JP4186630B2 - 碍子汚損検出方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、碍子表面の汚損量を検出する方法に関する。
本発明は、特に、碍子表面に流れる漏れ電流値、温度及び湿度を用いて碍子の汚損量を計算により求める碍子汚損検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
碍子は、発変電設備などに設置され、高電圧が印加されたケーブルを支持する。発変電設備が塩害地区にある場合、碍子表面に塩分が付着して碍子が汚損されていく。碍子の汚損が進行すると、碍子表面に部分放電が発生し、地絡事故に至ることもある。このような事故を防止するために、碍子汚損測定方法が使用されている。
【0003】
従来の碍子汚損測定方法の一つとして、碍子表面を流れる漏れ電流、温度及び湿度から、計算手段により碍子汚損量を計算する方法がある。計算した汚損量が所定値を超えると、碍子の洗浄を行い、汚損物質を洗い流す。これにより、碍子における事故の発生を防止することができる。
この碍子の洗浄を適当なタイミングで行うために、碍子の汚損量を正確に検出する必要がある。
【0004】
碍子表面を流れる漏れ電流は、汚損量が一定であっても、温度、湿度により変化をする。したがって、汚損量を正確に測定するために、温度及び湿度を測定し、これらの測定値により漏れ電流値を汚損量に換算している。この方法によれば、碍子周辺の気象条件に影響されずに、正確に碍子表面の汚損量を測定でき、碍子洗浄のタイミングを正確に把握することができる(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
図1は、碍子汚損量と温度と漏れ電流との関係を示し、図2は、碍子汚損量と湿度と漏れ電流との関係を示す。
各図は、碍子汚損量をパラメータとして、温度と漏れ電流の関係及び、湿度と漏れ電流の関係を示している。図から、汚損量が一定であっても、温度、湿度が変化をすると漏れ電流が変化することが分かる。また、汚損量が変化をすると、温度と漏れ電流の関係及び湿度と漏れ電流の関係が変化することを示している。さらに、汚損量が一定の場合は、温度と漏れ電流との関係及び湿度と漏れ電流の関係が所定の関係になることを示している。
【0006】
従来の碍子汚損検出方法においては、温度T0において漏れ電流i0を測定すると、図1の関係を用いて、温度18°Cの漏れ電流値i18に補正をする。
また、湿度がH0であれば、図2の関係を用いて、漏れ電流i0を湿度80%の漏れ電流i80に補正をする。このとき、漏れ電流i0として、温度18°Cで補正した漏れ電流i18を用いれば、温度18°C、湿度80%で補正した基準漏れ電流が得られる。
【0007】
図3に、基準漏れ電流と汚損量の関係を示す。上記のようにして基準漏れ電流を求めれば、図3の関係から碍子1の汚損量が求められる。
【0008】
【特許文献1】
特開2001−231119号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、碍子汚損量が一定であれば、湿度と漏れ電流値との関係は一定になるはずである。ところが、試験を行った結果、湿度と碍子汚損量との関係が一定にならない場合があることが判明した。
図4は、試験結果による周囲湿度と漏れ電流との関係を示す。この試験は、碍子への課電電圧を一定に保ち、碍子周囲の相対湿度と、碍子表面に流れる漏れ電流(18°C換算漏れ電流値)を、数日間実測したものである。
【0010】
今回の試験は、数日の測定で、碍子汚損量には変化が少ない状態にある。また、課電電圧が一定であるから、電圧変動による漏れ電流の変化はない状態にある。しかるに、実際には、図4に示すように、相対湿度が変化をしたときに、漏れ電流が一定の関係で変化をしていない。したがって、測定した相対湿度と漏れ電流から汚損量を求めるだけでは、高い検出精度が得られないことになる。
【0011】
図4に示す誤差は、漏れ電流値を碍子汚損量に換算する際に、湿度として周囲湿度を用いることにより発生することが判明した。
碍子表面の温度及び湿度は、周囲温度及び周囲湿度の変化に対して時間的遅れをもって変化をする。このため、周囲温度及び周囲湿度が変化をすると、碍子表面に付着した汚損物質を囲む局所空間の温度及び湿度と周囲温度及び周囲湿度とに差が発生する。
