JPH03165240A - 異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は１例えば電気機器の劣化、異常等を検出する
異常検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、変圧器、しゃ断器、母線等の電気機器に、絶縁、
冷却性能等が優れたＳＦ、ガス等を絶縁媒体として使用
した。いわゆるガス絶縁機器が使用されている。

前記電気機器において異常が発生した場合２例えば電気
的接触部の接触不良によるアークやコロナが発生したり
、閃絡が発生した場合、これらの異常は２通常、電気機
器が金属性のケースで被われており、外部からは容易に
検出できない。

従って、異常が発生した場合、電気機器全体を停止し、
ＳＦｓ等の絶縁媒体を回収し、解体点検を実施した後、
異常発生機器を探索し、異常発生部位を修理し、電気機
器全体を復旧する必要がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前記のように異常発生機器を探索し、解体点検
を実施することは、絶縁媒体の回収や、解体点検の作業
が膨大となり１時間がかかるし工業的に有利でない。

このため従来は例えば特開昭５７−２４８４４号公報の
ようなガス異常検出装置が提案されていた。しかしこの
ような装置では異常の程度や内容を感度良（求めること
が困難であるという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、異常が発生しても、電気機器等を解体点検に
よらず、異常発生部分を探索できるとともに、劣化や異
常等を感度良く検出できかつ、常時検出可能な装置を得
ることを目的とする。

中に固定された呈色物質と、この呈色物質に対して少な
くとも呈色反応により変化する波長帯域を含む光を照射
する光源と、この光源から照射され呈色反応物質を介し
て反射、透過、またはその合成された光をスペクトル分
解する装置と、前記スペクトル分解された光を検出する
センサーと、このセンサーの出力を演算し、波長毎の光
の強度を出力する演算手段を備えたものである。

［作用］ この発明は、電気機器の異常等を生成されるガスにより
反応する呈色反応を利用し、かつ微小な色の変化を感度
良く検出するようにしたものである。

「実施例］ 電気機器には、その小型化、不燃化等の目的でＳＦ、等
の絶縁ガスが使用されている。かかる電気機器において
は、絶縁媒体や絶縁物が劣化したり万が−、アークやコ
ロナが発生したり、閃絡等の異常が発生した場合、　Ｈ
Ｆ、　ＳＦ、、　ＳＯＦ２等の酸性ガスが生成される。

この生成ガスにより呈色反応を示す呈色物質（以下、呈
色物質と称する）は生成した酸性ガスにより、特定の色
に変色する。光学的には呈色物質の光の反射率、吸収率
が波長により、呈色反応の前後で異なることになる。

かかる原理に基づき、電気機器中に呈色物質を置き、呈
色物質に固有の呈色反応により変化する波長を含む光源
からの光を呈色物質に照射し、呈色物質により反射した
光、もしくは透過した光の波長分析を行うことにより、
呈色反応の有無、及び程度を知ることが出来る。

呈色反応は、正常の状態ではＳＦ、ガスが中性で。

劣化、異常発生時のみ酸性ガスが生じるため、呈色反応
の有無と程度により、劣化、異常発生の有無と程度を知
ることができ、電気機器の診断装置として応用できる。

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１）はガス絶縁機器の接地容器、（２）
はガス絶縁機器の金属性導体、（３）はＳＦ、ガス、（
４）は呈色物質、（５）は呈色物質を絶縁媒体中に固定
する物体としてのプリズム、（６）は少なくとも呈色反
応により変化する波長帯域を含むタングステンランプの
ような光源、（７）はプリズム（５）を介して透過して
来た光のスペクトル分解装置としての分光器、（８）は
スペクトル分解した光のセンサーとしての光電子増倍管
（フォトマル）、　（９）はフォトマル（８）出力を演
算し、劣化、異常等を判定する装置、　（１０）は光源
（６）からプリズム（５）を介して３分光器（７）に光
を導く光ファイバである。

第２図はプリズム（５）に呈色物質（１）を固着する方
法の説明図であり、プリズム（５）の表面及び側面に塗
布することを示している。具体的には、クリスタルバイ
オレフトの場合、水溶液をプリズム表面に塗布した後、
乾燥固着するものである。

本発明の作用を、第１図に基づき以下に説明する。今ガ
ス絶縁機器の接地容器（１）にＳＦ、ガス（２）が充満
されている状態で、仮に高電圧の金属性導体（２）が、
何らかの原因でアーク放電を生じたとする。その場合Ｓ
Ｆ、ガスは、アーク放電により分解したＳＦ、ガスの生
成物は、装置内に含まれる微少水分と反応して次式のよ
うな生成物が生じることが知られている。

