CN113994557A - 气体泄漏检测***以及气体泄漏检测方法 - Google Patents

气体泄漏检测***以及气体泄漏检测方法 Download PDF

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Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
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Abstract

提供构成电气设备的容器内的绝缘气体的泄漏量的检测精度高的气体泄漏检测***以及气体泄漏检测方法。气体泄漏检测***(1)具有电气设备部(2)和监视部(3)，电气设备部具有：容器(27)，固定有配电用的设备(29)，封入有绝缘气体(28)；容器(27)的内部的多个分割空间(21)，与大地平行地分割而成；多个温度传感器(22)，检测位于多个分割空间(21)的绝缘气体(28)的温度；以及压力传感器(23)，检测容器(27)的内部的压力，监视部基于由多个温度传感器(22)检测到的绝缘气体(28)的温度(Ta、Tb)、以及由压力传感器(23)检测到的压力(Pg)，计算容器(27)中剩余的绝缘气体(28)的剩余气体量(Mg)。

Description

气体泄漏检测***以及气体泄漏检测方法
技术领域
本实施方式涉及检测被封入于电气设备的容器中的绝缘气体的气体泄漏量的气体泄漏检测***以及气体泄漏检测方法。
背景技术
变压器或电抗器等静止感应电器有时被固定在封入有SF6气体等绝缘气体的容器中而形成电气设备。这样的设备被称为“气体绝缘静止感应电器”。被封入于容器的SF6气体等绝缘气体用于确保静止感应电器的绝缘并且用于静止感应电器的冷却。在绝缘气体泄漏、绝缘气体的压力降低的情况下，电气设备的绝缘性能以及冷却能力降低，可能会导致绝缘破坏事故或因过热引起的内部部件的劣化，不希望出现这种情况。
此外，绝缘气体多数情况下由具有高温室化系数的SF6等温室效应气体构成，不希望被排放到大气中。因此，掌握SF6等绝缘气体的泄漏量是非常重要的。已知有用于掌握绝缘气体的泄漏量的气体泄漏检测***。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000－139009号公报
专利文献2：日本特开2016－057135号公报
专利文献3：日本特开2017－026559号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述，掌握被封入于电气设备的容器中的SF6气体等绝缘气体的泄漏量是非常重要的。例如气体绝缘静止感应电器等电气设备在内部具有由绕组等构成的热量大的发热体。此外，这些电气设备具有使绝缘气体循环的鼓风机，有时在构成电气设备的容器内使绝缘气体强制地循环。
因此，构成电气设备的容器内的绝缘气体的温度分布会变得不恒定。作为其结果，绝缘气体的分子密度在构成电气设备的容器内变得不恒定。以往的气体泄漏检测***存在有由于在构成电气设备的容器内绝缘气体的分子密度不恒定而导致泄漏量的检测精度低这样的问题点。
本实施方式的目的在于提供一种构成电气设备的容器内的绝缘气体的泄漏量的检测精度高的气体泄漏检测***以及气体泄漏检测方法。
用于解决课题的手段
本实施方式的气体泄漏检测***的特征在于具有下述那样的构成。
(1)具有以下各部的电气设备部。
(1－1)容器，固定有送配电用的设备，封入有绝缘气体。
(1－2)所述容器的内部的多个分割空间，与大地平行地分割而成；
(1－3)多个温度传感器，检测位于多个所述分割空间的所述绝缘气体的温度。
(1－4)压力传感器，检测所述容器的内部的压力。
(2)监视部，具有以下的特征。
(2－1)基于由多个所述温度传感器检测到的所述绝缘气体的温度、以及由所述压力传感器检测到的压力，计算所述容器中剩余的所述绝缘气体的剩余气体量。
此外，具有上述特征的气体泄漏检测方法也是本实施方式的一方式。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的气体泄漏检测***的构成的图。
图2是表示第1实施方式所涉及的气体泄漏检测***的监视部的构成的图。
图3是说明第1实施方式所涉及的气体泄漏检测***的容器的绝缘气体的剩余量的计算的图。
图4是说明第1实施方式所涉及的气体泄漏检测***的冷却部的绝缘气体的剩余量的计算的图。
图5是说明第1实施方式所涉及的气体泄漏检测***检测的温度的图。
图6是表示进行第1实施方式所涉及的气体泄漏检测***的容器内的绝缘气体的物理量的计算的程序的流程的图。
图7是表示进行第1实施方式所涉及的气体泄漏检测***的冷却部内的绝缘气体的物理量的计算的程序的流程的图。
图8是表示进行第1实施方式所涉及的气体泄漏检测***的泄漏的绝缘气体的物理量的计算的程序的流程的图。
图9是表示进行第2实施方式所涉及的气体泄漏检测***的容器内的绝缘气体的物理量的计算的程序的流程的图。
具体实施方式
本实施方式中，在相同构成的装置、部分及信号存在多个的情况下，对它们赋予相同的符号进行说明，此外，在对相同构成的各个装置、部分及信号分别进行说明的情况下，对共用的符号赋予拉丁字母的后缀来加以区别。
气体泄漏检测***1中，以下的信号、数据、信息被输入、输出、存储。将1mol相当的绝缘气体28的体积称作摩尔体积[l/mol]。此外，将绝缘气体28的mol数称作物理量[mol]。
Ta[K]：分割空间21a内的绝缘气体28的温度
Tb[K]：分割空间21b内的绝缘气体28的温度
Tc[K]：冷却部42内的绝缘气体28的温度
Tg[K]：容器27内的绝缘气体28的平均温度
Tu[K]：外气温
Pg[Pa]：容器27的绝缘气体28的压力
Va[l/mol]：分割空间21a内的绝缘气体28的摩尔体积
Vb[l/mol]：分割空间21b内的绝缘气体28的摩尔体积
Vg[l/mol]：容器27内的绝缘气体28的摩尔体积
Vc[l/mol]：冷却部42内的绝缘气体28的摩尔体积
Ma[mol]：分割空间21a内的绝缘气体28的物理量(剩余气体量)
Mb[mol]：分割空间21b内的绝缘气体28的物理量(剩余气体量)
