(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器を収納すると共に、上記電気機器を絶縁する絶縁ガスが封入されたガス密封容器、上記ガス密封容器内の分解ガス濃度を検出するガスセンサの出力信号と、上記ガス密封容器内の温度を検出する温度センサの出力信号とによって上記ガス密封容器内部の異常状態を判定すると共に、この異常状態の異常原因を判定する分解ガス検出器を備え、上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合において、上記温度センサが所定温度未満の正常な温度を検出した場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を部分放電と判定することを特徴とするガス絶縁電気機器。
【請求項２】
電気機器を収納すると共に、上記電気機器を絶縁する絶縁ガスが封入されたガス密封容器、上記ガス密封容器内の分解ガス濃度を検出するガスセンサの出力信号と、上記ガス密封容器内の温度を検出する温度センサの出力信号とによって上記ガス密封容器内部の異常状態を判定すると共に、この異常状態の異常原因を判定する分解ガス検出器を備え、上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合において、上記温度センサが所定温度以上の異常な温度を検出した場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を地絡または上記電気機器の接続部の接触不良と判定することを特徴とするガス絶縁電気機器。
【請求項３】
電気機器を収納すると共に、上記電気機器を絶縁する絶縁ガスが封入されたガス密封容器、上記ガス密封容器内の分解ガス濃度を検出するガスセンサの出力信号と、上記ガス密封容器内の温度を検出する温度センサの出力信号とによって上記ガス密封容器内部の異常状態を判定すると共に、この異常状態の異常原因を判定する分解ガス検出器を備え、上記分解ガス検出器は、上記ガスセンサの出力信号と上記温度センサの出力信号に加え、上記ガス密封容器の外側に設けられた外気温度センサの出力信号を入力して、上記ガス密封容器内部の異常状態を判定するよう構成されていることを特徴とするガス絶縁電気機器。
【請求項４】
上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合において、上記温度センサが所定温度未満の正常な温度を検出した場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を部分放電と判定することを特徴とする請求項３記載のガス絶縁電気機器。
【請求項５】
上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出し、上記温度センサが所定温度以上の異常な温度を検出した場合において、上記温度センサと上記外気温度センサの出力値が同じ変化をする場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を部分放電と判定することを特徴とする請求項３記載のガス絶縁電気機器。
【請求項６】
上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出し、上記温度センサが所定温度以上の異常な温度を検出した場合において、上記温度センサと上記外気温度センサの出力値が異なる変化をする場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を地絡または上記電気機器の接続部の接触不良と判定することを特徴とする請求項３記載のガス絶縁電気機器。
【請求項７】
異常発生時から所定時間経過後において、上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合は異常原因を接触不良と判定し、所定濃度未満の正常な分解ガス濃度を検出した場合は異常原因を地絡と判定することを特徴とする請求項２または請求項６記載のガス絶縁電気機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス密封容器内部の地絡、部分放電、接触不良などの異常部位をガスセンサにより検出する分解ガス検出器を備えたガス絶縁電気機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は例えば特開平８−２７１４７７号公報に示された従来のガスセンサを備えたガス絶縁電気機器(Gas Insulated Switchgear、以下単にＧＩＳとする。)の構成図である。図９において１０１はガス密封容器、１０２はガス区分スペーサ、１０３は中心導体、１０７は地絡（異常発生点）、１０８は地絡１０７により発生した分解ガス、１１１は分解ガス１０８を検出するガスセンサ、１２０はガスセンサ１１１の出力信号を入力して処理する信号処理装置をそれぞれ示している。
【０００３】
次に、ガス密封容器１０１内部の地絡１０７により発生した分解ガス１０８の検出を例に、ＧＩＳの動作について説明する。ＧＩＳを構成するガス密封容器１０１は、その内部に純粋なＳＦ６  ガスが充填されており、ガス区分スペーサ１０２により複数のガス密封空間に分割されている。中心導体１０３は電気流路であり、中心導体１０３とガス密封容器１０１間の絶縁が破壊されるとこれらの間に地絡１０７が発生する。