（ｒ＋／２）ＳＦａモＭ　→（ｎ／２）ＳＦ、十ＭＦ　
　　　　　（１）ここで、滅：金属電極、ｎ：金属Ｍの
化学的結合原子価数である。

さらに、下記の化学反応により１強度の酸性ガスである
ＦＩＦが生成される。

ＳＦ、十〇２０→ＳＯＰ、　＋　２ＨＦ　　　　　　　
　　（２）ＳＯＦ＊十ＨｔＯ→ＳＯ，＋　２ＨＦ　　　
　　　　　　（３）上記のように、　ＳＦｓが放電分解
し、加水分解して生成されるＩＩＦのような酸性ガスに
対し、呈色反応するクリスタルバイオレット等の呈色物
質を。

接地容器（１）中に設置しておけば、その呈色物質は前
記酸性ガスにより呈色反応を示すことになる。

ここで例として掲げているクリスタルバイオレットは、
酸性色で黄色、塩基性色で青〜紫を示すことが知られて
いる。

この呈色反応による呈色物質の色の変化を検出すれば、
アーク放電等によるＳＦ、ガスの分解、即ち酸性・生成
ガスの検出が可能となるが、これを肉眼で観察する等の
手段では、充分な感度で劣化、生成等の判断が出来ない
。

本発明は、呈色物質の呈色反応をより感度良く検出し、
ＳＦ、の分解生成ガスの存在を検出する装置を得ること
を主眼に考案したものである。

プリズムは一般的には、入射光がプリズムの壁面で全反
射するとされるが、実際には光がプリズム壁面から外部
に少し漏れ出た後プリズム内に戻る。

そこで呈色物質をプリズムの壁面に付着させておけば、
呈色物質の光の吸収特性により、プリズムからの反射光
は、呈色物質に特有の色に応じた波長毎の光の強度スペ
クトルが観察される。

機器内にアーク放電等により酸性ガスが生じると、呈色
反応により呈色物質の色の変化が生じ、プリズムからの
反射光は波長毎の光の強度スペクトルが、呈色反応以前
に比べて変化する。

第３図はＳＦ、ガスを充満したデシケータ中に、模擬電
極とクリスタルバイオレットを塗布したプリズムを設け
、模擬電極で強制的に放電させ、その前後におけるプリ
ズムからの反射光の強度スペクトル分布を１反射光と入
射光の比、即ち透過率として正規化した測定結果である
。

図において、横軸は波長〔ｎｍＬ縦軸は透過率〔％〕で
あり、放電前、　３０ｓｅｃ放電、　６０ｓｅｃ放電に
おける各波長毎のスペクトル分布を示す。図かられかる
ように、波長５５０ｎｍ付近では透過率が放電により増
加し、４５０ｎｍ程度より波長の短い領域や７００ｎｍ
程度より波長の長い領域では透過率が放電により減少し
ている。

これより、クリスタルバイオレットが酸性色である黄色
を示すことを意味しており、上記の原理に基づき、ＳＦ
、ガスが分解し、酸性ガスにより、クリスタルバイオレ
ットが呈色反応を示すことを意味している。

本発明の構成要素は、上記のような光のスペクトル変化
を検出し、劣化・異常の判断を行うものであり、各機能
につき順を追って説明する。光源（６）で発生した光を
、光ファイバ（１０）でプリズム（５）に導き、その表
面にある呈色物質（４）を介して反射した光が、更に光
ファイバ（１０）により分光器（７）に導く。それによ
ってスペクトル分解した光を、フォトマル（８）により
検出し、電気信号に変換する。診断装置（９）は呈色反
応により変化する波長、即ちクリスタルバイオレットを
呈色物質（４）として利用した場合は５５０ｎｍ付近の
波長の光の強度を検出し、一定の強度になると劣化・異
常等を判定し警報を発する。診断袋Ｗ（９）について、
更に詳しく説明する。呈色物質であるクリスタルバイオ
レットが酸性ガスに反応し黄変することは、黄色すなわ
ち５５０ｎｍ付近の光の反射率が増大することを意味す
る。ただ肉眼で検出出来るレベルは、相当反射率が他の
色に比べて著しくなった場合でありこれを感度良く検出
するには２例えば白色光をプリズムを介して呈色物質に
照射し２反射光をスペクトル分解することで、その最も
変化する波長に着目すれば良い。光源（６）の出力、す
なわち、白色光の強さを一定とすれば、呈色物質（４）
を塗布したプリズム（５）で反射してきた光は、呈色物
質（４）の状態により、波長毎の光の強さも変化する。

