接続部の気中ガス分析診断方法および接続部の構造
【課題】接続部を解体することなく、接続部劣化診断の主対象となる穏やかな放電が発生していることを示す特定の診断ガスの有無から、接続部の劣化有無を診断することが可能な接続部の気中ガス分析診断方法および接続部の構造を提供する。
【解決手段】電力ケーブルの接続部内から気中ガスをガス採取口を用いて採取し(S1001)、採取したガスに対してガスの種類と濃度の分析を実施する(S1002)。採取したガス成分の中にアセチレンガスが含まれるか否かを調べ(S1003)、採取したガス成分中にアセチレンガスが含まれていれば、接続部に絶縁劣化が生じているものと判定する(S1004)。
【解決手段】電力ケーブルの接続部内から気中ガスをガス採取口を用いて採取し(S1001)、採取したガスに対してガスの種類と濃度の分析を実施する(S1002)。採取したガス成分の中にアセチレンガスが含まれるか否かを調べ(S1003)、採取したガス成分中にアセチレンガスが含まれていれば、接続部に絶縁劣化が生じているものと判定する(S1004)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力ケーブル線路の接続部における劣化診断方法および接続部の構造に関する。
【背景技術】
【0002】
電力ケーブル線路の接続部の絶縁劣化を診断する方法として、絶縁電力ケーブル接続部上に被せられた外部保護管にガス収集箱を取り付け、接続部内に発生したガスをガス収集箱に収集し、収集した水素、炭酸ガス、水、炭化水素(絶縁体がポリエチレンの場合にはブテン、プロピレンを主成分とする不飽和炭化水素)のガスを分析して接続部の絶緑劣化を検知する方法が知られている(例えば、特許文献1および非特許文献1参照。)。
【0003】
また、電力ケーブル線路の接続部を解体し、その構成部材から試料小片を採取し、この試料小片を加熱して構成部材中に含まれるアセチレンまたはエチレンを検出した場合、周辺から複数の試料を採取し、それぞれにおけるアセチレンまたはエチレンの濃度分析から部分放電の部位を確認する方法も知られている(例えば、特許文献2参照。)。
【0004】
また、材料中のボイド放電によりアセチレンが生成され、材料周囲の空気層でアセチレンが検出されるか否かを検証した実験が行われており、電気トリーを伴う激しい放電形態ではアセチレンが生成され材料周囲の空気層でアセチレンガスが検出されたが、電気トリーを伴わない穏やかな放電形態ではアセチレンガスは材料周囲の空気層では検出されなかったと報告されている。(例えば、非特許文献2参照)
【特許文献1】特開昭63−98541号公報(2頁、図1)
【非特許文献1】電気学会技術報告第100号(6頁、第3.1表)
【特許文献2】特開2000−321317号公報([0006]〜[0011])
【非特許文献2】平成8年電気学会全国大会予稿No335(2−119頁、図5)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、従来の劣化診断方法によると、特許文献1および非特許文献1の方法では、水素、炭酸ガス、水、炭化水素(ブテン、プロピレンを主成分とする不飽和炭化水素)の分解ガスは、いずれも正常な接続部内でも微量存在する一般的なガスであり、それらのガス検知から直ちに接続部の絶縁劣化を断定することは難しい。また、特許文献2の方法によると、アセチレンの存在を確認するためには、電力ケーブル線路の接続部を解体して構成部材を取り出す必要がある。
【0006】
また、電気トリーを伴う激しいボイド放電は、通常、接続部経年劣化の最終末期において生じる現象であると考えられており、接続部長期経年の途中段階で行われる劣化診断の主対象となる電気トリーを伴わない穏やかな放電状態においては、非特許文献2で報告された実験結果に従い、材料周囲の空気中に存在するアセチレンガスを直接検出して劣化診断を行う方法は、実系統で運用されている接続部を対象とした解体を伴わないガス劣化診断技術としては、従来、不可能と考えられていた。
【0007】
従って、本発明の目的は、接続部を解体することなく、接続部劣化診断の主対象となる穏やかな放電が発生していることを示す特定の診断ガスの有無から、接続部の劣化有無を診断することが可能な接続部の気中ガス分析診断方法および接続部の構造を提供することにある。
【0008】