【０００４】
この地絡１０７に起因するアークエネルギーによりガス密封容器１０１内部のＳＦ６  ガスが分解し、ＳＦ４  ，ＨＦ，ＳＯＦ２  などの分解ガスが発生する。このとき発生した分解ガスを、ガス密封容器１０１のそれぞれのガス密封空間に取り付けたガスセンサ１１１により検出する。ガスセンサ１１１の出力信号は電気信号として外部の信号処理装置１２０に出力される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＧＩＳは以上のように構成されており、ガス密封容器１０１のそれぞれのガス密封空間での異常の有無のみを判定するものであり、ガス密封容器１０１のどのガス密封空間で異常が生じたかを判定することは可能であるが、ガス密封容器１０１内でどのような異常が生じたかを判定できないという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、ＧＩＳにおいて、ガスセンサに加え、温度センサ、さらに外気温度センサを組合せて用いることでガス密封容器１０１内で生じた異常原因を判定することが可能なＧＩＳを得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明によるガス絶縁電気機器は、電気機器を収納すると共に、上記電気機器を絶縁する絶縁ガスが封入されたガス密封容器、上記ガス密封容器内の分解ガス濃度を検出するガスセンサの出力信号と、上記ガス密封容器内の温度を検出する温度センサの出力信号とによって上記ガス密封容器内部の異常状態を判定すると共に、この異常状態の異常原因を判定する分解ガス検出器を備え、上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合において、上記温度センサが所定温度未満の正常な温度を検出した場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を部分放電と判定するものである。
【０００８】
また、この発明によるガス絶縁電気機器は、電気機器を収納すると共に、上記電気機器を絶縁する絶縁ガスが封入されたガス密封容器、上記ガス密封容器内の分解ガス濃度を検出するガスセンサの出力信号と、上記ガス密封容器内の温度を検出する温度センサの出力信号とによって上記ガス密封容器内部の異常状態を判定すると共に、この異常状態の異常原因を判定する分解ガス検出器を備え、上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合において、上記温度センサが所定温度以上の異常な温度を検出した場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を地絡または上記電気機器の接続部の接触不良と判定するものである。
【０００９】
さらに、この発明によるガス絶縁電気機器は、電気機器を収納すると共に、上記電気機器を絶縁する絶縁ガスが封入されたガス密封容器、上記ガス密封容器内の分解ガス濃度を検出するガスセンサの出力信号と、上記ガス密封容器内の温度を検出する温度センサの出力信号とによって上記ガス密封容器内部の異常状態を判定すると共に、この異常状態の異常原因を判定する分解ガス検出器を備え、上記分解ガス検出器は、上記ガスセンサの出力信号と上記温度センサの出力信号に加え、上記ガス密封容器の外側に設けられた外気温度センサの出力信号を入力して、上記ガス密封容器内部の異常状態を判定するよう構成されているものである。
【００１０】
また、この発明によるガス絶縁電気機器は、上記のような構成において、上記ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合において、上記温度センサが所定温度未満の正常な温度を検出した場合は、上記分解ガス検出器は異常原因を部分放電と判定するものである。
【００１１】
さらに、この発明によるガス絶縁電気機器は、上記のような構成において、ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出し、温度センサが所定温度以上の異常な温度を検出した場合、上記温度センサと外気温度センサの出力値が同じ変化をする場合は、分解ガス検出器は異常原因を部分放電と判定するものである。
【００１２】
また、この発明によるガス絶縁電気機器は、上記のような構成において、ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出し、温度センサが異常判定温度以上の温度を検出した場合、温度センサと外気温度センサの出力値が異なる変化をする場合は、分解ガス検出器は異常原因を地絡または電気機器の接続部の接触不良と判定するものである。
【００１３】
さらに、この発明によるガス絶縁電気機器は、上記のような構成において、異常発生時から所定時間経過後に、ガスセンサが所定濃度以上の異常な分解ガス濃度を検出した場合の異常原因を接触不良と判定し、所定濃度未満の正常な分解ガス濃度を検出した場合の異常原因を地絡と判定するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１.