【0012】
碍子表面に流れる漏れ電流は、碍子表面の温度及び湿度により決定される。したがって、周囲温度及び周囲湿度をそのまま汚損量の換算処理に用いたのでは、時間的遅れによる誤差が生じることになる。
本発明は、漏れ電流値、温度及び湿度から碍子表面の汚損量を求める碍子汚損検出方法において、周囲環境に変化がある場合でも、碍子汚損量を正確に検出できるようにすることを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものである。本発明においては、碍子表面に流れる漏れ電流値及び温度を測定し、前記碍子表面の湿度を求める。そして、これら漏れ電流、温度及び湿度から碍子表面の汚損量を計算により求める。
本発明によれば、碍子表面の湿度を直接用いて碍子汚損量を計算するため、碍子表面の湿度と周囲湿度とに差が生じても、正確に碍子汚損量を検出することができる。
【0014】
碍子表面の湿度は周囲湿度を測定し、所定の時定数で遅らせる計算をすることにより求めることができる。
また、前記所定の時定数を被検出碍子に固有な値を用いることにより、更に正確に汚損量を検出することができる。
【0015】
なお、温度についても、碍子表面温度と周囲温度との間に時間的遅れが生じるが、これによる影響は、湿度の時間遅れによる影響に比べて少ないので、無視をすることができる。しかし、温度についても時間遅れを考慮することにより、更に検出精度を向上させることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図を用いて説明する。
図5は、碍子汚損検出方法を実施する装置の構成を示す。
碍子1が電力機器15に取り付けられ、ケーブル16を支持する。碍子1の取り付け基部に漏れ電流センサ2が接続される。漏れ電流センサ2は、碍子1表面に流れる漏れ電流iを測定する。
【0017】
碍子1の周囲温度を測定する温度センサ3と周囲湿度を測定する湿度センサ4が設けられる。
漏れ電流センサ2、温度センサ3、湿度センサ4の出力信号が碍子汚損検出装置5に入力される。
【0018】
碍子汚損検出装置5においては、各入力信号は、A/D変換器6によりディジタル信号に変換され、CPU7に入力される。
CPU7では、各ディジタル信号が、ディジタルフィルタ8により時間的に遅らされて計算手段9に入力される。
なお、ディジタルフィルタ8については、一部又は全部を省略可能である。このディジタルフィルタ8の詳細については、特願2002−255662号で説明がされている。
【0019】
計算手段9においては、測定した漏れ電流、周囲温度、周囲湿度を用いて、碍子1表面の汚損量を計算する。
計算手段9により計算された汚損量は、出力部10に出力される。出力部10は、ディスプレイ、プリンタなどで構成することができる。また、汚損量がしきい値を超えたときに、外部に警報を出すためのリレー接点でも良い。
【0020】
計算手段9による汚損量の計算方法について説明をする。
汚損量の計算は、所定の時間間隔で実行される。
最初に、測定した漏れ電流値を、測定した周囲温度により、図1の関係を用いて、温度18°Cの漏れ電流値に補正をする。
【0021】
次に、補正漏れ電流値を、湿度により、図2の関係を用いて、碍子汚損量に換算する。
なお、碍子汚損量の計算方法としては、上記の例に限るものではなく、そのほかの任意の方法を使用できる。
【0022】
本例の特徴は、湿度として、測定した周囲湿度(相対湿度)ではなく、以下の計算により得た湿度(計算湿度)を用いる点にある。
計算湿度Hs(n)は次式により得られる。
Hs(n)=Hs(n−1)+ΔH×(1−e(-1/t))
【0023】
ここで、Hs(n−1)は、前回(n−1時)の時点での計算により得た計算湿度である。ΔHは、今回(n時)の測定により得た湿度H(n)と前回の計算により得た計算湿度Hs(n−1)との差(H(n)−Hs(n−1))である。tは、固有時定数で、碍子1の種類、形状、及び上記の計算をする時間間隔などにより決まる値であり、碍子1ごとに実験及び計算により求めることができる。
【0024】
図6を用いて、計算湿度Hs(n)を用いる理由を説明する。