本発明者らは、1)電気トリーを伴わない穏やかな放電状態においても微量ではあってもアセチレンガスは生成されること、2)放電期間が十分に長ければ電気トリーを伴わない穏やかなボイド放電において生成されたアセチレンが、材料界面あるいは材料内のガス拡散により接続部内の空気層に達し、接続部内の空気層中にアセチレンガスが次第に蓄積されて行くこと、3)接続部内の空気層中にアセチレンガスが次第に蓄積されれば、従来よりも高感度なアセチレンガス分析技術を用いることにより、アセチレンガスの存在を検知することが可能である、との新たな見方から、非特許文献2でアセチレンの非検出を確認した120時間を越える長期間の穏やかな放電実験を実施するとともに、アセチレンガス濃度が低すぎて非検出となった可能性を考慮し、従来よりも高感度なアセチレンガス分析技術を適用したガス分析装置を使用することにより上記仮説の検証実験を行い、その結果、材料周囲の空気層中にガス分析によって検出可能な濃度のアセチレンガスが存在しうること、接続部内の空気層中のアセチレンガスを検出することにより接続部の劣化診断が可能であることを新たに見出した。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、これらの新たな実験事実に基づき、電力ケーブル線路における接続部内から気中ガスを直接採取して前記気中ガスの種類及び濃度を分析し、前記気中ガス成分の中に少なくともアセチレンガスが含まれているか否かにより前記接続部の劣化状態を診断することを特徴とする接続部の気中ガス分析診断方法を提供する。
【0010】
更に、本発明は、上記目的を達成するため、電力ケーブル線路における接続部の構造において、前記接続部内の空洞部に連通させて前記空洞部の気中ガスを外部に取り出すためのガス採取口とガス採取口を封止する封止栓を前記接続部に設けたことを特徴とする接続部の構造を提供する。
【発明の効果】
【0011】
本発明の接続部の気中ガス分析診断方法および接続部の構造によれば、接続部を解体することなく、接続部劣化診断の主対象となる穏やかな放電が発生していることを示す特定の診断ガスの有無から、接続部の劣化の有無を診断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
(接続部の劣化診断方法)
図1は、本発明の実施の形態に係る接続部の劣化診断方法を示すフローチャートである。まず、ガス採取シリンジにより、電力ケーブルのガス採取口から接続部内の気中ガスを直接採取する(S1001)。ついで、採取したガスに対してガス分析装置によりガスの種類と濃度の分析を実施する(S1002)。次に、採取したガス成分の中にアセチレン(C2H2)ガスが含まれるか否かを調べる(S1003)。採取したガス成分中にアセチレンガスが含まれていた場合、接続部に絶縁劣化が生じていると判定する(S1004)。
【0013】
ここで、診断ガスとしてアセチレンガスが最適である理由を説明する。本発明者らは、電力ケーブル線路の接続部の劣化診断において、劣化品では検出されるが、正常品では検出されないガスの種類を選定し、接続部を解体することなく、選定した診断ガスの存在の有無から、接続部の部分放電等による絶縁劣化の有無を診断する簡便で有効な新たな方法を見いだした。
【0014】
(ガス選定に用いた測定システム)
図2は、接続部の劣化診断に有効なガスを選定するために用いた測定システムの構成を示す構成図である。この測定システム1は、高電圧電極2及び接地された接地電極3からなる一対の電極にシート試料4を介挿した状態で、ガス採取口5aを備える試験密閉容器5と、この試験密閉容器5のガス採取口5aから取り出されたガス10を測定してガスの種類及び濃度を分析するガス分析装置7と、高電圧電極2に高電圧を印加する高電圧発生源8とを備えて構成されている。
【0015】
シート試料4は、乾式の接続部の標準的な構成部材として使用されている架橋ポリエチレン、ゴムおよびエポキシの組み合わせとし、中央部分に空隙(ボイド)4aを設け、ゴムの表面にはシリコーン油9を塗布した。
【0016】
図2において、高電圧電極2と接地電極3との間に高電圧発生源8から高電圧を印加して放電を生じさせた場合と、放電を生じさせない(高電圧を印加しない)場合とについて実験した。実験後、試験密閉容器5のガス採取口5aから、試験密閉容器内のガス10を回収し、回収したガス10をガス分析装置7によってガスの種類と濃度を測定した。なお、ガス分析装置7には、従来使用されているガス分析装置よりも高感度なアセチレンガス分析技術を採用したガス分析装置を使用した。
【0017】
(ガス分析装置による分析結果)