図１は、この発明の実施の形態１のＧＩＳを示す図であり、図において符号１はガス密封容器、２はガス密封容器１を複数のガス密封空間に分離するガス区分スペーサ、３ａ、３ｂは電気機器である中心導体であり、中心導体３ａ、３ｂは接続部４において接触させることで接続されている。また符号５は接続部４において生じる接触不良（異常発生点）、６および７はガス密封容器１内におい生じる部分放電（異常発生点）、地絡（異常発生点）をそれぞれ模式的に示したものである。
【００１５】
また、符号１１はガス密封容器１内に充填された絶縁ガスであるＳＦ６  ガスが分解されてなる分解ガスを検出するガスセンサ、１２はガスセンサ１１の出力信号であるガスセンサ出力、１３はガス密封容器１内のガス温度を検出する温度センサ、１４は温度センサ１３の出力信号である温度センサ出力、１７はガスセンサ出力１２と温度センサ出力１４とが入力される異常判定手段、１８は異常判定手段１７において異常が判定された場合に異常原因を判定するための異常原因判定手段、１９は異常判定手段１７と異常原因判定手段１８とから構成される分解ガス検出器をそれぞれ示している。
【００１６】
次にこの発明によるＧＩＳの動作について説明する。図１に示すガス密封空間１内部において、接触不良５が発生した場合、中心導体３ａ、３ｂが接触する接続部４が局部的に加熱され、ガス密封容器１内部にＨＦ等の分解ガスが発生するとともに、ガス密封容器１内のガス温度が上昇する。ガス密封容器１内の分解ガス濃度はガスセンサ１１にて検出され、その値はガスセンサ出力１２として分解ガス検出器１９の異常判定手段１７に伝達される。また、ガス密封容器１内部の温度上昇は、温度センサ１３にて検出され温度センサ出力１４として異常判定手段１７に伝達される。
【００１７】
接触不良５は、時間的に継続して起こるため、図２（ａ）に示すように、ガスセンサ出力１２と温度センサ出力１４の値は異常発生後、時間の経過と共に増加し、その後一定となる。
一方、ガス密封容器１内部で部分放電６が発生した場合、図２（ｂ）に示すように、部分放電６が極めて微小な放電現象であるため、分解ガスは時間的に継続して発生し、その後一定となるが、ガス温度は上昇しない。従って、異常判定手段１７へ出力されるガスセンサ出力１２の値は時間の経過と共に増加し、その後一定となるが、温度センサ出力１４の値は異常発生時以前の温度を保った状態となる。
【００１８】
また、ガス密封空間内部で地絡７が発生した場合、図２（ｃ）に示すように、そのアークエネルギーにより急激に分解ガスが発生するとともにガス温度が上昇する。地絡７は、時間的に短時間で起こり、その異常発生後はガス密封容器１の壁および外気温度による冷却作用のため、分解ガスは減少し、ガス温度も低下する。従って、異常判定手段１７へ出力されるガスセンサ出力１２と温度センサ出力１４は異常発生後に共に出力値が増大するが、その後徐々に減少するという変化を示す。
【００１９】
異常判定手段１７では、まずガスセンサ出力１２、温度センサ出力１４が一旦異常判定値（分解ガス濃度の異常判定濃度、ガス密封容器１内の温度の異常判定温度に相当する。）を超えた場合は該当するセンサの判定を異常とし、判定値を超えていない場合は正常とする。
【００２０】
次に、図３に示すようにガスセンサ判定結果が異常かつ温度センサ判定結果が正常の場合、部分放電６が発生しており、また、ガスセンサ判定結果が異常かつ温度センサ判定結果も異常の場合、接触不良５若しくは地絡７が発生しているため、異常判定手段判定結果を異常と判定する。
【００２１】
以上のように、ガス密封容器１内部において接触不良５もしくは地絡７が発生している場合、ガスセンサ１１と温度センサ１３の両方が異常を検出するため、従来のガスセンサ１１のみで異常検出する方法より、異常検出の信頼性が向上する。
【００２２】
異常判定手段１７の結果が異常の場合、異常原因判定手段１８においてその原因を判定するということについては既に述べたが、例えばガスセンサ判定結果が異常かつ温度センサ判定結果が正常の場合、異常原因を部分放電と判定する。
また、ガスセンサ判定結果が異常かつ温度センサ判定結果も異常の場合、異常発生から所定時間Ｔだけ経過した時のガスセンサ出力１２および温度センサ出力１４を検出し、これらのセンサ出力が図２（ａ）に示すように異常判定値を超えた異常範囲内にある場合は異常原因が接触不良であると判定し、図２（ｃ） に示すように判定値を下回った正常範囲内にある場合は異常原因が地絡であると判定することができる。
【００２３】
以上のように、この発明によれば、従来のようにガス密封容器１を構成する複数のガス密封空間のうちのどのガス密封空間において異常が生じたかを検出するだけでなく、ガス密封容器１内において生じた異常の原因も判定することが可能となる。
【００２４】
実施の形態２.
