器から外部へ押し出して、前記分解ガス中の水素を吸蔵する合金に前記分解ガス中の水素を一旦吸蔵させ、その後、前記分解ガス中の水素を吸蔵する合金から水素を放出させ、その水素量を測定することによって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】
本発明によれば、異常診断装置と吸湿呼吸器の間に大気中の水素を吸蔵する合金を配置したことで、分解ガス中の水素を吸蔵する合金が油入電気機器の呼吸作用によって呼吸経路に流入する大気中の水素を吸蔵することが確実に防止でき、さらに真空ポンプによる吸引やコンサベータ上部からの不活性ガスの注入によりコンサベータの遮蔽体上方空間及び呼吸経路上の分解ガス中の水素全てを分解ガス中の水素を吸蔵する合金に吸蔵させて、コンサベータ内や呼吸経路内の空気に含まれる分解ガス中の水素を濃縮できるため、コンサベータ内や呼吸経路内の空気中の水素の濃度が低くても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、密閉型油入電気機器の内部異常診断の有無と程度を診断することができる。  
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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実施例及び第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。
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至３図を用いて説明する。図１は本発明の第１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。
【００１７】
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。  
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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）を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。
【００２１】
１０は吸湿呼吸器７を通して油入変圧器Ａの外部から異常診断手段９に流入する空気中の水素を除去する診断補助手段を示している。診断補助手段１０は、ケース１０ａ内に図示していない水素吸蔵合金を収容して構成されている。
【００２２】
１１はコンサベータ４の上方空間４ａ及び呼吸管８内部の分解ガスを含む空気を吸引する時に吸湿呼吸器７の先端に取付ける真空ポンプ、１２は真空ポンプ１１の動作時に開放して、コンサベータ４の上方空間４ａへコンサベータ４の周りから大気を引き込む目的でコンサベータ４の上部に取付けたバルブである。真空ポンプ１１と大気を引き込むバルブ１２で分解ガス濃縮手段は構成されている。
【００２３】
図２は前記異常診断手段９と前記診断補助手段１０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内に収容された水素吸蔵合金１３、水素吸蔵合金１３を収める中空円筒状の内部容器１４、ケース９ａ内から内部容器１３を取り出す開口部を塞ぐ蓋９ｂから構成される。
【００２４】
診断補助手段１０は、中空円筒状のケース１０ａ内に収容された水素吸蔵合金１５、水素吸蔵合金１５を収める中空円筒状の内部容器１６から構成される。
【００２５】
つづいて、本発明の第１実施例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。
【００２６】
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。
【００２７】
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を透過してコンサベータ４の上方空間４ａへ流入する。水素は空気に比べて軽くコンサベータ４の上方空間４ａへ溜まるが、一部は呼吸管８へ流入する。
【００２８】
コンサベータ４の上方空間４ａ及び呼吸管８内の水素を含んだ空気を、コンサベータ４上部に取付けたバルブ１２を開放し、同時に吸湿呼吸器７の先端に取付けた真空ポンプ１１を作動させて吸引する。
【００２９】
コンサベータ４の上方空間４ａ及び呼吸管８内の水素を含んだ空気は、呼吸管８に接続されている異常診断手段９へ真空ポンプ１１によって吸引される。異常診断手段９に流入した空気中の水素は、図２に示す中空円筒状の内部容器１４内に収められた水素吸蔵合金１３に吸収される。水素以外の空気は異常診断手段９下方の呼吸管８を通り診断補助手段１０へ流入し、図１に示す吸湿呼吸器７から真空ポンプ１１を介して外部へ放出される。
【００３０】
一方、普段は油入変圧器Ａの呼吸作用によって、油入変圧器Ａの周りにある大気が、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１０を構成する水素吸蔵合金１５（図２参照）によって吸収されるので、異常診断手段９を構成する合金１３に吸収されることはない。特に、水素吸蔵合金１５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１５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１３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１３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。
