(57)【要約】【課題】ガス絶縁電力機器において内部地絡・短絡事故が発生した場合に、単に事故の発生したガス区画を特定するだけでなく、そのガス区画内のいずれの位置で発生したかの詳細な発生位置を判別することのできるガス絶縁電力機器の事故点標定装置を得ること。【解決手段】１つのガス区画に２つの検出器６ａ，６ｂを適宜な間隔で配置する。信号処理装置７は、事故発生によるアークによって発生する圧力波の速度と、検出器６ａ，６ｂのそれぞれが前記事故発生に起因する現象を検出したタイミングの時間差と、検出器の配置間隔とに基づき当該ガス区画内での事故発生位置を特定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス絶縁電力機器の金属容器内に画成される複数のガス区画のそれぞれに対して当該ガス区画の長手方向に所定の間隔を置いて配置され、対応する前記ガス区画内で発生した地絡事故或いは短絡事故に起因する現象を検出する２つの検出器と、
事故発生によるアークによって発生する圧力波の速度と、前記２つの検出器のそれぞれが前記事故発生に起因する現象を検出したタイミングの時間差と、前記２つの検出器の前記配置間隔とに基づき、当該ガス区画内での事故発生位置を特定する信号処理部と、
を備えていることを特徴とするガス絶縁電力機器の事故点標定装置。
【請求項２】
ガス絶縁電力機器の金属容器内に画成される複数のガス区画のそれぞれに対して当該ガス区画の長手方向に所定の間隔を置いて配置され、対応する前記ガス区画内で発生した地絡事故或いは短絡事故に起因する現象を検出する２つの検出器と、
前記２つの検出器のそれぞれが前記事故発生に起因する現象を検出したタイミングの前後関係を比較して、先に検出した検出器の配置位置周辺を当該ガス区画内での事故発生位置と特定する信号処理部と、
を備えていることを特徴とするガス絶縁電力機器の事故点標定装置。
【請求項３】
前記ガス区画内に電路を開閉する開閉装置が存在する場合に、前記２つの検出器は、前記開閉装置を挟んだ両側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のガス絶縁電力機器の事故点標定装置。
【請求項４】
前記検出器は、対応する前記ガス区画における事故発生によるアークによって発生する圧力上昇を検出する装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のガス絶縁電力機器の事故点標定装置。
【請求項５】
前記検出器は、対応する前記ガス区画における事故発生によるアークによって発生する温度上昇を検出する装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のガス絶縁電力機器の事故点標定装置。
【請求項６】
前記検出器は、対応する前記ガス区画における事故発生によるアークによって発生する電磁波を検出する装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のガス絶縁電力機器の事故点標定装置。
【請求項７】
前記検出器は、対応する前記ガス区画における事故発生によるアークによって発生する光を検出する装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のガス絶縁電力機器の事故点標定装置。
【請求項８】
前記検出器は、対応する前記ガス区画における事故発生によるアークによって発生する音響または振動を検出する装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のガス絶縁電力機器の事故点標定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガス絶縁電力機器の事故点標定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス絶縁電力機器は、接地電位にある外部導体である筒状の金属容器の内部に、中心導体である高電圧の課電導体が１相分または３相分収納され、金属容器と課電導体との間の空間に絶縁ガスが封入されている。そして、課電導体は、金属容器内を複数に仕切る絶縁スペーサによって支持される形で金属容器内に収納されているので、金属容器内には、絶縁スペーサで仕切られた複数のガス区画が画成されている。