図４に、実施の形態２に係わるＧＩＳの構成を示す。この図において１５はガス密封容器１の外部に取り付けられ、外気温度を検出する外気温度センサ、１６は外気温度センサ１５の出力信号である外気温度センサ出力であり、その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一若しくは相当部分を示すものである。
【００２５】
次に、この実施の形態２のＧＩＳの動作について説明する。ガス密封容器１内において異常が生じた場合のガスセンサ１１および温度センサ１３の応答は実施の形態１と同様である。ガス密封容器１内部において接触不良５、部分放電６、地絡７が生じた場合で外気温度に影響を与えることはなく、外気温度は変化しないため、外気温度に異常が無い限りは、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように外気温度センサ出力１６は異常発生前後で変化しない。
一方、日射の影響などにより外気温度が上昇し、それと共にガス密封容器１内の温度が上昇した場合、図６に示すように温度センサ出力１４と外気温度センサ出力１６が共に上昇し、その出力値の変化が同じとなることが分かる。
【００２６】
外気温度の上昇による異常がある場合の、各種センサ出力値の変化の一例を図７に示す。図７（ａ）は接触不良５が生じた場合の変化であり、温度センサ出力１４は日射の影響と接触不良５の影響で、接触不良５のみが生じた場合よりも高温となる。
【００２７】
また、図７（ｂ）は部分放電６が生じた場合の変化であり、日射の影響によって外気温度センサ出力１６の値が変化するのに伴って温度センサ出力１４も同じ変化をし、時間が経つに従ってその値が増加する。
【００２８】
図７（ｃ）は地絡７が生じた場合の変化であり、温度センサ出力１４の出力値は、異常が生じた直後に急激に増大し、その後も外気温度上昇の影響を受けるために、異常判定温度以上の値を少なくとも所定時間保つ状態となる。外気温度は地絡７が生じてもその影響を受けないために、温度センサ出力１４と外気温度センサ出力１６の値の変化は異なるものとなる。
【００２９】
異常判定手段１７では、図８に示すように温度センサ出力１４、外気温度センサ出力１６の判定結果が共に異常であり、さらに両者の出力値が同じ変化をする場合は、温度センサ出力１４の異常原因は外気温の上昇にあると判定し、温度組合せ判定結果を正常とする。なお、温度センサ出力１４、外気温度センサ出力１６の判定結果が共に異常であっても、両者の出力値の変化が異なる場合は温度組合わせ判定結果を異常とする。
【００３０】
また、ガスセンサ判定結果が異常かつ温度組合せ判定結果が正常の場合は、部分放電６が発生しており、また、ガスセンサ判定結果が異常かつ温度組合せ判定結果も異常の場合接触不良５もしくは地絡７が発生しているため、異常判定手段判定結果を異常とする。
【００３１】
以上のように、外気温度センサ１５を取り付け、その温度変化と温度センサ１４の温度変化とを照らし合わせることにより、温度センサ１４の異常判定の原因が、ガス密封容器１内の異常によるのか外気温度の上昇によるものであるかを判定でき、異常検出の信頼性をさらに向上させることが可能である。
【００３２】
異常判定手段１７の結果が異常の場合、異常原因判定手段１８において、その異常原因の判定を行うことについては既に述べたが、ガスセンサ判定結果が異常かつ温度組合せ判定結果が正常の場合、異常原因が部分放電と判定する。また、ガスセンサ判定結果が異常かつ温度組合せ判定結果も異常の場合、異常発生から所定時間Ｔだけ経過した時のガスセンサ出力１２および温度センサ出力１４を検出し、図５（ａ）に示すように異常判定値を超えた異常範囲であれば異常原因が接触不良であると判定し、図５（ｃ） に示すように異常判定値を下回った正常範囲であれば異常原因が地絡であると判定する。
【００３３】
