特許 7170882 ガスリーク検出システムおよびガスリーク検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-04

(45)【発行日】2022-11-14

(54)【発明の名称】ガスリーク検出システムおよびガスリーク検出方法

(51)【国際特許分類】

   H02B 13/065 20060101AFI20221107BHJP

   H01H 33/56 20060101ALI20221107BHJP

   G01M 3/26 20060101ALI20221107BHJP

【ＦＩ】

H02B13/065 F

H01H33/56 F

G01M3/26 M

G01M3/26 K

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021534851

(86)(22)【出願日】2019-07-19

(86)【国際出願番号】 JP2019028444

(87)【国際公開番号】W WO2021014490

(87)【国際公開日】2021-01-28

【審査請求日】2021-10-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(74)【代理人】

【識別番号】100112564

【弁理士】

【氏名又は名称】大熊 考一

(74)【代理人】

【識別番号】100163500

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貞典

(74)【代理人】

【識別番号】230115598

【弁護士】

【氏名又は名称】木内 加奈子

(72)【発明者】

【氏名】高野 啓

(72)【発明者】

【氏名】鷲山 亨

【審査官】関 信之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０７７３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５７１３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｂ １３／０６５

Ｈ０１Ｈ ３３／５６

Ｇ０１Ｍ ３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配電用の機器が固定され、絶縁ガスが封入された容器と、
大地に対し平行に分割された前記容器の内部の複数の分割空間と、
複数の前記分割空間に位置する前記絶縁ガスの温度を検出する複数の温度センサと、
前記容器の内部の圧力を検出する圧力センサと、
を有する電気機器部と、
複数の前記温度センサにより検出された前記絶縁ガスの温度、および前記圧力センサにより検出された圧力に基づき、前記容器に残留している前記絶縁ガスの残留ガス量を算出する監視部と、を有し、
前記監視部は、複数の前記温度センサにより検出された前記絶縁ガスの温度、および前記圧力センサにより検出された圧力に基づき、前記分割空間ごとの前記絶縁ガスの残留ガス量を算出し、算出された前記分割空間ごとの前記絶縁ガスの前記残留ガス量を加算することにより、前記容器に残留している前記絶縁ガスの残留ガス量を算出する、
ガスリーク検出システム。

【請求項2】

配電用の機器が固定され、絶縁ガスが封入された容器と、
大地に対し平行に分割された前記容器の内部の複数の分割空間と、
複数の前記分割空間に位置する前記絶縁ガスの温度を検出する複数の温度センサと、
前記容器の内部の圧力を検出する圧力センサと、
を有する電気機器部と、
複数の前記温度センサにより検出された前記絶縁ガスの温度、および前記圧力センサにより検出された圧力に基づき、前記容器に残留している前記絶縁ガスの残留ガス量を算出する監視部と、を有し、
前記監視部は、前記圧力センサにより検出された圧力と、複数の前記温度センサにより検出された前記絶縁ガスの温度とを用いて算出した前記容器の内部の複数の分割空間ごとのモル体積のそれぞれに、予め設定された重み付け係数を乗算して算出した平均モル体積に基づき、前記容器に残留している前記絶縁ガスの残留ガス量を算出する、
ガスリーク検出システム。

【請求項3】

複数の前記分割空間は、前記容器の内部に大地に対し平行に設けられた仕切板により分割され形成された、
請求項１又は２に記載のガスリーク検出システム。

【請求項4】

前記容器は、前記絶縁ガスを循環する循環部に接続される、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガスリーク検出システム。

【請求項5】

前記循環部は、冷却部を有し、
前記監視部は、前記容器に残留している前記絶縁ガスの残留ガス量と、前記冷却部に残留している前記絶縁ガスの残留ガス量とを加算して総残留ガス量を算出する、
請求項４に記載のガスリーク検出システム。

【請求項6】

前記冷却部に残留している前記絶縁ガスの残留ガス量は、前記冷却部の分割された空間ごとに算出された温度および絶縁ガスの単位量当たりの体積に基づいて算出される、
請求項５に記載のガスリーク検出システム。

【請求項7】

監視部は、算出した、前記容器に残留している前記絶縁ガスの残留ガス量に基づき前記絶縁ガスのガスリーク量を算出し、前記ガスリーク量が予め設定された基準値以上となった場合に、警報を出力する出力部を有する、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガスリーク検出システム。

【請求項8】

外気温を検出する気温センサを有し、
監視部は、気温センサにより検出された外気温の単位時間の変動が、予め定められた基準値を超えた場合、前記絶縁ガスのガスリーク量の算出を中止する、
請求項７に記載のガスリーク検出システム。

【請求項9】

電気機器本体が固定され、絶縁ガスが封入された容器と、
大地に対し平行に分割された前記容器の内部の複数の分割空間と、
複数の前記分割空間に位置する前記絶縁ガスの温度を検出する複数の温度センサと、
前記容器の内部の圧力を検出する圧力センサと、
を有する電気機器部において、
複数の前記温度センサにより検出された前記絶縁ガスの温度、および前記圧力センサにより検出された圧力に基づき、前記分割空間ごとの前記絶縁ガスの残留ガス量を算出し、算出された前記分割空間ごとの前記絶縁ガスの前記残留ガス量を加算することにより、前記容器に残留している前記絶縁ガスの残留ガス量を算出する、
ガスリーク検出方法。

【請求項10】

電気機器本体が固定され、絶縁ガスが封入された容器と、
大地に対し平行に分割された前記容器の内部の複数の分割空間と、
複数の前記分割空間に位置する前記絶縁ガスの温度を検出する複数の温度センサと、
前記容器の内部の圧力を検出する圧力センサと、
を有する電気機器部において、
前記圧力センサにより検出された圧力と、複数の前記温度センサにより検出された前記絶縁ガスの温度とを用いて算出した前記容器の内部の複数の分割空間ごとのモル体積のそれぞれに、予め設定された重み付け係数を乗算して算出した平均モル体積に基づき、前記容器に残留している前記絶縁ガスの残留ガス量を算出する、
ガスリーク検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、電気機器の容器に封入された絶縁ガスのガスリーク量を検出するガスリーク検出システムおよびガスリーク検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

変圧器やリアクトルなどの静止誘導電器は、ＳＦ６ガス等の絶縁ガスが封入された容器中に固定され電気機器を形成することがある。このような機器は、「ガス絶縁静止誘導電器」と呼ばれる。容器に封入されたＳＦ６ガス等の絶縁ガスは、静止誘導電器の絶縁を確保するとともに、静止誘導電器の冷却に用いられる。絶縁ガスがリークし、絶縁ガスの圧力が低下した場合、電気機器の絶縁性能および冷却能力が低下し、絶縁破壊事故や過熱による内部部品の劣化を招く可能性があり好ましくない。

【0003】

また、絶縁ガスは、高い温暖化係数を有するＳＦ６等の温室効果ガスにより構成される場合が多く、大気中に放出されることは望ましくない。したがって、ＳＦ６等の絶縁ガスのリーク量を把握することは、非常に重要である。絶縁ガスのリーク量を把握するガスリーク検出システムが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０００－１３９００９号公報