【０００３】
ところで、ガス絶縁電力機器では、運用時に絶縁ガスの絶縁性能が低下すると、局部的な絶縁破壊である部分放電（いわゆるアーク）が発生することがある。このアークが発生すると、１相分の課電導体を収納するガス絶縁電力機器では、課電導体の金属容器への地絡事故が発生することになる。また３相分の課電導体を収納するガス絶縁電力機器では、課電導体の金属容器への地絡事故の他に、異相の課電導体間での短絡事故も発生することになる。
【０００４】
そこで、従来の事故点標定装置は、例えば特許文献１に提案されているように、上記したガス区画毎にガス圧力センサを設け、地絡・短絡時のアークによる圧力上昇の有無を検出し、当該ガス区画内での地絡・短絡の発生有無を判別することで、いずれのガス区画で事故が発生したかを特定できるように構成し、事故の復旧に役立てるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２５５１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の事故点標定装置は、ガス区画を単位に地絡・短絡の発生有無を判定する構成であり、当該事故点がガス区画内のいずれの位置であるかの特定ができないという問題がある。
【０００７】
すなわち、この構成では、ガス区画が数メートル程度の長さであれば、事故の復旧に関する十分な情報を提供できるが、１０メートルを超えるようなガス区画を形成される長尺の金属容器である場合、ガス区画を特定しただけでは、そのガス区画内のいずれの位置で事故が発生したかを確認するための作業に時間が掛かり、事故復旧の迅速化が図れない。
【０００８】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ガス絶縁電力機器において内部地絡・短絡事故が発生した場合に、単に事故の発生したガス区画を特定するだけでなく、そのガス区画内のいずれの位置で発生したかの詳細な発生位置を判別することのできるガス絶縁電力機器の事故点標定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するために、この発明にかかるガス絶縁電力機器の事故点標定装置は、ガス絶縁電力機器の金属容器内に画成される複数のガス区画のそれぞれに対して当該ガス区画の長手方向に所定の間隔を置いて配置され、対応する前記ガス区画内で発生した地絡事故或いは短絡事故に起因する現象を検出する２つの検出器と、事故発生によるアークによって発生する圧力波の速度と、前記２つの検出器のそれぞれが前記事故発生に起因する現象を検出したタイミングの時間差と、前記２つの検出器の前記配置間隔とに基づいて当該ガス区画内での事故発生位置を特定する信号処理部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ガス絶縁電力機器において内部地絡・短絡事故が発生した場合に、単に事故の発生したガス区画を特定するだけでなく、そのガス区画内のいずれの位置で発生したかの詳細な発生位置を判別することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、この発明にかかるガス絶縁電力機器の事故点標定装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるガス絶縁電力機器の事故点標定装置の構成を示す概念図である。
【００１３】
（ガス絶縁電力機器の構成）
図１において、筒状の金属容器１は、ガス絶縁電力機器のいわゆる筐体であって、接地電位にある外部導体として機能している。ガス絶縁電力機器では、この金属容器１内に絶縁ガスを封入し、その絶縁ガス雰囲気の中に、例えば、開閉部分や計器用変成器、変流器などの各種の電気機器が収納されている。図１では、その電気機器のうち、金属容器１内に配置される中心導体である高電圧の課電導体２が示されている。
【００１４】