以上のように、この実施の形態２に示すＧＩＳを用いることで、ガス密封容器１内において異常が生じた場合、従来のＧＩＳではできなかった異常原因の判定を行うことが可能であり、異常原因に応じた処置を早急に行うことが可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明によるガス絶縁電気機器によれば、分解ガス検出器がガスセンサからの出力信号に加え、さらに温度センサからの出力信号を入力し、異常状態を検出する異常判定手段を有する構造であり、温度センサによってガス密封容器内の温度を検出して、異常原因の判定に用いることが可能となり、異常検出の信頼性を向上させることが可能であり、さらにガスセンサの出力値が異常で、温度センサの出力値が正常範囲にあれば、異常原因を部分放電と判定することが可能であり、判定結果に応じて早急に対処することが可能となる。
【００３５】
また、この発明によるガス絶縁電気機器によれば、外気温度センサを持たない構造において、ガスセンサの出力値が異常で、温度センサの出力値も異常である場合に、異常原因を地絡若しくは接触不良と判定することが可能であり、異常判定の信頼性を向上させることができる。
【００３６】
また、この発明によるガス絶縁電気機器によれば、分解ガス検出器がガスセンサ、温度センサからの出力信号に加え、さらに外気温度センサからの出力信号を入力し、異常状態を検出する異常判定手段、異常原因を判定する異常判定手段を有する構造であり、外気温度センサによってガス密封容器外の温度を検出して、異常原因の判定に用いることが可能となり、異常検出の信頼性を向上させることが可能である。
【００３７】
さらに、この発明による外気温度センサを含むガス絶縁電気機器においても、ガスセンサの出力値が異常で、温度センサの出力値が正常範囲にあれば、異常原因を部分放電と判定することが可能であり、判定結果に応じて早急に対処することが可能となる。
【００３８】
さらに、この発明によるガス絶縁電気機器によれば、ガスセンサの出力値が異常で、外気温度センサの異常に伴って温度センサの出力値が外気温度センサの出力値と同じ変化をする場合に、異常原因を部分放電と判定することが可能であり、判定結果に応じて早急に対処することが可能となる。
【００３９】
また、この発明によるガス絶縁電気機器によれば、ガスセンサの出力値が異常で、外気温度センサと温度センサの出力値の変化が異なる場合に、異常原因を地絡若しくは接触不良と判定することが可能であり、異常判定の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
さらに、この発明によるガス絶縁電気機器によれば、異常発生からの所定時間経過後の分解ガス濃度が異常判定濃度以上である場合の異常原因を接触不良、異常判定濃度未満である場合の異常原因を地絡と判定することが可能であり、判定結果に応じて早急に適切な対処をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１によるガス絶縁電気機器の構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１によるガスセンサ、温度センサの応答例である。
【図３】  この発明の実施の形態１による異常判定手段判定結果例である。
【図４】  この発明の実施の形態２によるガス絶縁電気機器の構成図である。
【図５】  この発明の実施の形態２によるガスセンサ、温度センサ、外気温度センサの応答例である。
【図６】  この発明の実施の形態２による温度センサ、外気温度センサの応答例である。
【図７】  この発明の実施の形態２による温度センサ、外気温度センサの応答例である。
【図８】  この発明の実施の形態２による異常判定手段判定結果例である。
【図９】  従来のガス絶縁電気機器の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  ガス密封容器、 ２  ガス区分スペーサ、  ３ａ、３ｂ 中心導体、
４  接続部、 ５  接触不良、  ６ 部分放電、  ７  地絡、
１１  ガスセンサ、 １２  ガスセンサ出力、  １３ 温度センサ、
１４  温度センサ出力、  １５ 外気温度センサ、
１６  外気温度センサ出力、１７異常判定手段、 １８  異常原因判定手段、
１９  分解ガス検出器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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