【文献】特開２０１６－０５７１３５号公報

【文献】特開２０１７－０２６５５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前述のとおり、電気機器の容器に封入されたＳＦ６ガス等の絶縁ガスのリーク量を把握することは、非常に重要である。例えばガス絶縁静止誘導電器等の電気機器は、内部に巻線等により構成された熱量の大きな発熱体を有する。また、これらの電気機器は、絶縁ガスを循環させるガスブロアを有し、電気機器を構成する容器内を絶縁ガスが強制的に循環させられる場合もある。

【0006】

このため、電気機器を構成する容器内の絶縁ガスの温度分布は一定にならない。その結果、絶縁ガスの分子の密度は、電気機器を構成する容器内において一定とならない。従来のガスリーク検出システムは、電気機器を構成する容器内において絶縁ガスの分子の密度が一定にならないことに起因し、リーク量の検出精度が低いとの問題点があった。

【0007】

本実施形態は、電気機器を構成する容器内の絶縁ガスのリーク量の検出精度が高いガスリーク検出システムおよびガスリーク検出方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本実施形態のガスリーク検出システムは次のような構成を有することを特徴とする。
（１）以下を有する電気機器部。
（１－１）送配電用の機器が固定され、絶縁ガスが封入された容器。
（１－２）大地に対し平行に分割された前記容器の内部の複数の分割空間。
（１－３）複数の前記分割空間に位置する前記絶縁ガスの温度を検出する複数の温度センサ。
（１－４）前記容器の内部の圧力を検出する圧力センサ。
（２）以下の特徴を有する監視部。
（２－１）複数の前記温度センサにより検出された前記絶縁ガスの温度、および前記圧力センサにより検出された圧力に基づき、前記容器に残留している前記絶縁ガスの残留ガス量を算出する。
また、上記特徴を有するガスリーク検出方法も本実施形態の一態様である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態にかかるガスリーク検出システムの構成を示す図

【図2】第１実施形態にかかるガスリーク検出システムの監視部の構成を示す図

【図3】第１実施形態にかかるガスリーク検出システムの容器の絶縁ガスの残留量の算出を説明する図

【図4】第１実施形態にかかるガスリーク検出システムの冷却部の絶縁ガスの残留量の算出を説明する図

【図5】第１実施形態にかかるガスリーク検出システムの検出される温度を説明する図

【図6】第１実施形態にかかるガスリーク検出システムの容器内の絶縁ガスの物理量の算出を行うプログラムのフローを示す図

【図7】第１実施形態にかかるガスリーク検出システムの冷却部内の絶縁ガスの物理量の算出を行うプログラムのフローを示す図

【図8】第１実施形態にかかるガスリーク検出システムのリークした絶縁ガスの物理量の算出を行うプログラムのフローを示す図

【図9】第２実施形態にかかるガスリーク検出システムの容器内の絶縁ガスの物理量の算出を行うプログラムのフローを示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

本実施形態において、同一構成の装置、部分、信号が複数ある場合にはそれらについて同一の記号を付して説明を行い、また、同一構成の個々の装置、部分、信号についてそれぞれを説明する場合に、共通する記号にアルファベットの添え字を付けることで区別する。

【0011】

ガスリーク検出システム１において、以下の信号、データ、情報が、入力、出力、記憶される。１ｍｏｌに相当する絶縁ガス２８の体積をモル体積［ｌ／ｍｏｌ］と呼ぶ。また、絶縁ガス２８のｍｏｌ数を物理量［ｍｏｌ］と呼ぶ。
Ｔａ［Ｋ］：分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８の温度
Ｔｂ［Ｋ］：分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の温度
Ｔｃ［Ｋ］：冷却部４２内の絶縁ガス２８の温度
Ｔｇ［Ｋ］：容器２７内の絶縁ガス２８の平均温度
Ｔｕ［Ｋ］：外気温
Ｐｇ［Ｐａ］：容器２７の絶縁ガス２８の圧力
Ｖａ［ｌ／ｍｏｌ］：分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８のモル体積
Ｖｂ［ｌ／ｍｏｌ］：分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８のモル体積
Ｖｇ［ｌ／ｍｏｌ］：容器２７内の絶縁ガス２８のモル体積
Ｖｃ［ｌ／ｍｏｌ］：冷却部４２内の絶縁ガス２８のモル体積
Ｍａ［ｍｏｌ］：分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８の物理量（残留ガス量）
Ｍｂ［ｍｏｌ］：分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の物理量（残留ガス量）
Ｍｇ［ｍｏｌ］：容器２７内の絶縁ガス２８の物理量（残留ガス量）
Ｍｃ［ｍｏｌ］：冷却部４２内の絶縁ガス２８の物理量（残留ガス量）
Ｍｔ［ｍｏｌ］：容器２７内、冷却部４２内の絶縁ガス２８の総物理量（総残留ガス量）
Ｍｌ［ｍｏｌ］：リークした絶縁ガス２８の物理量（ガスリーク量）
Ｍｏ［ｍｏｌ］：リークがない場合の絶縁ガス２８の物理量
Ｕａ［ｌ］：分割空間２１ａの容積
Ｕｂ［ｌ］：分割空間２１ｂの容積
Ｕｇ［ｌ］：容器２７の容積
Ｕｃ［ｌ］：冷却部４２の容積
Ｍｓ［ｍｏｌ］：絶縁ガス２８のリーク量の上限となる基準値
Ｔｓ［Ｋ］：単位時間における外気温の変動の限度値
Ａ、Ｂ：絶縁ガス２８の残留ガス量の算出に使用されるモル体積Ｖ［ｌ／ｍｏｌ］の関数
Ｃ、Ｄ：重み付け係数

【0012】

物理量Ｍａ［ｍｏｌ］、物理量Ｍｂ［ｍｏｌ］が請求項における「分割空間ごとの絶縁ガス２８の残留ガス量」に、物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］が請求項における「容器２７に残留している絶縁ガス２８の残留ガス量」に、物理量Ｍｃ［ｍｏｌ］が請求項における「冷却部４２に残留している前記絶縁ガス２８の残留ガス量」に、総物理量Ｍｔ［ｍｏｌ］が請求項における「総残留ガス量」に、物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］が請求項における「ガスリーク量」に相当する。

【0013】

以下では、各部分の位置関係及び方向を説明するにあたり、ガスリーク検出システム１における電気機器部２が配置された大地方向を大地側と、その反対側を天空側と呼ぶ。

【0014】

［第１実施形態］
［１－１．構成］
（ガスリーク検出システム１の全体構成）
以下では、図１、図２を参照しつつ、本実施形態のガスリーク検出システム１の構成を説明する。ガスリーク検出システム１は、変電所等に設置される。

【0015】

本実施形態におけるガスリーク検出システム１は、一例として電気機器部２が変圧器２９により構成された場合について説明する。変圧器２９が、請求項における配電用の機器に相当する。ガスリーク検出システム１は、電気機器部２、監視部３、循環部４、配管５、気温センサ６を有する。

【0016】

（電気機器部２）
電気機器部２は、分割空間２１（２１ａ、２１ｂ）、温度センサ２２（２２ａ、２２ｂ）圧力センサ２３、仕切板２４、容器２７、変圧器２９を有する。容器２７の内部は、絶縁ガス２８が充填され封入される。電気機器部２は、屋内外の変電所等に設置される。