Mg[mol]：容器27内的绝缘气体28的物理量(剩余气体量)
Mc[mol]：冷却部42内的绝缘气体28的物理量(剩余气体量)
Mt[mol]：容器27内、冷却部42内的绝缘气体28的总物理量(总剩余气体量)
Ml[mol]：泄漏的绝缘气体28的物理量(气体泄漏量)
Mo[mol]：无泄漏的情况的绝缘气体28的物理量
Ua[l]：分割空间21a的容积
Ub[l]：分割空间21b的容积
Ug[l]：容器27的容积
Uc[l]：冷却部42的容积
Ms[mol]：绝缘气体28的泄漏量的上限的基准值
Ts[K]：单位时间内的外气温的变动的限度值
A、B：绝缘气体28的剩余气体量的计算所使用的摩尔体积V[l/mol]的函数
C、D：权重系数
物理量Ma[mol]、物理量Mb[mol]相当于权利要求中的“每个分割空间的绝缘气体28的剩余气体量”，物理量Mg[mol]相当于权利要求中的“容器27中剩余的绝缘气体28的剩余气体量”，物理量Mc[mol]相当于权利要求中的“冷却部42中剩余的所述绝缘气体28的剩余气体量”，总物理量Mt[mol]相当于权利要求中的“总剩余气体量”，物理量Ml[mol]相当于权利要求中的“气体泄漏量”。
以下，在说明各部分的位置关系以及方向时，将气体泄漏检测***1中的配置有电气设备部2的大地方向称作大地侧，将其相反侧称作天空侧。
[第1实施方式]
[1－1.构成]
(气体泄漏检测***1的整体构成)
以下，参照图1、图2说明本实施方式的气体泄漏检测***1的构成。气体泄漏检测***1设置于变电所等。
关于本实施方式中的气体泄漏检测***1，作为一个例子，说明电气设备部2由变压器29构成的情况。变压器29相当于权利要求中的配电用的设备。气体泄漏检测***1具有电气设备部2、监视部3、循环部4、配管5、气温传感器6。
(电气设备部2)
电气设备部2具有分割空间21(21a、21b)、温度传感器22(22a、22b)压力传感器23、分隔板24、容器27、变压器29。容器27的内部填充而封入有绝缘气体28。电气设备部2设置于屋内外的变电所等。
变压器29由具有铁芯部291以及绕组部292的电压变换装置构成。铁芯部291被固定于容器27，由此，变压器29被固定于容器27。变压器29配置于被填充于容器27的绝缘气体28中。变压器29与电力供给线(未图示)连接，对被供给的电力的电压进行变压。
容器27是具有与电力供给线等连接的连接部的圆筒状金属性密闭容器，在内部填充有绝缘气体28。绝缘气体28使用SF6气体等具有绝缘性的气体。在容器27的内部配置有变压器29。
容器27在内部具有分隔板24。分隔板24以安装于变压器29的状态被***至容器27内，由绝缘螺栓等固定于容器27，将容器27所具有的空间之中的、变压器29以外所占据的部分上下两分割，从而使绝缘气体28在铁芯部291以及绕组部292的内部循环而进行冷却。
分隔板24在容器27的内部形成与大地平行地分割的分割空间21a和分割空间21b这两个分割空间。分割空间21a是设置于容器27的内部的天空侧的、半圆筒状的空间。分割空间21b是设置于容器27的内部的大地侧的、半圆筒状的空间。分割空间21a以及分割空间21b经由在铁芯部291以及绕组部292的内部开设的冷却用气体流路而具有通气性。
分割空间21a以及分割空间21b中分别设置有温度传感器22a、22b。温度传感器22a、22b是测温电阻体那样的温度测定用的传感器。温度传感器22a配置于形成分割空间21a的容器27的内壁。温度传感器22a配置成比分隔板24靠天空侧。温度传感器22a比变压器29的绕组部292靠天空侧，优选设置于不与铁芯部291、绕组部292、以及容器27内的构造部件接触的、尽量与大地远离的场所。
温度传感器22b配置于形成分割空间21b的容器27的内壁。温度传感器22b配置成比分隔板24靠大地侧。温度传感器22b比变压器29的绕组部292靠大地侧，优选设置于不与铁芯部291、绕组部292、以及容器27内的构造部件接触的、尽量与大地接近的场所。
温度传感器22a检测分割空间21a内上部的绝缘气体28的温度Ta[K]，向监视部3输出。温度传感器22b检测分割空间21b内的绝缘气体28的温度Tb[K]，向监视部3输出。
在容器27的内部设置有压力传感器23。压力传感器23是压电元件那样的由半导体元件构成的压力测定用的传感器。压力传感器23配置于分割空间21a与分割空间21b的接合部分附近的容器27的内壁。压力传感器23检测容器27的绝缘气体28的压力Pg[Pa]，向监视部3输出。压力传感器23也可以配置于容器27的任意场所。
(循环部4)
循环部4是使容器27内的绝缘气体28进行循环冷却的装置。循环部4具有鼓风机41、冷却部42。鼓风机41与冷却部42经由配管43而被连接。循环部4的鼓风机41经由配管5b而与容器27的分割空间21b连接。循环部4的冷却部42经由配管5a而与容器27的分割空间21a连接。
鼓风机41由对容器27内的绝缘气体28进行吸引的吸引装置构成。鼓风机41对容器27内的分割空间21a的绝缘气体28进行吸引并送往冷却部42。冷却部42由散热器等构成。冷却部42对由鼓风机41吸引来的绝缘气体28进行冷却并送往容器27内的分割空间21b。容器27内的分隔板24将容器27所具有的空间之中的变压器29以外所占据的部分上下两分割，从而使绝缘气体28在铁芯部291以及绕组部292的内部循环而进行冷却。绝缘气体28按照分割空间21a、冷却部42、鼓风机41、分割空间21b的顺序循环。
(气温传感器6)
气温传感器6是测温电阻体那样的温度测定用的传感器。气温传感器6设置于电气设备部2附近，在循环部4设置于屋外的情况下，通过遮阳件61而配置于直射日光被遮挡的场所。气温传感器6检测外气温Tu[K]，向监视部3输出。
(监视部3)
监视部3由个人计算机等构成。监视部3配置于在容器27的附近设置的控制盘内，或者变电所等中的进行电力的监视控制的控制室等中。监视部3从电气设备部2的温度传感器22a接收分割空间21a内的绝缘气体28的温度Ta[K]，从温度传感器22b接收割空间21b内的绝缘气体28的温度Tb[K]。监视部3从电气设备部2的压力传感器23接收容器27的绝缘气体28的压力Pg[Pa]。监视部3从气温传感器6接收外气温Tu[K]。监视部3从设置于变压器29、电力供给线等的未图示的CT等传感器接收变压器29的通电电流值。