課電導体２は、金属容器１内を長手方向に適宜な間隔で仕切る絶縁スペーサ３ａ，３ｂに支持される形で金属容器１内に収納されているので、絶縁スペーサ３ａ，３ｂ間にガス区画が画成される構造である。金属容器１内には、このように絶縁スペーサで仕切られた複数のガス区画が画成されている。図１では、その複数のガス区画の１つが示されているということになる。また、課電導体２は、１相分設けられる場合と３相分の設けられる場合とがあるが、図１では、説明の便宜から１相分設けられる場合を示してある。
【００１５】
（事故点標定装置の構成）
このようなガス絶縁電力機器の金属容器１内部で発生する地絡事故や短絡事故の発生位置を特定する事故点標定装置は、各ガス区画に対してそれぞれ配置される２つの検出器６ａ，６ｂと、それらの各出力を受ける信号処理装置７とで構成される。
【００１６】
ここで、事故発生時のアークによって発生する現象には、（１）ガス圧力の上昇、（２）温度の上昇、（３）電磁波の放出、（４）固有な光の放出、（５）固有音響の放出、（６）固有振動の励起などがある。検出器６ａ，６ｂは、（１）〜（６）の中の１つを検出する構成である。
【００１７】
検出器６ａ，６ｂは、１つのガス区画内での事故発生時の現象を２箇所で検出できるように、一般にはガス区画における金属容器１の外部に、対応するガス区画の長手方向に沿って所定の間隔を置いて設けられる。但し、検出する事象によっては、金属容器１の内部（絶縁スペーサ内）に設けられる場合もある。
【００１８】
信号処理装置７は、検出器６ａ，６ｂの出力に基づき、当該ガス区画で発生した事故がガス区画内のいずれの位置であるかの事故発生位置を特定できる例えば図２に示す構成を有している。
【００１９】
図２は、図１に示す信号処理装置７の構成例を示すブロック図である。信号処理装置７は、例えば、図２に示すように、事故発生検出演算器１０と、波形検知器１１ａ，１１ｂと、時間差演算器１２と、判定器１３とで構成される。
【００２０】
事故発生検出演算器１０は、検出器６ａ，６ｂのいずれか一方の出力（図２では、検出器６ａの出力としている）と判定閾値との大小関係に基づき、当該ガス区画での事故発生有無を判定し、事故発生を検出すると、検出したガス区画を判定部１３に通知する構成を有している。この事故発生ガス区画の判定方法は、従来行われている方法を用いることができる。
【００２１】
波形検知器１１ａは、検出器６ａの出力変化タイミングを検出し、また、波形検知器１１ｂは、検出器６ｂの出力変化タイミングを検出し、それぞれ、その検出した出力変化タイミングを時間差演算器１２に通知する構成を有している。
【００２２】
時間差演算器１２は、波形検知器１１ａ，１１ｂが検出した検出器６ａ，６ｂの出力変化タイミング間の時間差を算出し、求めた時間差を判定部１３に出力する構成を有している。
【００２３】
判定部１３は、事故発生によるアークによって発生する圧力波の伝搬速度をデフォルト値として有しており、その圧力波の伝搬速度と、時間差演算器１２から得た時間差と、検出器６ａ，６ｂの配置間隔とに基づき、事故発生検出演算器１０から通知されたガス区画内での事故発生点４を特定する構成を有している。
【００２４】
（事故点標定装置の動作）
図３は、図１に示す事故点標定装置の動作を説明する図である。図３では、事故発生タイミング１４と、検出器６ａ，６ｂの検出波形１５ａ，１５ｂと、波形検知器１１ａ，１１ｂの出力パルス１６ａ，１６ｂとの関係が示されている。なお、検出器６ａ，６ｂは、上記した（１）のガス圧力の上昇を検知するガス圧力センサであるとして説明する。
【００２５】
金属容器１内の事故発生点４で事故が発生すると、アークが発生し、そのアークの近傍で絶縁ガスのガス圧力が急激に上昇して圧力波を生ずる。発生した圧力波は、主に発生するアークのエネルギーに応じた伝搬速度でもって、事故発生点４を起点に当該ガス区画内を長手方向の両側に分かれて伝搬していく。そして、当該ガス区画内を長手方向の両側に分かれて伝搬する圧力波は、事故発生点４から検出器６ａ，６ｂまでの距離に応じた時間差をもって検出器６ａ，６ｂに検知されるので、検出器６ａ，６ｂの出力にはパルス状の検出波形１５ａ，１５ｂが観測される。その後、さらに、圧力波は、反射を繰り返し、パルス状の形態から当該ガス区画内の平均的な上昇圧力として観測される形態になる。
【００２６】
事故発生検出演算器１０は、検出器６ａの出力に最初に観測されたパルス状の検出波形１５ａの振幅が予め定めた判定閾値を超える場合に、事故発生を検出し、当該ガス区画を判定部１３に通知する。