【００３１】
コンサベータ４の上方空間４ａ及び呼吸管８内の水素を含む空気全てを真空ポンプ１１で吸引して、異常診断手段９の水素吸蔵合金１３に分解ガス中の水素を吸収させた後は、蓋９ｂを外し、異常診断手段９から水素吸蔵合金１３を収めた内部容器１４を取り出す。当該合金１３をヒーター等を利用して加熱することによって、当該合金１３に一旦吸蔵した水素を放出させる。そして放出させた水素を薬剤と反応させることによって、当該合金１３が吸蔵していた水素量を確認し、油入変圧器Ａの内部異常の有無と程度を診断する。
【００３２】
コンサベータ４の上方空間４ａ及び呼吸管８内の水素を含む空気全てが真空ポンプ１１によって吸引できたかの判断は、真空ポンプ１１に取付けた積算流量計の値や真空ポンプ１１を上方空間４ａ及び呼吸管８内の空気全てが吸引できると計算した時間稼働する等によって行う。吸引終了後に、真空ポンプ１１は吸湿呼吸器７から取り外す。
【００３３】
また、別の方法としては、異常診断手段９から水素吸蔵合金１３を収めた内部容器１４を取り出した後、当該合金１３を加熱することによって吸蔵していた水素を放出させ、放出させた水素をガスクロマトグラフで分析することによって、当該合金１３が吸蔵していた水素量を確認し、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。
【００３４】
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、コンサベータ４上部に上方空間４ａへ図示していないアルゴン等の不活性ガスを送る高圧ボンベを接続するバルブ１７を設置した分解ガス濃縮手段を備えて構成されている。
【００３５】
つづいて、本発明の第２の実施例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。
【００３６】
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を透過してコンサベータ４の上方空間４ａへ流入する。水素は空気に比べて軽くコンサベータ４の上方空間４ａへ溜まるが、一部は呼吸管８へ流入する。
【００３７】
コンサベータ４上部に設置したバルブ１７に図示しないアルゴン等の不活性ガスの高圧ボンベを接続し、バルブ１７を開放してから高圧ボンベのバルブを開放する。コンサベータ４の上方空間４ａ及び呼吸管８内の水素を含んだ空気は、バルブ１７から流入した不活性ガスにより呼吸管８に接続されている異常診断手段９へと送られる。
【００３８】
異常診断手段９に送られた空気中の水素は、図２に示す中空円筒状の内部容器１４内に収められた水素吸蔵合金１３に吸収される。水素以外の空気は異常診断手段９下方の呼吸管８内を通り診断補助手段１０へ流入し、図３に示す吸湿呼吸器７を介して外部へ放出される。
【００３９】
一方、普段は油入変圧器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１０を構成する水素吸蔵合金１５（図２参照）によって吸収されるので、異常診断手段９を構成する合金１３に吸収されることはない。特に、水素吸蔵合金１５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１５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１３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１３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。
【００４０】
アルゴン等の不活性ガスによってコンサベータ４の上方空間４ａ及び呼吸管８内の水素を含む空気全てを異常診断手段９へ送り、異常診断手段９の水素吸蔵合金１３に分解ガス中の水素を吸収させた後は、蓋９ｂを外し、異常診断手段９から水素吸蔵合金１３を収めた内部容器１４を取り出す。当該合金１３をヒーター等を利用して加熱することによって、当該合金１３に一旦吸蔵した水素を放出させる。そして放出させた水素を薬剤と反応させることによって、当該合金１３が吸蔵していた水素量を確認し、油入変圧器Ａの内部異常の有無と程度を診断する。
【００４１】
コンサベータ４の上方空間４ａ及び呼吸管８内の水素を含む空気全てが異常診断手段９へ送られたかの判断は、ガス検知管やガス検知機によって吸湿呼吸器７から出てきた空気中から使用した不活性ガスを検出することで行う。
【００４２】
また、別の方法としては、異常診断手段９から水素吸蔵合金１３を収めた内部容器１４を取り出した後、当該合金１３を加熱することによって吸蔵していた水素を放出させ、放出させた水素をガスクロマトグラフで分析することによって、当該合金１３が吸蔵していた水素量を確認し、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。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
密閉型の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】
【００４４】
１  変圧器タンク
２  変圧器本体
３  絶縁油
４  コンサベータ
４ａ  コンサベータの上方空間
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，１０ａ  ケース
９ｂ  蓋
１０  診断補助手段
１１  真空ポンプ
１２、１７  バルブ
１３，１５  水素吸蔵合金
１４、１６  内部容器
Ａ  油入変圧器
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017130566.tif 000005