监视部3计算容器27内的绝缘气体28的物理量Mg。监视部3基于计算出的容器27中剩余的绝缘气体28的物理量Mg[mol]，计算泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]，在物理量Ml[mol]成为预先设定的绝缘气体28的泄漏量的上限的基准值Ms[mol]以上的情况下，输出警报。监视部3在由气温传感器6检测到的外气温Tu[K]的变动成为预先规定的单位时间内的外气温的变动的限度值Ts[K]以上的情况下，或者变压器29的通电电流的变动成为预先规定的单位时间内的电流的变动的限度值以上的情况下，停止容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算。
监视部3具有输入部31、操作部32、存储部33、输出部34及运算部35。
输入部31由模拟－数字变换电路构成。输入部31的输入侧与电气设备部2以及气温传感器6连接，输出侧与运算部35连接。输入部31被输入以下的信息。
Ta[K]：分割空间21a内的绝缘气体28的温度
Tb[K]：分割空间21b内的绝缘气体28的温度
Tu[K]：外气温
Pg[Pa]：容器27的绝缘气体28的压力
温度Ta[K]从温度传感器22a被发送，温度Tb[K]从温度传感器22b被发送，压力Pg[Pa]从压力传感器23被发送。外气温Tu[K]从气温传感器6被发送。
输入部31对分割空间21a内的绝缘气体28的温度Ta[K]、分割空间21b内的绝缘气体28的温度Tb[K]、容器27的绝缘气体28的压力Pg[Pa]、外气温Tu[K]进行模拟－数字变换，向运算部35输出。
操作部32由键盘等输入装置构成。操作部32与运算部35连接。从操作部32输入以下的信息。
Ms[mol]：绝缘气体28的泄漏量的上限的基准值
Ts[K]：单位时间内的外气温的变动的限度值
C、D：权重系数
存储部33由导体存储器或硬盘那样的存储介质构成。存储部33由运算部35控制数据读出。存储部33存储以下的信息。
Ms[mol]：绝缘气体28的泄漏量的上限的基准值
Ts[K]：单位时间内的外气温的变动的限度值
C、D：权重系数
Ua[l]：分割空间21a的容积
Ub[l]：分割空间21b的容积
Ug[l]：容器27的容积
Uc[l]：冷却部42的容积
Mo[mol]：无泄漏的情况的绝缘气体28的物理量
输出部34由显示装置、打印机、通信接口等构成。输出部34在泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]成为预先设定的绝缘气体28的泄漏量的上限的基准值以上的情况下，通过显示、打印、通信电文输出警报。输出部34对容器27中剩余的容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]，通过显示、打印、通信电文进行输出。
运算部35由微型计算机构成。运算部35内置后述的计算机程序。运算部35与输入部31、操作部32、存储部33、输出部34连接。运算部35进行以下的运算以及控制。
(A)对输入部31的控制
运算部35控制输入部31，依次接收以下的数据。
Ta[K]：分割空间21a内的绝缘气体28的温度
Tb[K]：分割空间21b内的绝缘气体28的温度
Tu[K]：外气温
Pg[Pa]：容器27的绝缘气体28的压力
(B)对操作部32的控制
运算部35依次接收从操作部32输入的以下的数据。
Ms[mol]：绝缘气体28的泄漏量的上限的基准值
Ts[K]：单位时间内的外气温的变动的限度值
C、D：权重系数
(C)对存储部33的控制
运算部35使存储部33存储、从存储部33读出以下的数据。
Ms[mol]：绝缘气体28的泄漏量的上限的基准值
Ts[K]：单位时间内的外气温的变动的限度值
C、D：权重系数
运算部35将预先设定的以下的数据从存储部33读出。
Ua[l]：分割空间21a的容积
Ub[l]：分割空间21b的容积
Ug[l]：容器27的容积
Uc[l]：冷却部42的容积
Mo[mol]：无泄漏的情况的绝缘气体28的物理量
(D)对输出部34的控制
运算部35在泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]成为预先设定的绝缘气体28的泄漏量的上限的基准值以上的情况下，控制输出部34以通过显示、打印、通信电文输出警报。运算部35控制输出部34，以将容器27中剩余的容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]以及泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]通过显示、打印、通信电文进行输出。
(E)计算运算
运算部35通过运算而进行以下的计算。
Va[l/mol]：分割空间21a内的绝缘气体28的摩尔体积
Vb[l/mol]：分割空间21b内的绝缘气体28的摩尔体积
Vg[l/mol]：容器27内的绝缘气体28的摩尔体积
Vc[l/mol]：冷却部42内的绝缘气体28的摩尔体积
Ma[mol]：分割空间21a内的绝缘气体28的物理量
Mb[mol]：分割空间21b内的绝缘气体28的物理量
Mg[mol]：容器27内的绝缘气体28的物理量
Mc[mol]：冷却部42内的绝缘气体28的物理量
Ml[mol]：泄漏的绝缘气体28的物理量
以上为气体泄漏检测***1的构成。
[1－2.作用]
接下来，基于图1～6来说明本实施方式的气体泄漏检测***1的作用。
气体泄漏检测***1的监视部3计算容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]。此外，监视部3计算冷却部42内的绝缘气体28的物理量Mc[mol]。监视部3基于计算出的容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]、冷却部42内的绝缘气体28的物理量Mc[mol]，计算泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]。在物理量Ml成为预先设定的绝缘气体28的泄漏量的上限的基准值Ms[mol]以上的情况下，输出警报。有时为了使监视者容易理解而将Mg、Mc、以及Ml的单位适当地由[mol]变换为[kg]。