【0017】

変圧器２９は、鉄心部２９１および巻線部２９２を有する電圧変換装置により構成される。鉄心部２９１が容器２７に固定されることにより、変圧器２９は容器２７に固定される。変圧器２９は、容器２７に充填された絶縁ガス２８中に配置される。変圧器２９は、電力供給線（図中不示）に接続され、供給される電力の電圧を変圧する。

【0018】

容器２７は、電力供給線等との接続部を持つ円筒状の金属性密閉容器であり、内部に絶縁ガス２８が充填される。絶縁ガス２８には、ＳＦ６ガス等の絶縁性を持つガスが用いられる。容器２７の内部に、変圧器２９が配置される。

【0019】

容器２７は、内部に仕切板２４を有する。仕切板２４は、変圧器２９に取り付けられた状態で容器２７内に挿入され、絶縁ボルト等で容器２７に固定され、容器２７の持つ空間のうち、変圧器２９以外の占める部分を上下２つに分割することで、絶縁ガス２８を鉄心部２９１および巻線部２９２の内部に循環させ冷却を行う。

【0020】

仕切板２４は、容器２７の内部に大地に対し平行に分割された二つの分割空間２１ａ、と分割空間２１ｂとを形成する。分割空間２１ａは、容器２７の内部の天空側に設けられた、半円筒状の空間である。分割空間２１ｂは、容器２７の内部の大地側に設けられた、半円筒状の空間である。分割空間２１ａおよび分割空間２１ｂは、鉄心部２９１および巻線部２９２の内部にあけられた冷却用ガス流路を通じて通気性を有する。

【0021】

分割空間２１ａおよび分割空間２１ｂにそれぞれ温度センサ２２ａ、２２ｂが設けられる。温度センサ２２ａ、２２ｂは測温抵抗体のような温度測定用のセンサである。温度センサ２２ａは、分割空間２１ａを形成する容器２７の内壁に配置される。温度センサ２２ａは、仕切板２４よりも天空側に配置される。温度センサ２２ａは、変圧器２９の巻線部２９２より天空側であり鉄心部２９１、巻線部２９２、および容器２７内の構造部品に接触しない、極力大地と離間する箇所に設けられることが望ましい。

【0022】

温度センサ２２ｂは、分割空間２１ｂを形成する容器２７の内壁に配置される。温度センサ２２ｂは、仕切板２４よりも大地側に配置される。温度センサ２２ｂは、変圧器２９の巻線部２９２より大地側であり鉄心部２９１、巻線部２９２、および容器２７内の構造部品に接触しない、極力大地と近接する箇所に設けられることが望ましい。

【0023】

温度センサ２２ａは、分割空間２１ａ内上部の絶縁ガス２８の温度Ｔａ［Ｋ］を検出し、監視部３に出力する。温度センサ２２ｂは、分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の温度Ｔｂ［Ｋ］を検出し、監視部３に出力する。

【0024】

容器２７の内部に、圧力センサ２３が設けられる。圧力センサ２３はピエゾ素子のような半導体素子により構成された圧力測定用のセンサである。圧力センサ２３は、分割空間２１ａと分割空間２１ｂの接合部分付近の容器２７の内壁に配置される。圧力センサ２３は、容器２７の絶縁ガス２８の圧力Ｐｇ［Ｐａ］を検出し、監視部３に出力する。圧力センサ２３は、容器２７の任意の箇所に配置されていてもよい。

【0025】

（循環部４）
循環部４は、容器２７内の絶縁ガス２８を循環冷却させる装置である。循環部４は、ガスブロア４１、冷却部４２を有する。ガスブロア４１と冷却部４２は、配管４３を介し接続される。循環部４のガスブロア４１は、配管５ｂを介し容器２７の分割空間２１ｂに接続される。循環部４の冷却部４２は、配管５ａを介し容器２７の分割空間２１ａに接続される。

【0026】

ガスブロア４１は、容器２７内の絶縁ガス２８を吸引する吸引装置により構成される。ガスブロア４１は、容器２７内の分割空間２１ａの絶縁ガス２８を吸引し冷却部４２へ送る。冷却部４２は、放熱器等により構成される。冷却部４２は、ガスブロア４１により吸引された絶縁ガス２８を冷却し容器２７内の分割空間２１ｂに送る。容器２７内の仕切板２４は、容器２７の持つ空間のうち、変圧器２９以外の占める部分を上下２つに分割することで、絶縁ガス２８を鉄心部２９１および巻線部２９２の内部に循環させ冷却を行う。絶縁ガス２８は、分割空間２１ａ、冷却部４２、ガスブロア４１、分割空間２１ｂの順に循環させられる。

【0027】

（気温センサ６）
気温センサ６は、測温抵抗体のような温度測定用のセンサである。気温センサ６は、電気機器部２近傍に設置され、循環部４が屋外に設置される場合、日よけ６１により直射日光が遮断される箇所に配置される。気温センサ６は、外気温Ｔｕ［Ｋ］を検出し、監視部３に出力する。

【0028】

（監視部３）
監視部３は、パーソナルコンピュータ等により構成される。監視部３は、容器２７の近傍に設置された制御盤内、または変電所等における電力の監視制御を行う制御室等に配置される。監視部３は、電気機器部２の温度センサ２２ａから分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８の温度Ｔａ［Ｋ］を、温度センサ２２ｂから分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の温度Ｔｂ［Ｋ］を受信する。監視部３は、電気機器部２の圧力センサ２３から容器２７の絶縁ガス２８の圧力Ｐｇ［Ｐａ］を受信する。監視部３は、気温センサ６から外気温Ｔｕ［Ｋ］を受信する。監視部３は、変圧器２９、電力供給線等に設置された、図示されていないＣＴ等のセンサから、変圧器２９の通電電流値を受信する。

【0029】

監視部３は、容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇを算出する。監視部３は、算出した、容器２７に残留している絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］に基づき、リークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］を算出し、物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］が予め設定された絶縁ガス２８のリーク量の上限となる基準値Ｍｓ［ｍｏｌ］以上となった場合に、警報を出力する。監視部３は、気温センサ６により検出された外気温Ｔｕ［Ｋ］の変動が、予め定められた単位時間における外気温の変動の限度値Ｔｓ［Ｋ］以上となった場合、または変圧器２９の通電電流の変動が予め定められた単位時間における電流の変動の限度値以上となった場合、容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出を停止する。

【0030】

監視部３は、入力部３１、操作部３２、記憶部３３、出力部３４、演算部３５を有する。

【0031】

入力部３１は、アナログ－デジタル変換回路により構成される。入力部３１は、入力側が電気機器部２および気温センサ６に、出力側が演算部３５に接続される。入力部３１に、以下の情報が入力される。
Ｔａ［Ｋ］：分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８の温度
Ｔｂ［Ｋ］：分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の温度
Ｔｕ［Ｋ］：外気温
Ｐｇ［Ｐａ］：容器２７の絶縁ガス２８の圧力
温度Ｔａ［Ｋ］は、温度センサ２２ａから、温度Ｔｂ［Ｋ］は温度センサ２２ｂから、圧力Ｐｇ［Ｐａ］は圧力センサ２３から送信される。外気温Ｔｕ［Ｋ］は気温センサ６から送信される。