図3は、ガス分析装置7による分析結果の一例を示すグラフである。図3から明らかなように、放電を生じないシート試料4からは検出されず、放電が生じたシート試料4から検出された特異ガスとして、アセチレン、エタン及びエチレンの各ガスが検出された。
【0018】
放電により、これら各ガスを生成させるためのエネルギーを比べた結果を表1に示す。
【表1】
【0019】
表1に示すように、ガスの生成に必要なエネルギーについて、エタンに対してエチレンはかなり大きく、アセチレンになるとさらに大きくなるとされている。従って、アセチレンが生成されるためには、エタンおよびエチレンよりも高いエネルギーが必要であり、正常な接続部では検出されないガスであると考えられることから、放電の有無を調べる劣化診断ガスとしては最も適している。
【0020】
図3に示した分析結果の一例のうち、特に、アセチレンガス濃度と試験時間(336時間まで)の関係を表2に示す。
【表2】
【0021】
表2に示すように、試験6日(144時間)後に至って初めて試験容器空気中にアセチレンガスが存在することを確認することができ、試験14日(336時間)後には試験6日(144時間)後よりもアセチレンガス濃度の増加が認められた。
【0022】
アセチレンガスは、放電が生じた空隙4a内及びその近傍のシート試料4中には存在することが分かっていたが、試験密閉容器5内のシート試料4の周囲の空気11中にも微量存在するという新たな事実が得られた。この事実から、接続部内部の気中ガスを直接採取し、そのガス成分のうち、アセチレンガスの有無を検出することにより、接続部の劣化有無を診断できることを見いだした。
【0023】
(実施例)
次に、接続部の劣化診断の実施例について説明する。図4は、終端接続部に本発明を適用した実施例を示す断面図である。
【0024】
この終端接続部40の場合は、プレモールド絶縁体27をエポキシ碍管28で覆って構成されており、絶縁筒46にナット47によって固定された保護金具41の端部にはケーブル31に防水テープ37が巻き回されている。ガス採取口43は保護金具41(または42)に取り付けることが可能である。ガス45の採取者は、保護金具41に取り付けられたガス採取口43にガス採取用シリンジ44の先端部44Aを接続して、ガス採取用シリンジ44に設けられる開閉コック44Cを反時計方向に回転させて開き、ピストン44Bを操作して終端接続部40内のガス45を採取する。
【0025】
ガス45の採取後、採取者は開閉コック44Cを時計方向に回転させて閉じ、採取したガス45がガス採取用シリンジ44から漏れないようにしてガス採取用シリンジ44の先端部44Aをガス採取口43から取り外す。
【0026】
ガス採取用シリンジ44に採取したガス45は、ガスクロマトグラフなどのガス分析装置48でガス45の種類と濃度を分析し、アセチレンガスの有無、量を確認し、その結果により終端接続部40の劣化状態を診断する。
【0027】
(ガス採取口の構造1)
次に、終端接続部に取り付けるガス採取口の構造について説明する。図5は、終端接続部に取り付けたガス採取口(封止栓タイプ)の構造例を示す図である。
【0028】
このガス採取口43は、図5(a)に示すように、終端接続部の保護金具41にガス抜き口41Aとして開けた穴にガス採取口43を設けたものであり、ガス採取口43は、通常は封止栓432によって閉じ、終端接続部40内のガス45と外気とを遮断させるようにしたものである。
【0029】
ガス採取口43は、保護金具41に設けられる口金430と、この口金430の雄ねじ部430aに雌ねじ部431bによってねじ係合するキャップ431と、キャップ431によって口金430との間に挟持される封止栓432とを有し、封止栓432の一部はキャップ431に設けられた貫通孔431aを介して外部に露出した構成を有する。図5(a)においては封止栓432はキャップ431の締め付けによってガス抜き口41Aを封止している。
【0030】
終端接続部40内のガスを採取する場合には、図5(b)に示すように、封止栓432を取り外し、すばやくガス採取栓433と取り替える。このガス採取栓433には通気孔433aが設けられている。ガス採取栓433は、口金430とキャップ431との間に設けられることによって、その一部が貫通孔431aを介してキャップ431の外側に露出し、保護金具41の内部から貫通孔431aを介してキャップ431の外側にかけて連続した通気孔433aを形成する。ガス45の採取者は、キャップ431の外側に露出したガス採取栓433にガス採取用シリンジ44の先端部44Aを接続し、ガス採取用シリンジ44に設けられる開閉コック44Cを反時計方向に回転させて栓44aを開き、ピストン44Bを矢印方向に移動させることによってガス抜き口41Aから終端接続部40内のガス45を採取する。
