JP2009250847A - Accident-point standardizing device of gas insulation power apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an accident point locating device for gas insulated power equipment.
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。 Gas-insulated power equipment has a metal container and a charging conductor that are housed in a cylindrical metal container, which is an outer conductor at ground potential, for one or three phases of a high voltage charging conductor that is a central conductor. Insulating gas is sealed in the space between the two. In addition, since the power conducting conductor is housed in the metal container in a form supported by the insulating spacer that partitions the inside of the metal container, a plurality of gas compartments partitioned by the insulating spacer are defined in the metal container. It is made.
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。 By the way, in the gas insulated power equipment, when the insulation performance of the insulation gas is lowered during operation, a partial discharge (so-called arc) which is a local dielectric breakdown may occur. When this arc is generated, in a gas-insulated power device that houses one phase of the current-carrying conductor, a ground fault occurs on the metal container of the current-carrying conductor. In addition, in a gas-insulated power device that accommodates three-phase electrical conductors, a short-circuit accident occurs between different-phase electrical conductors in addition to a ground fault in the metallic container of the electrical conductors.
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。
Therefore, the conventional accident point locating device is provided with a gas pressure sensor for each gas section described above, for example, as proposed in
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。 However, the conventional accident point locating device is configured to determine whether a ground fault or a short circuit has occurred in units of gas compartments, and there is a problem that it is impossible to specify which position in the gas compartment the accident point is. is there.
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。 That is, in this configuration, if the gas section is about several meters long, it can provide sufficient information regarding the recovery of the accident, but it is a long metal container in which a gas section exceeding 10 meters is formed. In this case, if only the gas compartment is specified, it takes time to confirm at which position in the gas compartment the accident has occurred, and the accident recovery cannot be speeded up.
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。 The present invention has been made in view of the above. When an internal ground fault / short-circuit accident occurs in a gas-insulated power device, the present invention not only identifies the gas section where the accident occurred, It is an object of the present invention to obtain an accident point locating device for a gas-insulated power apparatus that can determine a detailed occurrence position at which position.
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。 In order to achieve the above-described object, an accident point locating device for a gas insulated power device according to the present invention is provided for each of a plurality of gas compartments defined in a metal container of the gas insulated power device. Two detectors which are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction and detect a phenomenon caused by a ground fault accident or a short circuit accident occurring in the corresponding gas section, and a pressure wave generated by an arc caused by the accident occurrence The location of the accident in the gas compartment is identified based on the speed, the time difference between the timings at which each of the two detectors detects the phenomenon resulting from the occurrence of the accident, and the interval between the two detectors. And a signal processing unit.
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。 According to the present invention, when an internal ground fault / short-circuit accident occurs in a gas-insulated power device, not only the gas compartment where the accident has occurred is identified, but also at which position in the gas compartment There is an effect that a detailed generation position can be determined.
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。 Exemplary embodiments of an accident point locating device for gas-insulated power equipment according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
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。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of an accident point locating device for a gas-insulated power apparatus according to
(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。
(Configuration of gas-insulated power equipment)
In FIG. 1, a
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。
Since the
(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。
(Configuration of accident location system)
An accident point locating device for specifying the location of occurrence of a ground fault or a short-circuit accident occurring inside the
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。
Here, the phenomenon caused by the arc at the time of the accident includes (1) increase in gas pressure, (2) increase in temperature, (3) emission of electromagnetic waves, (4) emission of intrinsic light, (5) intrinsic There are acoustic emission and (6) excitation of natural vibration. The
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。
The
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。
The signal processing device 7 has a configuration as shown in FIG. 2, for example, based on the outputs of the
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。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the signal processing device 7 illustrated in FIG. 1. As shown in FIG. 2, for example, the signal processing device 7 includes an accident
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。
The accident occurrence
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。
The
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。
The
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。
The
(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。
(Operation of accident location system)
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the accident location system shown in FIG. FIG. 3 shows the relationship between the
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。
When an accident occurs at the
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。
The accident occurrence
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。
As shown in FIG. 3, the timing when the
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。
The
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。
The
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。
The
v × Δt = La−Lb, L = La + Lb (1)
Therefore, using this equation (1), the distances La and Lb from the
(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。
(Experimental example)
It was actually tested and verified. FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a configuration example of the experimental apparatus. As shown in FIG. 4, a long metal container 20 is prepared, and
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。
FIG. 5 is a waveform diagram showing pressure waves detected by the
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。 From this experimental example, it is possible to obtain the position information of the accident point even if the gas section is longer than 10 meters or the accident point is not between the two detectors. It turned out to be possible.
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。
Thus, according to
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。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing the configuration of an accident point locating device when there is an open / close device that opens and closes an electric circuit of a gas-insulated power apparatus as
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。
6 and 7, in the configuration shown in FIG. 1 (Embodiment 1), a
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。
In FIG. 6, the case where the
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。
In FIG. 7, the case where the
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。
In the first embodiment described above, the case where the accident occurrence position is specifically specified has been shown. However, if it is understood on which side in the longitudinal direction of the gas section the accident has occurred, the restoration work can be speeded up similarly. Can be planned. Since the two
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。
Therefore, the
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。
The above-described method according to the second embodiment is naturally applicable to the configuration of the gas-insulated power apparatus shown in FIG. 1, but as shown in FIGS. 2 is equipped with an opening / closing device that opens and closes an electric flow, such as the
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。
That is, in FIG. 6 and FIG. 7, in the gas section where the accident occurred, for example, if the
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。
According to the method according to the second embodiment, it is only necessary to specify the detector that responds the fastest of the two
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。
Further, even if the phenomenon caused by the arc generated in the
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。 As described above, the accident point locating device for gas-insulated power equipment according to the present invention not only identifies the gas section where the accident has occurred when an internal ground fault or short-circuit accident occurs in the gas-insulated power equipment. It is useful as an accident point locating device that can determine the detailed occurrence position at which position in the gas compartment.
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
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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。 A ground fault occurred in each of a plurality of gas compartments defined in a metal container of a gas insulated power device at a predetermined interval in the longitudinal direction of the gas compartment, and occurred in the corresponding gas compartment. Or two detectors to detect the phenomenon caused by a short circuit accident,
Based on the velocity of the pressure wave generated by the arc due to the occurrence of the accident, the time difference of the timing at which each of the two detectors detects the phenomenon resulting from the occurrence of the accident, and the arrangement interval of the two detectors, A signal processor that identifies the location of the accident in the gas compartment;
An accident point locating device for gas-insulated power equipment.
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。 A ground fault occurred in each of a plurality of gas compartments defined in a metal container of a gas insulated power device at a predetermined interval in the longitudinal direction of the gas compartment, and occurred in the corresponding gas compartment. Or two detectors to detect the phenomenon caused by a short circuit accident,
Each of the two detectors compares the timing relationship of the detection timing of the phenomenon caused by the occurrence of the accident, and identifies the vicinity of the detector detection position detected earlier as the accident occurrence position in the gas compartment. A signal processing unit;
An accident point locating device for gas-insulated power equipment.
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