【0032】

入力部３１は、分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８の温度Ｔａ［Ｋ］、分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の温度Ｔｂ［Ｋ］、容器２７の絶縁ガス２８の圧力Ｐｇ［Ｐａ］、外気温Ｔｕ［Ｋ］をアナログ－デジタル変換し、演算部３５に出力する。

【0033】

操作部３２は、キーボード等の入力装置により構成される。操作部３２は、演算部３５に接続される。操作部３２から以下の情報が入力される。
Ｍｓ［ｍｏｌ］：絶縁ガス２８のリーク量の上限となる基準値
Ｔｓ［Ｋ］：単位時間における外気温の変動の限度値
Ｃ、Ｄ：重み付け係数

【0034】

記憶部３３は、半導体メモリやハードディスクのような記憶媒体にて構成される。記憶部３３は、演算部３５によりデータ読出しが制御される。記憶部３３は、以下の情報を記憶する。
Ｍｓ［ｍｏｌ］：絶縁ガス２８のリーク量の上限となる基準値
Ｔｓ［Ｋ］：単位時間における外気温の変動の限度値
Ｃ、Ｄ：重み付け係数
Ｕａ［ｌ］：分割空間２１ａの容積
Ｕｂ［ｌ］：分割空間２１ｂの容積
Ｕｇ［ｌ］：容器２７の容積
Ｕｃ［ｌ］：冷却部４２の容積
Ｍｏ［ｍｏｌ］：リークがない場合の絶縁ガス２８の物理量

【0035】

出力部３４は、表示装置、プリンタ、通信インタフェース等により構成される。出力部３４は、リークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］が予め設定された絶縁ガス２８のリーク量の上限となる基準値以上となった場合に、表示、プリント、通信電文により警報を出力する。出力部３４は、容器２７に残留している容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］を表示、プリント、通信電文により出力する。

【0036】

演算部３５は、マイクロコンピュータにより構成される。演算部３５は、後述するコンピュータプログラムを内蔵する。演算部３５は、入力部３１、操作部３２、記憶部３３、出力部３４に接続される。演算部３５は、以下の演算および制御を行う。

【0037】

（Ａ）入力部３１に対する制御
演算部３５は、入力部３１を制御し以下のデータを逐次受信する。
Ｔａ［Ｋ］：分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８の温度
Ｔｂ［Ｋ］：分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の温度
Ｔｕ［Ｋ］：外気温
Ｐｇ［Ｐａ］：容器２７の絶縁ガス２８の圧力

【0038】

（Ｂ）操作部３２に対する制御
演算部３５は、操作部３２から入力された以下のデータを逐次受信する。
Ｍｓ［ｍｏｌ］：絶縁ガス２８のリーク量の上限となる基準値
Ｔｓ［Ｋ］：単位時間における外気温の変動の限度値
Ｃ、Ｄ：重み付け係数

【0039】

（Ｃ）記憶部３３に対する制御
演算部３５は、以下のデータを記憶部３３に記憶させ、記憶部３３から読み出す。
Ｍｓ［ｍｏｌ］：絶縁ガス２８のリーク量の上限となる基準値
Ｔｓ［Ｋ］：単位時間における外気温の変動の限度値
Ｃ、Ｄ：重み付け係数
演算部３５は、予め設定された以下のデータを記憶部３３から読み出す。
Ｕａ［ｌ］：分割空間２１ａの容積
Ｕｂ［ｌ］：分割空間２１ｂの容積
Ｕｇ［ｌ］：容器２７の容積
Ｕｃ［ｌ］：冷却部４２の容積
Ｍｏ［ｍｏｌ］：リークがない場合の絶縁ガス２８の物理量

【0040】

（Ｄ）出力部３４に対する制御
演算部３５は、リークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］が予め設定された絶縁ガス２８のリーク量の上限となる基準値以上となった場合に、表示、プリント、通信電文により警報を出力するように出力部３４を制御する。演算部３５は、容器２７に残留している容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］およびリークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］を表示、プリント、通信電文により出力するように出力部３４を制御する。

【0041】

（Ｅ）算出演算
演算部３５は、演算により以下の算出を行う。
Ｖａ［ｌ／ｍｏｌ］：分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８のモル体積
Ｖｂ［ｌ／ｍｏｌ］：分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８のモル体積
Ｖｇ［ｌ／ｍｏｌ］：容器２７内の絶縁ガス２８のモル体積
Ｖｃ［ｌ／ｍｏｌ］：冷却部４２内の絶縁ガス２８のモル体積
Ｍａ［ｍｏｌ］：分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８の物理量
Ｍｂ［ｍｏｌ］：分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の物理量
Ｍｇ［ｍｏｌ］：容器２７内の絶縁ガス２８の物理量
Ｍｃ［ｍｏｌ］：冷却部４２内の絶縁ガス２８の物理量
Ｍｌ［ｍｏｌ］：リークした絶縁ガス２８の物理量

【0042】

以上が、ガスリーク検出システム１の構成である。

【0043】

［１－２．作用］
次に、本実施形態のガスリーク検出システム１の作用を、図１～６に基づき説明する。

【0044】

ガスリーク検出システム１の監視部３は、容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］を算出する。また、監視部３は、冷却部４２内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｃ［ｍｏｌ］を算出する。監視部３は、算出した容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］、冷却部４２内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｃ［ｍｏｌ］に基づき、リークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］を算出する。物理量Ｍｌが予め設定された絶縁ガス２８のリーク量の上限となる基準値Ｍｓ［ｍｏｌ］以上となった場合に、警報を出力する。Ｍｇ、Ｍｃ、およびＭｌは、監視者が分かりやすいよう、適宜単位を［ｍｏｌ］から［ｋｇ］に変換する場合がある。

【0045】

図３に示すように温度センサ２２ａにより分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８の温度Ｔａ［Ｋ］が、温度センサ２２ｂにより分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の温度Ｔｂ［Ｋ］が、圧力センサ２３により容器２７の絶縁ガス２８の圧力Ｐｇ［Ｐａ］がそれぞれ検出される。また、気温センサ６により外気温Ｔｕ［Ｋ］が検出される。監視部３の入力部３１には、温度Ｔａ［Ｋ］、温度Ｔｂ［Ｋ］、圧力Ｐｇ［Ｐａ］、外気温Ｔｕ［Ｋ］が入力され、アナログ－デジタル変換され演算部３５に送信される。

【0046】

［容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出］
最初に容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出手順について説明する。算出された容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］は、容器２７内に残留している絶縁ガス２８の残留ガス量である。演算部３５は、図６に示すプログラムフローに基づき物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出を行う。図６に示すプログラムは一定間隔で周期的に実行される。