診断装置（９）はＳＦ、ガスの分解生成ガスであるｆｌ
Ｆ等の酸性ガスと反応して５５０ｎｍ付近の光の強度が
、あらかじめ定めたレベルに達した時に、警報を発生す
るものである。診断装置（９）はエレクトロニクスを応
用して簡単に構成でき、又場合によってはフォトマル（
８）の出力を波長毎に見て９人間が電気装置の診断を下
すことも可能である。

又、上記では５５０ｎｍ付近の光の強度により劣化異常
等を診断する方法について述べたが、５５０ｎｍ付近で
は光の透過率が呈色反応により向上すると共に２例えば
７００ｎ　ｍ以上では光の透過率が呈色反応により低下
することを利用し、５５０ｎｍ付近の光の強度と７００
ｎｍ以上の光の強度との比を取り、比率があらかじめ設
定したレベルに達した時に警報を発生することにより、
最初に述べた方法によるより感度良く、電気装置の診断
を下すことが可能である。

実際、第３図において、５５０ｎｍ付近の放電開始前、
及び６０ｓｅｃ放電後の透過率は各々１８％、２６％で
あり１．４倍程度の差である。一方、７００ｎｍの透過
率は各々８２％、７６％であることから、　（７００ｎ
　ｍの透過率１５５Ｑｎ　ｍの透過率）の値を、放電開
始前及び６Ｑｔｓｅｃ放電後でみると、各々８２％７１
８％片４．６．７６％／２６％！；２．９となり、１．
６倍程度の差になる。

以上に、第１図に基づき本発明の一実施例について説明
したが１本装置を電気機器毎、あるいは電気機器におけ
るガス区分毎に設置することにより、電気機器における
劣化・異常診断等が可能になり、異常が発生した場合に
異常発生機器を探索するため、各機器を解体点検するこ
とは必要なくなり、復旧も手早く出来るなど工業的２社
会的にも有利となる。

上記実施例においては、呈色物質としてグリスタルバイ
オレットを用いる場合を示したが、ブロムパープル等他
の呈色物質でも良い。又、光源として、ここではタング
ステン、ハロゲンランプ等の白色光を用いる場合を示し
たが、少なくとも呈色反応によって変化する波長帯域の
光スペクトル分布を有すればＬＤ、　ＬＥＤ等でも良い
。又、スペクトル分解装置として、ここでは分光器を光
のセンサーとして光電子増倍管を使用する例を示したが
。

これらを一体化した装置でも良い。

又、上記実施例においては、呈色物質を絶縁媒体中に固
定する物体として、プリズムを利用して光ファイバによ
ってプリズムに入射した光を全反射させ、その光を更に
光ファイバによって導くという効果的な例について示し
たが、物体としては通常の板ガラスや鏡等でも良い。

また、実用上は第１図において、呈色物質（４）。

プリズム（５）、光ファイバ（１０）のみを電気機器内
に装着しておき、光ファイバ（１０）にコネクタを設け
その他の装置は必要時のみコネクタを利用して装着して
も良（、又第１図全体を各機器に装置し、その信号を常
時監視することも出来る。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、呈色物質を、絶縁媒体
中に固定し、それに呈色反応により変化する波長帯域を
含む光源により、光を照射し呈色反応物質を介して反射
、透過、またはその合成された光をスペクトル分解し光
のセンサーで測定し。

呈色反応の有無、程度により劣化、異常等を検出するも
のとして構成したことにより異常等が感度良く検出出来
、かつ常時の検出が可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例による電気機器診断装置
を示す説明図、第２図は、この発明に係る構成要素であ
る呈色物質と、呈色物質を絶縁媒体中に固定する物体と
の構成の一例を示す説明図第３図は、この発明の原理に
つき実験した結果を示す説明図である。 図において、（４）は呈色物質、（５）は呈色物質を絶
縁媒体中に固定する物体、（６）は少なくとも呈色反応
により変化する波長帯域を含む光源、（７）は呈色反応
゛物質を介して反射、透過、またはその合成された光を
スペクトル分解する装置、（８）はスペクトル分解され
た光のセンサー、（９）はセンサーの出力を演算し、劣
化、異常等を判定する装置である。 なお１図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁媒体中に固定された呈色物質と、この呈色物質に対
   して少なくとも呈色反応により変化する波長帯域を含む
   光を照射する光源と、この光源から照射され、呈色反応
   物質を介して反射、透過、またはその合成された光をス
   ペクトル分解する装置と、前記スペクトル分解された光
   を検出するセンサーと、このセンサーの出力を演算し、
   波長毎の光の強度を出力する演算手段とを備えた異常検
   出装置。