【0031】
終端接続部40内のガス45を採取した後には、採取者は開閉コック44Cを時計方向に回転させて栓44aを閉じ、採取したガス45がガス採取用シリンジ44から漏れないようにしてガス採取栓433からガス採取用シリンジ44の先端部44Aを取りはずす。そして、キャップ431を口金430から取りはずしてガス採取栓433を封止栓432に取り替え、キャップ431を口金430に取り付けることによって、終端接続部40内のガス45と外気とを遮断させておく。
【0032】
(ガス採取口の構造2)
図6は、終端接続部に取り付けたガス採取口(バルブ栓タイプ)の構造例を示す図である。
【0033】
このガス採取口43は、図6(a)に示すように、終端接続部の保護金具41にガス抜き口41Aとして開けた穴にガス採取口43を設けたものであり、ガス採取口43は、通常は開閉バルブ50のバルブ栓52を閉めることによって閉じられており、終端接続部40内のガス45と外気とが遮断されている。
【0034】
開閉バルブ50は、口金430に設けられるバルブ本体51と、バルブ本体51の雌ねじ部51aにねじ係合する雄ねじ部52aを形成されたバルブ栓52と、バルブ栓52を回転操作するためのコック52Aとを有して形成されており、コック52Aを時計方向に回転させることによってバルブ栓52が突出してガス抜き口41Aを封止し、コック52Aを反時計方向に回転させることによってバルブ栓52が退避してガス抜き口41Aを開放する。
【0035】
終端接続部40内のガスを採取する場合には、ガス45の採取者は、図6(b)に示すように、キャップ431の外側に露出したガス採取栓433にガス採取用シリンジ44の先端部44Aを接続し、ガス採取用シリンジ44に設けられる開閉コック44Cを反時計方向に回転させて栓44aを開く。次に、開閉バルブ50のコック52Aを反時計方向に回転させてバルブ栓52をガス抜き口41Aから退避させて開放し、終端接続部40内のガス45が通過できるようにする。しかるのち、ガス採取用シリンジ44のピストン44Bを矢印方向に移動させることによって終端接続部40内のガス45を採取する。
【0036】
終端接続部40内のガス45を採取した後には、採取者は開閉コック44Cを時計方向に回転させて栓44aを閉じ、採取したガス45がガス採取用シリンジ44から漏れないようにして開閉バルブ50のコック52Aを時計方向に回転させてバルブ栓52を閉じ、終端接続部40内のガス45と外気とを遮断させた状態でガス採取栓433からガス採取用シリンジ44を取り外す。
【0037】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、接続部は接続部内のガスが採取できる乾式接続部であれば型式を問わないため、上記した終端接続部の他にも中間接続部や分岐接続部でも良い。
【0038】
特に、電力ケーブル線路のうち、乾式の接続部あるいは接続部構成部材の界面部分に油を含む接続部、特に、接続部構成部材の界面部分にシリコーン油を含む接続部においては、界面部分のシリコーン油を含む空隙で生じる放電によりシリコーン油が高温分解されてアセチレンが生成される現象が起こるため、界面部分に油を含まない接続部よりも、アセチレンがより多く生成される。
【0039】
このため、特に、接続部構成部材の界面部分にシリコーン油を含む接続部であれば、接続部の劣化診断にアセチレンガスが最適であるが、アセチレンガス生成量がより多くなることから、接続部内の気中ガスを採取してガスの成分分析を行い、ガス成分としてアセチレンガスが含まれるか否かを調べることにより、接続部の劣化状態を診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】図1は、本発明の実施の形態に係る電力ケーブル線路接続部の劣化診断方法を示すフローチャートである。
【図2】図2は、接続部の劣化診断に有効なガスを選定するために用いた測定システムの構成を示す構成図である。
【図3】図3は、ガス分析装置による分析結果の一例を示すグラフである。
【図4】図4は、終端接続部に本発明を適用した実施例を示す断面図である。
【図5】図5は、終端接続部に取り付けたガス採取口(封止栓タイプ)の構造例を示す図である。
【図6】図6は、終端接続部に取り付けたガス採取口(バルブ栓タイプ)の構造例を示す図である。