【0047】

（ステップＳ０１：分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８のモル体積Ｖａ［ｌ／ｍｏｌ］を算出する）
演算部３５は、分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８のモル体積Ｖａ［ｌ／ｍｏｌ］の算出を(式１）により行う。
Ｐｇ＝［Ｒ・Ｔａ（Ｖａ＋Ｂ）－Ａ］／Ｖａ^２ ・・・（式１）
ＡおよびＢは、容器２７に封入された絶縁ガス２８の種類によってきまる係数であり、絶縁ガス２８のモル体積Ｖａ［ｌ／ｍｏｌ］の一次関数となる。一例として、ＡおよびＢは、ＳＦ６ガスの場合、次式により表される。
Ａ＝１５．７８（１－０．１０６２Ｖａ） ・・・（式１Ａ）
Ｂ＝０．３６６（１－０．１２３６Ｖａ） ・・・(式１Ｂ）

【0048】

（ステップＳ０２：分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８のモル体積Ｖｂ［ｌ／ｍｏｌ］を算出する）
演算部３５は、分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８のモル体積Ｖｂ［ｌ／ｍｏｌ］の算出を(式２）により行う。
Ｐｇ＝［Ｒ・Ｔｂ（Ｖａ＋Ｂ）－Ａ］／Ｖｂ^２ ・・・（式２）
ＡおよびＢは、容器２７に封入された絶縁ガス２８の種類によってきまる係数であり、絶縁ガス２８のモル体積Ｖｂ［ｌ／ｍｏｌ］の一次関数である。ＡおよびＢは、それぞれ(式１Ａ）(式１Ｂ）と同様の式にて表される。

【0049】

（ステップＳ０３：分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８の物理量Ｍａ［ｍｏｌ］、分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｂ［ｍｏｌ］を算出する）
次に演算部３５は、分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８の物理量Ｍａ［ｍｏｌ］、分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｂ［ｍｏｌ］の算出を(式３）により行う。
Ｍａ＝Ｕａ／Ｖａ Ｍｂ＝Ｕｂ／Ｖｂ ・・・（式３）
Ｕａは分割空間２１ａの容積［ｌ］、Ｕｂは分割空間２１ｂの容積［ｌ］であり、予め記憶部３３に設定記憶されている。

【0050】

（ステップＳ０４：容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］を算出する）
次に演算部３５は、容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出を(式４）により行う。
Ｍｇ＝Ｍａ＋Ｍｂ ・・・（式４）
上記の手順により、容器２７に残留している絶縁ガス２８の残留ガス量である容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］が算出される。

【0051】

［冷却部４２内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｃ［ｍｏｌ］の算出］
次に冷却部４２内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｃ［ｍｏｌ］の算出手順について説明する。算出された冷却部４２内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｃ［ｍｏｌ］は、冷却部４２内に残留している絶縁ガス２８の残留ガス量である。演算部３５は、図７に示すプログラムフローに基づき物理量Ｍｃ［ｍｏｌ］の算出を行う。図７に示すプログラムは一定間隔で周期的に実行される。

【0052】

（ステップＳ１１：冷却部４２のｉ番目の空間の絶縁ガスの温度Ｔｃｉ［Ｋ］を算出する）
図４に示すように、冷却部４２の内部の温度分布は、ほぼ線形である。演算部３５は、冷却部４２内部の空間を大地に対し平行にｎ等分に分割し、ｉ＝１～ｎとなるｉ番目の冷却部４２内部の空間の絶縁ガス２８の温度Ｔｃｉ［Ｋ］を（式５）により順次算出する。温度Ｔｃ［Ｋ］は、Ｔｃ１～Ｔｃｎ［Ｋ］のｎ個につき算出される。
Ｔｃｉ＝［Ｔｂ＋ｉ・（Ｔａ－Ｔｂ）Ｍｂ］／ｎ ・・・（式５）
Ｔａ［Ｋ］は温度センサ２２ａにより検出された分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８の温度、Ｔｂ［Ｋ］は温度センサ２２ｂにより検出された分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の温度である。

【0053】

（ステップＳ１２：冷却部４２のｉ番目の空間の絶縁ガスのモル体積Ｖｃｉ［ｌ／ｍｏｌ］を算出する）
演算部３５は、ｎ等分に分割された冷却部４２内部のｉ＝１～ｎとなるｉ番目の空間の絶縁ガス２８のモル体積Ｖｃｉ［ｌ／ｍｏｌ］を（式６）により順次算出する。モル体積Ｖｃ［ｌ／ｍｏｌ］は、Ｖｃ１～Ｖｃｎ［ｌ／ｍｏｌ］のｎ個につき算出される。
Ｐｇ＝［Ｒ・Ｔｃ（Ｖｃ＋Ｂ）－Ａ］／Ｖｃ^２ ・・・（式６）
ＡおよびＢは、容器２７に封入された絶縁ガス２８の種類によってきまる係数であり、絶縁ガス２８のモル体積Ｖｃ［ｌ／ｍｏｌ］の一次関数である。ＡおよびＢは、それぞれ(式１Ａ）(式１Ｂ）と同様の式にて表される。モル体積Ｖｃ［ｌ／ｍｏｌ］が請求項における「単位量当たりの体積」に相当する。

【0054】

（ステップＳ１３：冷却部４２内の絶縁ガスの物理量Ｍｃ［ｍｏｌ］を算出する）
次に演算部３５は、冷却部４２内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｃ［ｍｏｌ］の算出を(式７）により行う。
Ｍｃ＝［Ｕｃ／（ｎ・Ｖｃ１）］＋［Ｕｃ／（ｎ・Ｖｃ２）］
・・・＋［Ｕｃ／（ｎ・Ｖｃｎ）］ ・・・（式７）
Ｕｃは冷却部４２の容積［ｌ］であり、予め記憶部３３に設定記憶されている。
上記の手順により、冷却部４２に残留している絶縁ガス２８の残留ガス量である冷却部４２内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｃ［ｍｏｌ］が算出される。

【0055】

上記では、演算部３５により、ｎ等分に分割された冷却部４２内部のｉ＝１～ｎとなるｉ番目の絶縁ガス２８の温度Ｔｃｉ［Ｋ］およびモル体積Ｖｃｉ［ｌ／ｍｏｌ］が順次算出され、冷却部４２内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｃ［ｍｏｌ］が算出されるものとした。しかしながら、冷却部４２の内部の温度分布は、ほぼ線形である。ｎ等分に分割された冷却部４２内部の、予め定められたｉ番目の絶縁ガス２８の温度Ｔｃｉおよびモル体積Ｖｃｉ［ｌ／ｍｏｌ］のみを算出し、冷却部４２内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｃ［ｍｏｌ］が算出されるようにしてもよい。

【0056】

［リークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］の算出］
次にリークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］の算出手順について説明する。監視部３は、物理量Ｍｌが予め設定された絶縁ガス２８のリーク量の上限となる基準値Ｍｓ［ｍｏｌ］以上となった場合に、警報を出力する。演算部３５は、図８に示すプログラムフローに基づき物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］の算出および警報の出力を行う。図８に示すプログラムは一定間隔で周期的に実行される。

【0057】

（ステップＳ２１：容器２７内、冷却部４２内の絶縁ガス２８の総物理量Ｍｔ［ｍｏｌ］を算出する）
演算部３５は、容器２７内と冷却部４２内の絶縁ガス２８の総和である総物理量Ｍｔ［ｍｏｌ］を（式８）により算出する。
Ｍｔ＝Ｍｇ＋Ｍｃ ・・・（式８）
Ｍｇは、容器２７内の絶縁ガス２８の物理量［ｍｏｌ］、Ｍｃは、冷却部４２内の絶縁ガス２８の物理量［ｍｏｌ］である。