如图3所示那样，由温度传感器22a检测分割空间21a内的绝缘气体28的温度Ta[K]，由温度传感器22b检测分割空间21b内的绝缘气体28的温度Tb[K]，由压力传感器23检测容器27的绝缘气体28的压力Pg[Pa]。此外，由气温传感器6检测外气温Tu[K]。监视部3的输入部31中被输入温度Ta[K]、温度Tb[K]、压力Pg[Pa]、外气温Tu[K]，进行模拟－数字变换后向运算部35发送。
[容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算]
首先，对容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算步骤进行说明。计算出的容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]是容器27内剩余的绝缘气体28的剩余气体量。运算部35基于图6所示的程序流程进行物理量Mg[mol]的计算。图6所示的程序按照一定间隔周期性地执行。
(步骤S01：计算分割空间21a内的绝缘气体28的摩尔体积Va[l/mol])
运算部35通过(式1)进行分割空间21a内的绝缘气体28的摩尔体积Va[l/mol]的计算。
Pg＝[R·Ta(Va+B)－A]/Va2···(式1)
A以及B是根据被封入于容器27的绝缘气体28的种类而决定的系数，是绝缘气体28的摩尔体积Va[l/mol]的一次函数。作为一个例子，A以及B在SF6气体的情况下通过下式表达。
A＝15.78(1－0.1062Va)···(式1A)
B＝0.366(1－0.1236Va)···(式1B)
(步骤S02：计算分割空间21b内的绝缘气体28的摩尔体积Vb[l/mol])
运算部35通过(式2)进行分割空间21b内的绝缘气体28的摩尔体积Vb[l/mol]的计算。
Pg＝[R·Tb(Va+B)－A]/Vb2···(式2)
A以及B是根据被封入于容器27的绝缘气体28的种类而决定的系数，是绝缘气体28的摩尔体积Vb[l/mol]的一次函数。A以及B分别通过与(式1A)(式1B)同样的式子来表达。
(步骤S03：计算分割空间21a内的绝缘气体28的物理量Ma[mol]、分割空间21b内的绝缘气体28的物理量Mb[mol])
接下来，运算部35通过(式3)进行分割空间21a内的绝缘气体28的物理量Ma[mol]、分割空间21b内的绝缘气体28的物理量Mb[mol]的计算。
Ma＝Ua/Va Mb＝Ub/Vb···(式3)
Ua是分割空间21a的容积[l]，Ub是分割空间21b的容积[l]，预先被设定存储于存储部33。
(步骤S04：计算容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol])
接下来，运算部35通过(式4)进行容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算。
Mg＝Ma+Mb···(式4)
通过上述的步骤，计算出容器27中剩余的绝缘气体28的剩余气体量、即容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]。
[冷却部42内的绝缘气体28的物理量Mc[mol]的计算]
接下来，对冷却部42内的绝缘气体28的物理量Mc[mol]的计算步骤进行说明。计算出的冷却部42内的绝缘气体28的物理量Mc[mol]是冷却部42内剩余的绝缘气体28的剩余气体量。运算部35基于图7所示的程序流程进行物理量Mc[mol]的计算。图7所示的程序以一定间隔周期性地执行。
(步骤S11：计算冷却部42的第i个空间的绝缘气体的温度Tci[K])
如图4所示那样，冷却部42的内部的温度分布几乎为线性。运算部35将冷却部42内部的空间，与大地平行地分割为n等份，通过(式5)依次计算i＝1～n的第i个冷却部42内部的空间的绝缘气体28的温度Tci[K]。温度Tc[K]针对Tc1～Tcn[K]的n个被计算。
Tci＝[Tb+i·(Ta－Tb)Mb]/n···(式5)
Ta[K]是由温度传感器22a检测到的分割空间21a内的绝缘气体28的温度，Tb[K]是由温度传感器22b检测到的分割空间21b内的绝缘气体28的温度。
(步骤S12：计算冷却部42的第i个空间的绝缘气体的摩尔体积Vci[l/mol])
运算部35通过(式5)依次计算被分割为n等份的冷却部42内部的i＝1～n的第i个空间的绝缘气体28的摩尔体积Vci[l/mol]。摩尔体积Vc[l/mol]针对Vc1～Vcn[l/mol]的n个被计算。
Pg＝[R·Tc(Vc+B)－A]/Vc2···(式6)
A以及B是根据被封入于容器27的绝缘气体28的种类而决定的系数，是绝缘气体28的摩尔体积Vc[l/mol]的一次函数。A以及B分别通过与(式1A)(式1B)同样的式子表达。摩尔体积Vc[l/mol]相当于权利要求中的“每单位量的体积”。
(步骤S13：计算冷却部42内的绝缘气体的物理量Mc[mol])
接下来，运算部35通过(式7)进行冷却部42内的绝缘气体28的物理量Mc[mol]的计算。
Mc＝[Uc/(n·Vc1)]+[Uc/(n·Vc2)]···+[Uc/(n·Vcn)]···(式7)
Uc是冷却部42的容积[l]，预先被设定存储于存储部33。
通过上述的步骤，计算出冷却部42中剩余的绝缘气体28的剩余气体量、即冷却部42内的绝缘气体28的物理量Mc[mol]。
上述中，通过运算部35依次计算被分割为n等份的冷却部42内部的i＝1～n的第i个绝缘气体28的温度Tci[K]以及摩尔体积Vci[l/mol]，计算冷却部42内的绝缘气体28的物理量Mc[mol]。然而，冷却部42的内部的温度分布几乎为线性。也可以是，仅计算被分割为n等份的冷却部42内部的预先规定的第i个绝缘气体28的温度Tci以及摩尔体积Vci[l/mol]，计算冷却部42内的绝缘气体28的物理量Mc[mol]。
[泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]的计算]