【００２７】
図３に示すように、検出器６ａがパルス状の圧力波に応答したタイミングが、事故発生タイミング１４から時間Δｔａ経過後であり、検出器６ａがパルス状の圧力波に応答したタイミングが、事故発生タイミング１４から時間Δｔａよりも長い時間Δｔｂ経過後であるとする。
【００２８】
波形検知器１１ａは、検出器６ａの出力変化タイミングを検出してパルス１６ａを発生し、波形検知器１１ｂは、検出器６ｂの出力変化タイミングを検出してパルス１６ｂを発生し、それぞれ時間差演算器１２に送られる。
【００２９】
時間差演算器１２は、例えば、パルス１６ａの前縁とパルス１６ｂの前縁との間の時間差Δｔを求め、判定部１３に与える。
【００３０】
判定部１３は、圧力波の伝搬速度ｖ［ｍ／秒］と、ガス区画毎の検知器６ａ，６ｂ間の距離Ｌとをデフォルト値として有している。そして、今回、時間差演算器１２から通知された時間差Δｔを既知の値として入力されると、事故発生検出演算器１０から通知された事故発生ガス区画において、事故発生点４は不明であるが、その事故発生点４から検知器６ａまでの距離をＬａとし、事故発生点４から検知器６ｂまでの距離をＬｂとすれば、既知のＬ、ｖ、Δｔを用いて、
ｖ×Δｔ＝Ｌａ−Ｌｂ、Ｌ＝Ｌａ＋Ｌｂ  ……（１）
と表せるので、この式（１）を用いて、事故発生検出演算器１０から通知されたガス区画内において、検出器６ａ，６ｂから事故発生点４までの距離Ｌａ，Ｌｂを求めることができる。つまり、検出器６ａ，６ｂの位置を基準に事故発生点４を特定することができる。
【００３１】
（実験例）
実際に実験して検証した。図４は、実験装置の構成例を示す概念図である。図４に示すように、長尺の金属容器２０を用意し、圧力センサ２１ａ，２１ｂを１４ｍの間隔を置いて配置し、圧力センサ２１ａ，２１ｂの配置間の外（地絡発生点２２）で地絡を発生させた。このケースでは、地絡発生点２２から圧力センサ２１ａまでの距離をＬａとすると、地絡発生点２２から圧力センサ２１ｂまでの距離Ｌｂは、Ｌｂ＝Ｌ＋Ｌａである。
【００３２】
図５は、図４に示す圧力センサ２１ａ，２１ｂが検出する圧力波を示す波形図である。地絡発生点２２で地絡を発生させた場合の圧力波に対して、まず圧力センサ２１ａが応答し、次に圧力センサ２１ｂが応答する。圧力センサ２１ａの検出波形２３ａと圧力センサ２１ｂの検出波形２３ｂとの時間差は約１００ｍｓと計測された。また、圧力波の伝搬速度ｖは、ｖ≒１４０ｍ／秒と計測された。これらの値を用いて式（１）から、距離Ｌａ，Ｌｂを求めることで、地絡発生点２２を特定できた。
【００３３】
この実験例から、ガス区画が１０メートルを超える長尺であっても、また、事故発生点が２つの検出器の配置間になく外にあっても、事故発生点の位置情報を得ることが可能になることが判明した。
【００３４】
このように、実施の形態１によれば、事故を発生したガス区画の標定に加えて、詳細な事故発生点の位置情報を得ることができる。したがって、１０メートルを超えるようなガス区画を画成される長尺の金属容器である場合も、復旧作業の迅速化が図れる。
【００３５】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２として、ガス絶縁電力機器の電路を開閉する開閉装置が存在する場合（その１）の事故点標定装置の構成を示す概念図である。図７は、この発明の実施の形態２として、ガス絶縁電力機器の電路を開閉する開閉装置が存在する場合（その２）の事故点標定装置の構成を示す概念図である。
【００３６】
図６と図７では、図１（実施の形態１）に示した構成において、金属容器１内の課電導体２には、断路器２５が介在している。そして、信号処理装置７に代えて、信号処理装置２７が設けられている。
【００３７】
図６では、断路器２５がガス区画内の中央に配置される場合が示されている。検出器６ａは、絶縁スペーサ３ａと断路器２５との間に配置され、検出器６ｂは、絶縁スペーサ３ｂと断路器２５との間に配置されている。
【００３８】
図７では、断路器２５がガス区画内の中央位置から外れた位置に配置される場合が示されている。検出器６ａは、絶縁スペーサ３ａ側において、検出器６ｂは、絶縁スペーサ３ｂ側において、それぞれ断路器２５から等しい間隔で配置されている。