【0058】

（ステップＳ２２：リークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］を算出する）
次に演算部３５は、リークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］を（式９）により算出する。
Ｍｌ＝Ｍｏ－Ｍｔ ・・・（式９）
Ｍｏは、リークがない場合の容器２７と冷却部４２内の絶縁ガス２８の物理量［ｍｏｌ］であり、予め記憶部３３に設定記憶されている。算出されたリークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］は、逐次記憶部３３に記憶され、表示、プリント、通信電文により出力部３４から出力される。

【0059】

（ステップＳ２３：リークした絶縁ガスの物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］は基準値Ｍｓ［ｍｏｌ］以上であるかの判断）
次に演算部３５は、リークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］が絶縁ガス２８のリーク量の上限となる基準値Ｍｓ［ｍｏｌ］以上であるかの判断を行う。基準値Ｍｓ［ｍｏｌ］は記憶部３３に記憶されており、演算部３５により読み出される。

【0060】

演算部３５によりリークした絶縁ガスの物理量Ｍｌは基準値Ｍｓ以上であると判断された場合（Ｓ２３の「ＹＥＳ」）は、ステップＳ２４に移行する。一方、リークした絶縁ガスの物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］は基準値Ｍｓ［ｍｏｌ］以上であると判断されない場合（Ｓ２３の「ＮＯ」）、一連のプログラムを終了する。

【0061】

（ステップＳ２４：警報を出力する）
演算部３５は、ステップＳ２３にて、リークした絶縁ガスの物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］は基準値Ｍｓ［ｍｏｌ］以上であると判断された場合、演算部３５は、リークした絶縁ガスの物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］は基準値Ｍｓ［ｍｏｌ］以上であることを示す警報を出力するように出力部３４を制御する。警報は、表示、プリント、通信電文により出力部３４から出力される。

【0062】

［リークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］の算出の中止］
次にリークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］の算出が中止される手順について説明する。監視部３は、気温センサ６により検出された外気温の単位時間の変動が、予め定められた基準値を超えた場合、絶縁ガス２８のガスリーク量の算出を中止する。

【0063】

図５に、容器２７内の絶縁ガス２８の平均温度Ｔｇ［Ｋ］と気温センサ６により測定された外気温Ｔｕ［Ｋ］の一例を示す。電気機器部２の変圧器２９の負荷率が大きく変動した場合や、降雨があった場合など、容器２７内の絶縁ガス２８の平均温度Ｔｇ［Ｋ］と外気温Ｔｕ［Ｋ］の上昇または下降度合いに差分が発生する。

【0064】

このような温度の上昇または下降度合いの差分は、容器２７内の絶縁ガス２８の平均温度Ｔｇ［Ｋ］または外気温Ｔｕ［Ｋ］が大きく変動した場合、および発熱条件又は放熱条件が大きく変化し、発熱量と放熱量のバランスが崩れた場合に、発生する。容器２７内の絶縁ガス２８の平均温度Ｔｇ［Ｋ］は、緩やかに過渡的に変化する。

【0065】

容器２７内の絶縁ガス２８の平均温度Ｔｇ［Ｋ］が、急激かつ過渡的に変化している時に、容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出を行うと、算出精度が大きく低下する。これに伴いリークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］の算出精度も大きく低下する。この算出精度の低下を避けるため、気温センサ６により検出された外気温Ｔｕ［Ｋ］、温度センサ２２ａにより検出された分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８の温度Ｔａ［Ｋ］、温度センサ２２ｂにより検出された分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の温度Ｔｂ［Ｋ］、および電流監視用ＣＴ（図中不指示）の測定値のいずれかが大きく変化した場合、変化前後の一定時間、容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出、リークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］の算出を中止する。

【0066】

例えば、予め定められた時間内に外気温Ｔｕ［Ｋ］が、単位時間における外気温の変動の限度値Ｔｓ［Ｋ］を超える場合、演算部３５は、容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出、リークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］の算出を中止する判断を行う。一定時間が経過し発熱量と放熱量のバランスが平衡に達し、容器２７内の絶縁ガス２８の温度分布が再び定常状態に戻った後、演算部３５は、容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出、リークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］の算出を再開する。演算部３５は、例えば、予め定められた時間内に外気温Ｔｕ［Ｋ］が、単位時間における外気温の変動の限度値Ｔｓ［Ｋ］を超ない場合、物理量Ｍｇの算出、物理量Ｍｌ［ｍｏｌ］の算出を再開する。

【0067】

以上が、ガスリーク検出システム１の作用である。

【0068】

［１－３．効果］
（１）本実施形態によれば、ガスリーク検出システム１は、送配電用の機器２９が固定され、絶縁ガス２８が封入された容器２７と、大地に対し平行に分割された容器２７の内部の複数の分割空間２１と、複数の分割空間２１に位置する絶縁ガス２８の温度を検出する複数の温度センサ２２と、容器２７の内部の圧力を検出する圧力センサ２３と、を有する電気機器部２と、複数の温度センサ２２により検出された絶縁ガス２８の温度Ｔａ［Ｋ］、Ｔｂ［Ｋ］、および圧力センサ２３により検出された圧力Ｐｇ［Ｐａ］に基づき、容器２７に残留している絶縁ガス２８の残留ガス量Ｍｇ［ｍｏｌ］を算出する監視部３とを有するので、電気機器を構成する容器２７内の絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量を検出する精度が高いガスリーク検出システム１を提供することができる。

【0069】

また、電気機器部２に、少数の温度センサ２２と圧力センサ２３が取付けられ、温度センサ２２と圧力センサ２３が取付けられた電気機器部２の取付け孔から、絶縁ガス２８が不要に漏出することを軽減することができる。

【0070】

（２）本実施形態によれば、監視部３は、複数の温度センサ２２により検出された絶縁ガス２８の温度Ｔａ［Ｋ］、Ｔｂ［Ｋ］、および圧力センサ２３により検出された圧力Ｐｇ［Ｐａ］に基づき、分割空間２１ごとの絶縁ガス２８の残留ガス量Ｍａ［ｍｏｌ］、Ｍｂ［ｍｏｌ］を算出し、算出された分割空間２１ごとの絶縁ガス２８の残留ガス量Ｍａ［ｍｏｌ］、Ｍｂ［ｍｏｌ］を加算することにより、容器２７に残留している絶縁ガス２８の残留ガス量Ｍｇ［ｍｏｌ］を算出するので、電気機器を構成する容器２７内の絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量を検出する精度がより高いガスリーク検出システム１を提供することができる。

【0071】

従来技術として、温度補正により算出された絶縁ガスの圧力の経時変化に基づきガスリーク量の検出を行うガスリーク検出システム、測定された電流値に基づきガスリーク量の補正を行いガスリーク量の検出精度を向上させたガスリーク検出システム、通電電流と絶縁ガスの温度と本体内のガス温度分布の相関関係をあらかじめ学習させ、通電電流と機器表面温度から内部のガス温度分布を求め温度補正を行い、ガスリーク量の検出精度を向上させたガスリーク検出システム等が知られている。