接下来，对泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]的计算步骤进行说明。监视部3在物理量Ml成为预先设定的绝缘气体28的泄漏量的上限的基准值Ms[mol]以上的情况下，输出警报。运算部35通过图8所示的程序流程进行物理量Ml[mol]的计算以及警报的输出。图8所示的程序以一定间隔周期性地执行。
(步骤S21：计算容器27内、冷却部42内的绝缘气体28的总物理量Mt[mol])
运算部35通过(式8)计算容器27内与冷却部42内的绝缘气体28的总和、即总物理量Mt[mol]。
Mt＝Mg+Mc···(式8)
Mg是容器27内的绝缘气体28的物理量[mol]，Mc是冷却部42内的绝缘气体28的物理量[mol]。
(步骤S22：计算泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol])
接下来，运算部35通过(式9)计算泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]。
Ml＝Mo－Mt···(式9)
Mo是无泄漏的情况的容器27与冷却部42内的绝缘气体28的物理量[mol]，预先被设定存储于存储部33。计算出的泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]依次被存储于存储部33，通过显示、打印、通信电文从输出部34被输出。
(步骤S23：泄漏的绝缘气体的物理量Ml[mol]是否为基准值Ms[mol]以上的判断)
接下来，运算部35进行泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]是否为绝缘气体28的泄漏量的上限的基准值Ms[mol]以上的判断。基准值Ms[mol]被存储于存储部33，由运算部35读出。
在由运算部35判断为泄漏的绝缘气体的物理量Ml为基准值Ms以上的情况下(S23为“是”)，转移至步骤S24。另一方面，在未判断为泄漏的绝缘气体的物理量Ml[mol]为基准值Ms[mol]以上的情况下(S23为“否”)，结束一系列的程序。
(步骤S24：输出警报)
运算部35在步骤S23中判断为泄漏的绝缘气体的物理量Ml[mol]为基准值Ms[mol]以上的情况下，运算部35控制输出部34输出表示泄漏的绝缘气体的物理量Ml[mol]为基准值Ms[mol]以上这一情况的警报。警报通过显示、打印、通信电文而从输出部34输出。
[泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]的计算的中止]
接下来，对泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]的计算被中止的步骤进行说明。监视部3在由气温传感器6检测到的外气温的单位时间的变动超过预先规定的基准值的情况下使绝缘气体28的气体泄漏量的计算中止。
图5中示出了容器27内的绝缘气体28的平均温度Tg[K]和由气温传感器6测定到的外气温Tu[K]的一个例子。在电气设备部2的变压器29的负荷率较大地发生了变动的情况下、或发生了降雨的情况下等时，容器27内的绝缘气体28的平均温度Tg[K]与外气温Tu[K]的上升或者下降程度产生差分。
这样的温度的上升或者下降程度的差分在容器27内的绝缘气体28的平均温度Tg[K]或者外气温Tu[K]产生了较大的变动的情况下、以及发热条件或者散热条件较大地变化而发热量与散热量的平衡被破坏的情况下会产生。容器27内的绝缘气体28的平均温度Tg[K]缓慢地过渡性地变化。
容器27内的绝缘气体28的平均温度Tg[K]急剧且过渡性地变化时，若进行容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算，则计算精度较大地降低。伴随于此，泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]的计算精度也较大地降低。为了避免该计算精度的降低，在由气温传感器6检测到的外气温Tu[K]、由温度传感器22a检测到的分割空间21a内的绝缘气体28的温度Ta[K]、由温度传感器22b检测到的分割空间21b内的绝缘气体28的温度Tb[K]以及电流监视用CT(图中未指示)的测定值中的某个较大地发生了变化的情况下，在变化前后的一定时间，使容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算、泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]的计算中止。
例如，在预先规定的时间内外气温Tu[K]超过单位时间内的外气温的变动的限度值Ts[K]的情况下，运算部35做出使容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算、泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]的计算的中止的判断。经过一定时间而发热量与散热量的平衡达到平衡，容器27内的绝缘气体28的温度分布再次返回到稳定状态后，运算部35使容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算、泄漏的绝缘气体28的物理量Ml[mol]的计算重新开始。运算部35例如在预先规定的时间内外气温Tu[K]不超过单位时间内的外气温的变动的限度值Ts[K]的情况下，使物理量Mg的计算、物理量Ml[mol]的计算重新开始。
以上为气体泄漏检测***1的作用。
[1－3.效果]
(1)根据本实施方式，气体泄漏检测***1具备电气设备部2和监视部3，所述电气设备部2具有：容器27，固定有送配电用的设备29，封入有绝缘气体28；容器27的内部的多个分割空间21，与大地平行地分割而成；多个温度传感器22，检测位于多个分割空间21的绝缘气体28的温度；以及压力传感器23，检测容器27的内部的压力，所述监视部3基于由多个温度传感器22检测到的绝缘气体28的温度Ta[K]、Tb[K]及由压力传感器23检测到的压力Pg[Pa]，计算容器27中剩余的绝缘气体28的剩余气体量Mg[mol]，因此，能够提供构成电气设备的容器27内的绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量的检测精度高的气体泄漏检测***1。