碍子1が熱容量を持つため、碍子1の表面温度は、周囲温度に対して時間的に遅れた温度となる。このため、周囲温度に変化が生じると、同一時刻における碍子表面の局所空間11の温度T1と周囲空間12の温度T2には差が生じることになる。
ここで、碍子表面の局所空間11と周囲空間12の水蒸気圧が一定と仮定すると、局所空間11の相対湿度H1と周囲空間12の相対湿度H2は異なることになる。
【0025】
また碍子1の汚損が進むと、碍子表面に塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなどの汚損物質13が付着する。汚損物質13が空間の水分を吸排水することによっても、局所空間11の相対湿度H1と周囲空間12の相対湿度H2との間に時間的遅れが生じる。
上記式により計算湿度Hs(n)を求めることにより、上記各相対湿度の時間的遅れの要素を加味することができ、現時点の碍子表面の相対湿度を得ることができる。
【0026】
上記式の持つ意味は次のとおりである。
前回の計算で得た計算湿度と今回測定した周囲湿度との差が、固有時定数tによる時間的遅れをもって、前回の計算湿度に加味されることで、今回の計算湿度が得られる。固有時定数tは、碍子1の種類、形状、及び上記の計算をする時間間隔などにより決まるものであるので、今回の計算湿度は、碍子1の表面における湿度を正確に示すものとなる。
【0027】
計算手段9は、計算湿度Hs(n)を求めると、これをメモリに記憶する。これにより、次回の計算時に、前回の計算湿度Hs(n−1)として使用できるようにする。また、計算手段9は、今回の計算湿度Hs(n)を用いて、前述の漏れ電流の計算を行う。
【0028】
図7に、上記の計算湿度を用いた場合の試験結果を示す。前述の図4の試験と同様の条件で、漏れ電流、周囲温度、周囲湿度を求めた。この結果、計算湿度を求めて漏れ電流との関係を得ると、図7に示すように、両者間にほぼ一定の関係が得られた。また、この関係は、理論上の関係と良く整合している。
このように、計算湿度を用いることで、碍子表面の汚損量を正確に検出することができる。
【0029】
なお、上記例では、計算により碍子表面の湿度を得ているが、碍子表面の湿度を直接計測できる条件にあるときは、直接測定した碍子表面湿度を使用することができる。
また、上記例では、湿度の時間遅れについてのみ補正をしているが、温度についても時間遅れに対する補正をすることにより、検出精度を更に向上させることができる。
【0030】
【発明の効果】
本発明の碍子汚損検出方法によれば、漏れ電流値、温度及び湿度から碍子表面の汚損量を求める際に、湿度として碍子表面の湿度を用いるので、正確に碍子汚損量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】碍子汚損検出方法における碍子汚損量と温度と漏れ電流との関係を示す図である。
【図2】碍子汚損検出方法における碍子汚損量と湿度と漏れ電流との関係を示す図である。
【図3】碍子汚損検出方法における基準漏れ電流と汚損量との関係を示す図である。
【図4】従来の碍子汚損検出方法による実験結果を示す図である。
【図5】本発明の碍子汚損検出方法を実施する装置の回路構成を示す図である。
【図6】碍子表面の相対湿度と周囲湿度とに差が出る理由を説明する図である。
【図7】図5の装置による湿度と漏れ電流との関係を示す図である。
【符号の説明】
1…碍子
2…漏れ電流センサ
3…温度センサ
4…湿度センサ
5…碍子汚損検出装置
6…A/D変換器
7…CPU
8…ディジタルフィルタ
9…計算手段
10…出力部
11…碍子表面局所空間
12…周囲空気層
13…汚損物質
15…電力機器
16…ケーブル
Claims (2)
- 碍子表面に流れる漏れ電流値及び温度を測定するステップと、
前記碍子表面の周囲湿度を測定し、これを所定の時定数で遅らせた計算湿度を計算するステップと、
前記漏れ電流、前記温度、前記計算湿度から碍子表面の汚損量を計算するステップと、
を具備することを特徴とする碍子汚損検出方法。 - 前記時定数は、前記碍子に固有の値である請求項1に記載の碍子汚損検出方法。
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