【0072】

しかしながら、電気機器部２が内部に巻線をはじめとする熱量の大きな発熱体を持つ静止誘導電器等により構成され、かつ絶縁ガス２８を冷却部４２のような冷却装置で、放熱による自然循環、またはガスブロア４１のような循環装置を用いて強制的に循環させることで冷却する場合、上記のような従来技術によるガスリーク検出システムでは、容器２７内部に複雑な温度分布が生じ、かつその温度分布は常時変化するため、ガスリーク量の検出精度の低下は免れない。

【0073】

容器２７内部の温度分布の変化による影響を軽減させることを目的として、温度センサや圧力センサまたは密度センサを多数、容器２７内に設けることも考えられる。しかしながら、多数のセンサを容器２７内に設けることは、ガスリーク検出システム１の高コスト化を招くこととなり、望ましくない。地球温暖化対策、および予期せぬ機器停止に対する予防の観点から、ガスリーク検出システム１は、０．５％／年程度のガスリーク量の検出精度を有することが望ましい。

【0074】

本実施形態によれば、少数の温度センサ２２、および圧力センサ２３を容器２７内に設けることで容器２７内の絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量を検出する精度が高いガスリーク検出システム１を提供することができる。

【0075】

本実施形態によれば、容器２７の内部の複数の分割空間２１とごとの温度、および圧力に基づき、複数の分割空間２１ごとの残留ガス量が算出され、算出された残留ガス量に基づきガスリーク量が算出されるので、ガスリーク検出システム１により、高精度で絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量が検出される。

【0076】

（３）本実施形態によれば、複数の分割空間２１は、容器２７の内部に大地に対し平行に設けられた仕切板２４により分割され形成されているので、仕切板２４により分割されていない場合に比べ、複数の分割空間２１ごとの内部温度は、より均一になる。複数の分割空間２１ごとに残留ガス量が算出され、算出された残留ガス量に基づきガスリーク量が算出されるので、ガスリーク検出システム１により、高精度で絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量が検出される。

【0077】

（４）本実施形態によれば、容器２７は、絶縁ガス２８を循環させる循環部４に接続されている。循環部４にガスブロア４２を有し、循環部４に絶縁ガス２８を強制的に循環する場合、複数の分割空間２１ごとの内部温度は、より均一になる。複数の分割空間２１ごとに残留ガス量が算出され、算出された残留ガス量に基づきガスリーク量が算出されるので、ガスリーク検出システム１により、高精度で絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量が検出される。

【0078】

（５）本実施形態によれば、循環部４は、冷却部４２を有し、監視部３は、容器２７に残留している絶縁ガス２８の残留ガス量と、冷却部４２に残留している絶縁ガス２８の残留ガス量とを加算して総残留ガス量を算出するので、より高精度で絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量を検出することができる。冷却部４２に残留している絶縁ガス２８の残留ガス量を加算して総残留ガス量を算出することにより、冷却部４２の残留ガス量または冷却部４２からリークしたガスリーク量を含め、残留ガス量またはガスリーク量が算出されるので、ガスリーク検出システム１により、高精度で絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量が検出される。

【0079】

（６）本実施形態によれば、冷却部４２に残留している絶縁ガス２８の残留ガス量Ｍｃ［ｍｏｌ］は、冷却部４２の分割された空間ごとに算出された温度Ｔｃ［Ｋ］および絶縁ガス２８の単位量当たりの体積であるモル体積Ｖｃ［ｌ／ｍｏｌ］に基づいて算出されるのでより精度よく、絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量が検出される。

【0080】

（７）本実施形態によれば、監視部３は、算出した、容器２７に残留している絶縁ガス２８の残留ガス量に基づき絶縁ガス２８のガスリーク量を算出し、ガスリーク量が予め設定された基準値以上となった場合に、警報を出力する出力部３４を有するので、作業者は、電気機器部２の絶縁ガス２８のガスリーク量が予め設定された基準値以上となったことを、電気機器部２が故障に至る前に知ることができる。

【0081】

仮に、ガスリーク量が予め設定された基準値以上となった場合に、警報を出力する出力部３４を有しない場合、突発的に電気機器部２との故障を報知する警報が発せられ、電気機器部２の運転を直ちに停止し点検修理を行うことが必要とされる。電気機器部２の予期せぬ停止は、望ましくない。

【0082】

本実施形態によれば、ガスリーク量が予め設定された基準値以上となった場合に、警報を出力する出力部３４を有するので、容器２７のシール材の劣化などによる微少なガスリークが事前に作業者に報知され、作業者は部品の予防交換を行うことができ、電気機器部２の予期せぬ停止を防止することができる。

【0083】

（７）本実施形態によれば、ガスリーク検出システム１は、外気温を検出する気温センサ６を有し、監視部３は、気温センサ６により検出された外気温の単位時間の変動が、予め定められた基準値を超えた場合、絶縁ガス２８のガスリーク量の算出を中止するので、高精度で絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量を検出することができない時に、残留ガス量またはガスリーク量の算出を中止することができる。これによりガスリーク検出システム１により、高精度で絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量が検出される。

【0084】

電気機器部２を構成する静止誘導電器等の負荷が大きく変動した場合や、降雨などで外気温Ｔｕが大きく変動した場合など、発熱条件又は放熱条件が大きく変化し、発熱量と放熱量のバランスが崩れ、容器２７内のガス温度分布は過渡的に変化する。このとき、絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量の検出精度は大きく低下する。

【0085】

本実施形態によれば、気温センサ６により検出された外気温の単位時間の変動が、予め定められた基準値を超えた場合、絶縁ガス２８のガスリーク量の算出を中止するので、電気機器部２の負荷や外気温Ｔｕの急激な変化による、絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量の検出精度が低下することを防止することができる。

【0086】

［２．第２実施形態］
［２－１．構成および作用］
第１実施形態のガスリーク検出システム１は、図６に示すプログラムフローに基づき容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出が行われることを特徴とする。本実施形態のガスリーク検出システム１は、図９に示すプログラムフローに基づき容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出が行われることを特徴とする。その他の構成は第１実施形態と同じである。本実施形態のガスリーク検出システム１における容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出手順を、図９に示すプログラムフローに基づき説明する。容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出は、以下の手順にて行われる。

【0087】

［容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出］
（ステップＳ３１：容器２７内の絶縁ガス２８の仕切板２４により２つに分割された領域におけるモル体積Ｖａ［ｌ／ｍｏｌ］およびＶｂ［ｌ／ｍｏｌ］を算出する）
演算部３５は、（式１０）および（式１１）を用いて、分割空間２１ａのモル体積Ｖａ［ｌ／ｍｏｌ］、および分割空間２１ｂのモル体積Ｖｂ［ｌ／ｍｏｌ］を算出する。
Ｐｇ＝［Ｒ・Ｔａ（Ｖａ＋Ｂ）－Ａ］／Ｖａ^２ ・・・（式１０）
Ｐｇ＝［Ｒ・Ｔｂ（Ｖａ＋Ｂ）－Ａ］／Ｖｂ^２ ・・・（式１１）
Ｔａ［Ｋ］は温度センサ２２ａにより検出された分割空間２１ａ内の絶縁ガス２８の温度、Ｔｂ［Ｋ］は温度センサ２２ｂにより検出された分割空間２１ｂ内の絶縁ガス２８の温度である。ＡおよびＢは、(式１）におけるＡおよびＢと容器２７に封入された絶縁ガス２８の種類によってきまる係数であり、絶縁ガス２８のモル体積Ｖｇ［ｌ／ｍｏｌ］の一次関数となり、それぞれ(式１）におけるＡおよびＢと同一である。