此外，在电气设备部2中安装有少量的温度传感器22和压力传感器23，能够减少从供温度传感器22和压力传感器23安装的电气设备部2的安装孔的、绝缘气体28的不被希望的漏出。
(2)根据本实施方式，监视部3基于由多个温度传感器22检测到的绝缘气体28的温度Ta[K]、Tb[K]、以及由压力传感器23检测到的压力Pg[Pa]，计算每个分割空间21的绝缘气体28的剩余气体量Ma[mol]、Mb[mol]，通过将计算出的每个分割空间21的绝缘气体28的剩余气体量Ma[mol]、Mb[mol]相加来计算容器27中剩余的绝缘气体28的剩余气体量Mg[mol]，因此，能够提供构成电气设备的容器27内的绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量的检测精度更高的气体泄漏检测***1。
作为现有技术已知有：基于通过温度修正计算出的绝缘气体的压力的经时间变化，进行气体泄漏量的检测的气体泄漏检测***；基于测定到的电流值，进行气体泄漏量的修正，提高气体泄漏量的检测精度的气体泄漏检测***；预先学习通电电流、绝缘气体的温度、主体内的气体温度分布的相关关系，根据通电电流及设备表面温度求出内部的气体温度分布而进行温度修正，提高气体泄漏量的检测精度的气体泄漏检测***等。
然而，电气设备部2由在内部具有以绕组为代表的热量大的发热体的静止感应电器等构成，并且使用冷却部42那样的冷却装置使绝缘气体28进行散热的自然循环、或者使用鼓风机41那样的循环装置使绝缘气体28强制地循环而进行冷却的情况下，在上述那样的现有技术的气体泄漏检测***中，在容器27内部产生复杂的温度分布，且该温度分布常时变化，因此难免产生气体泄漏量的检测精度的降低。
出于减少由容器27内部的温度分布的变化带来的影响的目的，也可以想到在容器27内设置大量的温度传感器、压力传感器或者密度传感器。然而，在容器27内设置大量的传感器会导致气体泄漏检测***1的高成本化，并不希望这样。从地球温室化对策、以及对意外的设备停止的预防的观点来看，优选气体泄漏检测***1具有0.5％/年程度的气体泄漏量的检测精度。
根据本实施方式，通过在容器27内设置少量的温度传感器22及压力传感器23，能够提供容器27内的绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量的检测精度高的气体泄漏检测***1。
根据本实施方式，基于容器27的内部的多个分割空间21的每个的温度以及压力，计算多个分割空间21的每个的剩余气体量，基于计算出的剩余气体量计算气体泄漏量，因此，通过气体泄漏检测***1，高精度地检测绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量。
(3)根据本实施方式，多个分割空间21在容器27的内部通过与大地平行地设置的分隔板24分割而形成，因此，与未通过分隔板24进行分割的情况相比，每个多个分割空间21的内部温度更加均匀。由于按照多个分割空间21的每个计算剩余气体量，基于计算出的剩余气体量计算气体泄漏量，因此，通过气体泄漏检测***1，高精度地检测绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量。
(4)根据本实施方式，容器27与使绝缘气体28循环的循环部4连接。在循环部4具有鼓风机42、在循环部4中使绝缘气体28强制地循环的情况下，多个分割空间21每个的内部温度更加均匀。由于按照多个分割空间21的每个计算剩余气体量，基于计算出的剩余气体量计算气体泄漏量，因此，通过气体泄漏检测***1，高精度地检测绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量。
(5)根据本实施方式，循环部4具有冷却部42，监视部3将容器27中剩余的绝缘气体28的剩余气体量与冷却部42中剩余的绝缘气体28的剩余气体量相加而计算总剩余气体量，因此能够更高精度地检测绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量。通过加上冷却部42中剩余的绝缘气体28的剩余气体量而计算总剩余气体量，将包含冷却部42的剩余气体量或者从冷却部42泄漏的气体泄漏量在内地计算剩余气体量或者气体泄漏量，因此，通过气体泄漏检测***1，高精度地检测绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量。
(6)根据本实施方式，冷却部42中剩余的绝缘气体28的剩余气体量Mc[mol]是基于按照冷却部42被分割的每个空间计算出的温度Tc[K]以及绝缘气体28的每单位量的体积即摩尔体积Vc[l/mol]计算出的，因此，更高精度地检测绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量。
(7)根据本实施方式，监视部3基于计算出的容器27中剩余的绝缘气体28的剩余气体量来计算绝缘气体28的气体泄漏量，并具有在气体泄漏量成为预先设定的基准值以上的情况下输出警报的输出部34，因此，操作者能够将电气设备部2的绝缘气体28的气体泄漏量成为预先设定的基准值以上这一情况在电气设备部2发生故障前进行通知。
假设在气体泄漏量成为了预先设定的基准值以上的情况下，在不具备输出警报的输出部34的情况下，突发地发出报告电气设备部2故障的警报，需要使电气设备部2的运转立即停止来进行维护检修。电气设备部2的计划外停止是不被希望的。
根据本实施方式，在气体泄漏量成为预先设定的基准值以上的情况下，由于具有输出警报的输出部34，因此，容器27的密封材劣化等引起的微少的气体泄漏被预先报告给操作者，操作者能够进行部件的预防更换，能够防止电气设备部2的计划外停止。