【００３９】
上記した実施の形態１では、具体的に事故発生位置を特定する場合を示したが、ガス区画の長手方向のいずれの側で事故が発生したかが解れば、復旧作業の迅速化を同様に図ることができる。２つの検出器６ａ，６ｂは、ガス区画の長手方向に配置してあるので、この方式を採ることができる。
【００４０】
そこで、この実施の形態２による事故点標定装置の信号処理装置２７は、２つの検出器６ａ，６ｂのそれぞれが事故発生に起因する現象を検出したタイミングの前後関係を比較して、先に検出した検出器の配置位置周辺を当該ガス区画内での事故発生位置と特定するように構成してある。
【００４１】
この実施の形態２による上記した方式は、図１に示したガス絶縁電力機器の構成においても当然に適用可能であるが、図６や図７に示すように、ガス絶縁電力機器の課電導体２に断路器２５のような電気の流れを開閉する開閉装置が介在する場合に、２つの検出器６ａ，６ｂを、断路器２５を挟んだ両側に配置することができるので、特に有効な措置となる。
【００４２】
すなわち、図６や図７で言えば、事故の発生したガス区画において、例えば、絶縁スペーサ３ａ側の検出器６ａが先に事故発生に起因する現象を検出したとすれば、絶縁スペーサ３ａと断路器２５との間に事故発生位置があると判断できるので、断路器２５を開路（オフ）することで、絶縁スペーサ３ｂ側を事故発生側から切り離すことができ、絶縁スペーサ３ｂ側に繋がる部分のみを迅速に復旧させることが可能になる。
【００４３】
この実施の形態２による方式によれば、２つの検出器６ａ，６ｂのうち、単に、最も速く応答した方の検出器を特定すればよいので、信号処理装置２７を信号処理装置７よりも単純な回路構成とすることができる。
【００４４】
また、金属容器１内で発生したアークによる現象が完全には解明されていなくとも、例えば伝搬速度の値が解明されていなくとも、事故の発生したガス区画内において事故発生位置を特定する事故点標定装置を構築することが可能であり、実用化が可能な方式であると言える。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、この発明にかかるガス絶縁電力機器の事故点標定装置は、ガス絶縁電力機器において内部地絡・短絡事故が発生した場合に、単に事故の発生したガス区画を特定するだけでなく、そのガス区画内のいずれの位置で発生したかの詳細な発生位置を判別することのできる事故点標定装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の実施の形態１によるガス絶縁電力機器の事故点標定装置の構成を示す概念図である。
【図２】図１に示す信号処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】事故点標定装置の動作を説明する図である。
【図４】実験装置の構成例を示す概念図である。
【図５】図４に示す圧力センサが検出する圧力波を示す波形図である。
【図６】この発明の実施の形態２として、ガス絶縁電力機器の電路を開閉する開閉装置が存在する場合（その１）の事故点標定装置の構成を示す概念図である。
【図７】この発明の実施の形態２として、ガス絶縁電力機器の電路を開閉する開閉装置が存在する場合（その２）の事故点標定装置の構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  金属容器
２  課電導体
３ａ，３ｂ  絶縁スペーサ
４  事故発生点
６ａ，６ｂ  検出器
７，２７  信号処理装置
１０  事故発生検出演算器
１１ａ，１１ｂ  波形検知器
１２  時間差演算器
１３  判定器
２０  長尺金属容器
２１ａ，２１ｂ  圧力センサ
２２  地絡発生点
２５  断路器
【図１】
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【図２】
2009250847.tif 000004
【図３】
2009250847.tif 000005
【図４】
2009250847.tif 000006
【図５】
2009250847.tif 000007
【図６】
2009250847.tif 000008
【図７】
2009250847.tif 000009