【0088】

（ステップＳ３２：容器２７内の絶縁ガス２８のモル体積Ｖｇ［ｌ／ｍｏｌ］を算出する）
演算部３５は、（式１２）を用いて、容器２７内の絶縁ガス２８のモル体積Ｖｇ［ｌ／ｍｏｌ］を算出する。
Ｖｇ＝（Ｃ・Ｖａ＋Ｄ・Ｖｂ）／２ ・・・（式１２）
ＣおよびＤは、電気機器部２を構成する機器固有の定数である。ＣおよびＤは、体積に関する重み付け係数であり、無名数である。ＣおよびＤは、「１」を中心値とし、「１」を超える数値である場合、平均温度への寄与率が高く、「１」未満の数値である場合、平均温度への寄与率が低い。ＣおよびＤは、Ｃ＋Ｄ＝２となる数値である。例えば、ＣおよびＤは、Ｃ＝１．１、Ｄ＝０．９となる数値である。

【0089】

ＣおよびＤは、電気機器部２の個体ごとに固有の数値が設定される。ＣおよびＤは、例えば電気機器部２の納入前に実施される温度上昇試験のような、理論上絶縁ガス２８のリークがない環境において測定された温度および圧力の実測値と、それにより算出されたモル体積の値に基づき決定される。ＣおよびＤは、操作部３２から作業者により入力され、記憶部３３に設定記憶される。上記において、ＣおよびＤは、「１」を中心値とした数値であるものとしたが、ＣおよびＤは、任意の数値を中心値とするものとし、（式１２）は、任意の中心値を有するＣおよびＤに対応するものとしてもよい。

【0090】

（ステップＳ３３：容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］を算出する）
次に演算部３５は、容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ［ｍｏｌ］の算出を（式１３）により行う。
Ｍｇ＝Ｕｇ／Ｖｇ ・・・（式１３）
Ｕｇは容器２７の容積［ｌ］であり、予め記憶部３３に設定記憶されている。

【0091】

以上が、本実施形態にかかるガスリーク検出システム１の作用である。

【0092】

［２－２．効果］
（１）本実施形態によれば、ガスリーク検出システム１は、配電用の機器２９が固定され、絶縁ガス２８が封入された容器２７と、大地に対し平行に分割された容器２７の内部の複数の分割空間２１と、複数の分割空間２１に位置する絶縁ガス２８の温度を検出する複数の温度センサ２２と、容器２７の内部の圧力を検出する圧力センサ２３と、を有する電気機器部２と、複数の温度センサ２２により検出された絶縁ガス２８の温度Ｔａ［Ｋ］、Ｔｂ［Ｋ］、および圧力センサ２３により検出された圧力Ｐｇ［Ｐａ］に基づき、容器２７に残留している絶縁ガス２８の残留ガス量Ｍｇ［ｍｏｌ］を算出する監視部３と、を有するので、電気機器を構成する容器２７内の絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量を検出する精度が高いガスリーク検出システム１を提供することができる。

【0093】

また、電気機器部２に、少数の温度センサ２２と圧力センサ２３が取付けられ、温度センサ２２と圧力センサ２３が取付けられた電気機器部２の取付け孔から、絶縁ガス２８が不要に漏出することを軽減することができる。

【0094】

（２）本実施形態によれば、監視部３は、複数の温度センサ２２により検出された絶縁ガス２８の温度Ｔａ［Ｋ］、Ｔｂ［Ｋ］のそれぞれに、予め設定された重み付け係数Ｃ、Ｄを乗算して算出した平均温度Ｔｇ［Ｋ］、および圧力センサ２３により検出された圧力Ｐｇ［Ｐａ］に基づき、容器２７に残留している前記絶縁ガス２８の残留ガス量Ｍｇ［ｍｏｌ］を算出するので、より精度よく電気機器を構成する容器２７内の絶縁ガスの残留ガス量またはガスリーク量を検出することができる。

【0095】

［３．他の実施形態］
変形例を含めた実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。以下は、その一例である。

【0096】

上記実施形態では電気機器部２は変圧器２９により構成されるものとしたが、電気機器部２は変圧器２９により構成されるものに限られない。電気機器部２は、例えばリアクトル、開閉器等の他の電気機器により構成されるものであってもよい。

【0097】

上記実施形態では電気機器部２は仕切板２４を有するものとしたが、電気機器部２は仕切板２４を有していなくてもよい。また、上記実施形態では電気機器部２は一つの仕切板２４を有し、仕切板２４により二つの分割空間２１ａ、２１ｂが形成されるものとしたが、電気機器部２は複数の仕切板２４を有していてもよい。複数の仕切板２４により、電気機器部２に三つ以上の分割空間２１が形成されるようにしてもよい。三つ以上の分割空間２１にそれぞれ温度センサ２２が配置され、分割空間２１ごとの絶縁ガス２８の物理量が算出され、容器２７内の絶縁ガス２８の物理量Ｍｇ、リークした絶縁ガス２８の物理量Ｍｌが算出されるようにしてもよい。

【0098】

上記実施形態では、温度センサ２２ａは、分割空間２１ａを形成する容器２７の内壁に、温度センサ２２ｂは、分割空間２１ｂを形成する容器２７の内壁に配置されるものとしたが、温度センサ２２ａは、配管５ａに、温度センサ２２ｂは、配管５ｂに配置されるようにしてもよい。

【0099】

上記実施形態では循環部４は、ガスブロア４１を有するものとしたが、循環部４は、ガスブロア４１を有さず、容器２７内の絶縁ガス２８を変圧器２９の発熱により自然循環させるものであってもよい。また、上記実施形態では電気機器部２は、循環部４を有するものとしたが、電気機器部２は循環部４を有していなくてもよい。

【0100】

ガスリーク検出システム１は、上記実施形態に加え、電気機器部２の通電電流を検出するＣＴ等のセンサを備えていてもよい。ＣＴ等のセンサにより検出された電気機器部２の通電電流は、監視部３または電力管理用のコンピュータ（図中不示）に送信される。

【符号の説明】

【0101】

１・・・ガスリーク検出システム
２・・・電気機器部
３・・・監視部
４・・・循環部
５，５ａ，５ｂ・・・配管
６・・・気温センサ
２１，２１ａ，２１ｂ・・・分割空間
２２，２２ａ，２２ｂ・・・温度センサ
２３・・・圧力センサ
２４・・・仕切板
２７・・・容器
２８・・・絶縁ガス
２９・・・変圧器
３１・・・入力部
３２・・・操作部
３３・・・記憶部
３４・・・出力部
３５・・・演算部
４１・・・ガスブロア
４２・・・冷却部
４３・・・配管
６１・・・日よけ
２９１・・・鉄心部
２９２・・・巻線部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】