(7)根据本实施方式，气体泄漏检测***1具有检测外气温的气温传感器6，监视部3在由气温传感器6检测到的外气温的单位时间的变动超过预先规定的基准值的情况下使绝缘气体28的气体泄漏量的计算中止，因此，能够在无法高精度地检测绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量时使剩余气体量或者气体泄漏量的计算中止。由此，通过气体泄漏检测***1，高精度地检测绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量。
在构成电气设备部2的静止感应电器等的负荷较大地发生了变动的情况下、由于降雨等而外气温Tu较大地发生了变动的情况下等时，发热条件或者散热条件较大地变化，发热量与散热量的平衡被破坏，容器27内的气体温度分布过渡性地变化。此时，绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量的检测精度较大地降低。
根据本实施方式，在由气温传感器6检测到的外气温的单位时间的变动超过预先规定的基准值的情况下使绝缘气体28的气体泄漏量的计算中止，因此，能够防止由于电气设备部2的负荷或外气温Tu的急剧变化而引起的绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量的检测精度降低。
[2.第2实施方式]
[2－1.构成以及作用]
第1实施方式的气体泄漏检测***1的特征在于基于图6所示的程序流程进行容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算。本实施方式的气体泄漏检测***1的特征在于基于图9所示的程序流程进行容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算。其它构成与第1实施方式相同。基于图9所示的程序流程说明本实施方式的气体泄漏检测***1中的容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算步骤。容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算通过以下的步骤进行。
[容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算]
(步骤S31：计算容器27内的绝缘气体28的由分隔板24进行两分割而成的区域中的摩尔体积Va[l/mol]以及Vb[l/mol])
运算部35使用(式10)以及(式11)，计算分割空间21a的摩尔体积Va[l/mol]、以及分割空间21b的摩尔体积Vb[l/mol]。
Pg＝[R·Ta(Va+B)－A]/Va2···(式10)
Pg＝[R·Tb(Va+B)－A]/Vb2···(式11)
Ta[K]是由温度传感器22a检测到的分割空间21a内的绝缘气体28的温度，Tb[K]是由温度传感器22b检测到的分割空间21b内的绝缘气体28的温度。A以及B是根据(式1)中的A以及B、被封入于容器27的绝缘气体28的种类而决定的系数，是绝缘气体28的摩尔体积Vg[l/mol]的一次函数，分别与(式1)中的A以及B相同。
(步骤S32：计算容器27内的绝缘气体28的摩尔体积Vg[l/mol])
运算部35使用(式12)，计算容器27内的绝缘气体28的摩尔体积Vg[l/mol]。
Vg＝(C·Va+D·Vb)/2···(式12)
C以及D是构成电气设备部2的设备固有的常量。C以及D是与体积有关的权重系数，是无名数。C以及D以“1”为中心值，在是超过“1”的数值的情况下，对平均温度的贡献率高，在是不足“1”的数值的情况下，对平均温度的贡献率低。C以及D是C+D＝2的数值。例如，C以及D是C＝1.1、D＝0.9这样的数值。
C以及D按照电气设备部2的每个个体设定有固有的数值。C以及D例如是基于在电气设备部2交付前实施的温度上升试验那样的、理论上无绝缘气体28泄漏的环境下测定的温度以及压力的实测值、据此计算出的摩尔体积的值而决定的。C以及D由操作者从操作部32输入，被设定存储于存储部33。在上述中设定C以及D是以“1”为中心值的数值，但是，C以及D也可以以任意的数值为中心值，(式12)对应于具有任意的中心值的C以及D。
(步骤S33：计算容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol])
接下来，运算部35通过(式13)进行容器27内的绝缘气体28的物理量Mg[mol]的计算。
Mg＝Ug/Vg···(式13)
Ug是容器27的容积[l]，预先被设定存储于存储部33。
以上为本实施方式所涉及的气体泄漏检测***1的作用。
[2－2.效果]
(1)根据本实施方式，气体泄漏检测***1具备电气设备部2和监视部3，所述电气设备部2具有：容器27，固定有送配电用的设备29，封入有绝缘气体28；容器27的内部的多个分割空间21，与大地平行地分割而成；多个温度传感器22，检测位于多个分割空间21的绝缘气体28的温度；以及压力传感器23，检测容器27的内部的压力，所述监视部3基于由多个温度传感器22检测到的绝缘气体28的温度Ta[K]、Tb[K]及由压力传感器23检测到的压力Pg[Pa]，计算容器27中剩余的绝缘气体28的剩余气体量Mg[mol]，因此，能够提供构成电气设备的容器27内的绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量的检测精度高的气体泄漏检测***1。
此外，在电气设备部2中安装有少量的温度传感器22和压力传感器23，能够减少从供温度传感器22和压力传感器23安装的电气设备部2的安装孔的、绝缘气体28的不被希望的漏出。
(2)根据本实施方式，监视部3基于对由多个温度传感器22检测到的绝缘气体28的温度Ta[K]、Tb[K]分别乘以预先设定的权重系数C、D而计算出的平均温度Tg[K]、以及由压力传感器23检测到的压力Pg[Pa]，计算容器27中剩余的所述绝缘气体28的剩余气体量Mg[mol]，因此能够更高精度地检测构成电气设备的容器27内的绝缘气体的剩余气体量或者气体泄漏量。
[3.其他实施方式]
对包含变形例的实施方式进行了说明，但是这些实施方式作为例子进行提示，而不意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其它各种方式来实施，能够不脱离发明的要旨范围内能够进行各种省略、置换及变更。这些实施方式及其变形被包含于发明的范围及要旨，同样被包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围。以下是其一个例子。
上述实施方式中电气设备部2由变压器29构成，但是电气设备部2不限于由变压器29构成。电气设备部2例如也可以由电抗器、开闭器等其他电气设备构成。
上述实施方式中电气设备部2具有分隔板24，但电气设备部2也可以不具有分隔板24。此外，上述实施方式中电气设备部2具有一个分隔板24，通过分隔板24形成了两个分割空间21a、21b，但电气设备部2也可以具有多个分隔板24。也可以是通过多个分隔板24在电气设备部2形成三个以上分割空间21。也可以是，在三个以上分割空间21中分别配置温度传感器22，计算每个分割空间21的绝缘气体28的物理量，计算容器27内的绝缘气体28的物理量Mg、泄漏的绝缘气体28的物理量Ml。
上述实施方式中，温度传感器22a配置于形成分割空间21a的容器27的内壁，温度传感器22b配置于形成分割空间21b的容器27的内壁，但是也可以是，温度传感器22a配置于配管5a，温度传感器22b配置于配管5b。
上述实施方式中，循环部4具有鼓风机41，但也可以是，循环部4不具有鼓风机41，使容器27内的绝缘气体28通过变压器29的发热而进行自然循环。此外，上述实施方式中电气设备部2具有循环部4，但电气设备部2也可以不具有循环部4。
气体泄漏检测***1也可以在上述实施方式的基础上还具备检测电气设备部2的通电电流的CT等传感器。由CT等传感器检测到的电气设备部2的通电电流被发送至监视部3或者电力管理用的计算机(未图示)。
附图标记的说明
1…气体泄漏检测***
2…电气设备部
3…监视部
4…循环部
5、5a、5b…配管
6…气温传感器
21、21a、21b…分割空间
22、22a、22b…温度传感器
23…压力传感器
24…分隔板
27…容器
28…绝缘气体
29…变压器
31…输入部
32…操作部
33…存储部
34…输出部
35…运算部
41…鼓风机
42…冷却部
43…配管
61…遮阳件
291…铁芯部
292…绕组部。

Claims (11)

1.一种气体泄漏检测***，其中，
具有电气设备部和监视部，
所述电气设备部具有：
容器，固定有配电用的设备，封入有绝缘气体；
所述容器的内部的多个分割空间，与大地平行地分割而成；
多个温度传感器，检测位于多个所述分割空间的所述绝缘气体的温度；以及
压力传感器，检测所述容器的内部的压力，
所述监视部基于由多个所述温度传感器检测到的所述绝缘气体的温度、以及由所述压力传感器检测到的压力，计算所述容器中剩余的所述绝缘气体的剩余气体量。
2.如权利要求1所述的气体泄漏检测***，其中，
所述监视部基于由多个所述温度传感器检测到的所述绝缘气体的温度、以及由所述压力传感器检测到的压力，计算每个所述分割空间的所述绝缘气体的剩余气体量，通过将计算出的每个所述分割空间的所述绝缘气体的所述剩余气体量相加来计算所述容器中剩余的所述绝缘气体的剩余气体量。
3.如权利要求1所述的气体泄漏检测***，其中，
所述监视部基于对使用由所述压力传感器检测到的压力和由多个所述温度传感器检测到的所述绝缘气体的温度计算出的所述容器的内部的多个分割空间的每个的摩尔体积分别乘以预先设定的权重系数而计算出的平均摩尔体积，计算所述容器中剩余的所述绝缘气体的剩余气体量。
4.如权利要求1至3中任一项所述的气体泄漏检测***，其中，
多个所述分割空间是在所述容器的内部通过与大地平行地设置的分隔板进行分割而形成的。
5.如权利要求1至4中任一项所述的气体泄漏检测***，其中，
所述容器与使所述绝缘气体循环的循环部连接。
6.如权利要求5所述的气体泄漏检测***，其中，
所述循环部具有冷却部，
所述监视部将所述容器中剩余的所述绝缘气体的剩余气体量、以及所述冷却部中剩余的所述绝缘气体的剩余气体量相加而计算总剩余气体量。
7.如权利要求6所述的气体泄漏检测***，其中，
所述冷却部中剩余的所述绝缘气体的剩余气体量是基于针对所述冷却部被分割的每个空间计算出的温度以及绝缘气体的每单位量的体积而计算的。
8.如权利要求1至7中任一项所述的气体泄漏检测***，其中，
监视部基于计算出的所述容器中剩余的所述绝缘气体的剩余气体量来计算所述绝缘气体的气体泄漏量，并具有在所述气体泄漏量成为预先设定的基准值以上的情况下输出警报的输出部。
9.如权利要求8所述的气体泄漏检测***，其中，
具有检测外气温的气温传感器，
监视部在由气温传感器检测到的外气温的单位时间的变动超过预先规定的基准值的情况下，使所述绝缘气体的气体泄漏量的计算中止。
10.一种气体泄漏检测方法，
在电气设备部中计算该电气设备部所具有的容器中剩余的绝缘气体的剩余气体量，
所述电气设备部具有：
所述容器，固定有电气设备主体，封入有所述绝缘气体；
所述容器的内部的多个分割空间，与大地平行地分割而成；
多个温度传感器，检测位于多个所述分割空间的所述绝缘气体的温度；以及
压力传感器，检测所述容器(27)的内部的压力，
所述气体泄漏检测方法为，在所述电气设备部中，基于由多个所述温度传感器检测到的所述绝缘气体的温度、以及由所述压力传感器检测到的压力，计算每个所述分割空间的所述绝缘气体的剩余气体量，通过将计算出的每个所述分割空间的所述绝缘气体的所述剩余气体量相加来计算所述容器中剩余的所述绝缘气体的剩余气体量。
11.一种气体泄漏检测方法，
在电气设备部中计算该电气设备部所具有的容器中剩余的绝缘气体的剩余气体量，
所述电气设备部具有：
所述容器，固定有电气设备主体，封入有所述绝缘气体；
所述容器的内部的多个分割空间，与大地平行地分割而成；
多个温度传感器，检测位于多个所述分割空间的所述绝缘气体的温度；以及
压力传感器，检测所述容器的内部的压力，
所述气体泄漏检测方法为，在所述电气设备部中，基于对使用由所述压力传感器检测到的压力和由多个所述温度传感器检测到的所述绝缘气体的温度计算出的所述容器的内部的多个分割空间的每个的摩尔体积分别乘以预先设定的权重系数而计算出的平均摩尔体积，计算所述容器中剩余的所述绝缘气体的剩余气体量。
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