【符号の説明】
【0041】
1 測定システム、2 高電圧電極、3 接地電極、4 シート試料、4a 空隙、5 試験密閉容器、5a ガス採取口、7 ガス分析装置、8 高電圧発生源、9 シリコーン油、10 ガス、11 空気、31 ケーブル、40 終端接続部、41 保護金具、41A ガス抜き口、42 保護金具、43 ガス採取口、44 ガス採取用シリンジ、44A 先端部、44B ピストン、44C 開閉コック、44a 栓、45 ガス、46 絶縁筒、47 ナット、48 ガス分析装置、430 口金、430a 雄ねじ部、431 キャップ、431a 貫通孔、431b 雌ねじ部、432 封止栓、433 ガス採取栓、433a 通気孔、50 開閉バルブ、51 バルブ本体、51a 雌ねじ部、52 バルブ栓、52a 雄ねじ部
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力ケーブル線路の接続部における劣化診断方法および接続部の構造に関する。
【背景技術】
【0002】
電力ケーブル線路の接続部の絶縁劣化を診断する方法として、絶縁電力ケーブル接続部上に被せられた外部保護管にガス収集箱を取り付け、接続部内に発生したガスをガス収集箱に収集し、収集した水素、炭酸ガス、水、炭化水素(絶縁体がポリエチレンの場合にはブテン、プロピレンを主成分とする不飽和炭化水素)のガスを分析して接続部の絶緑劣化を検知する方法が知られている(例えば、特許文献1および非特許文献1参照。)。
【0003】
また、電力ケーブル線路の接続部を解体し、その構成部材から試料小片を採取し、この試料小片を加熱して構成部材中に含まれるアセチレンまたはエチレンを検出した場合、周辺から複数の試料を採取し、それぞれにおけるアセチレンまたはエチレンの濃度分析から部分放電の部位を確認する方法も知られている(例えば、特許文献2参照。)。
【0004】
また、材料中のボイド放電によりアセチレンが生成され、材料周囲の空気層でアセチレンが検出されるか否かを検証した実験が行われており、電気トリーを伴う激しい放電形態ではアセチレンが生成され材料周囲の空気層でアセチレンガスが検出されたが、電気トリーを伴わない穏やかな放電形態ではアセチレンガスは材料周囲の空気層では検出されなかったと報告されている。(例えば、非特許文献2参照)
【特許文献1】特開昭63−98541号公報(2頁、図1)
【非特許文献1】電気学会技術報告第100号(6頁、第3.1表)
【特許文献2】特開2000−321317号公報([0006]〜[0011])
【非特許文献2】平成8年電気学会全国大会予稿No335(2−119頁、図5)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、従来の劣化診断方法によると、特許文献1および非特許文献1の方法では、水素、炭酸ガス、水、炭化水素(ブテン、プロピレンを主成分とする不飽和炭化水素)の分解ガスは、いずれも正常な接続部内でも微量存在する一般的なガスであり、それらのガス検知から直ちに接続部の絶縁劣化を断定することは難しい。また、特許文献2の方法によると、アセチレンの存在を確認するためには、電力ケーブル線路の接続部を解体して構成部材を取り出す必要がある。
【0006】
また、電気トリーを伴う激しいボイド放電は、通常、接続部経年劣化の最終末期において生じる現象であると考えられており、接続部長期経年の途中段階で行われる劣化診断の主対象となる電気トリーを伴わない穏やかな放電状態においては、非特許文献2で報告された実験結果に従い、材料周囲の空気中に存在するアセチレンガスを直接検出して劣化診断を行う方法は、実系統で運用されている接続部を対象とした解体を伴わないガス劣化診断技術としては、従来、不可能と考えられていた。
【0007】
従って、本発明の目的は、接続部を解体することなく、接続部劣化診断の主対象となる穏やかな放電が発生していることを示す特定の診断ガスの有無から、接続部の劣化有無を診断することが可能な接続部の気中ガス分析診断方法および接続部の構造を提供することにある。
【0008】
本発明者らは、1)電気トリーを伴わない穏やかな放電状態においても微量ではあってもアセチレンガスは生成されること、2)放電期間が十分に長ければ電気トリーを伴わない穏やかなボイド放電において生成されたアセチレンが、材料界面あるいは材料内のガス拡散により接続部内の空気層に達し、接続部内の空気層中にアセチレンガスが次第に蓄積されて行くこと、3)接続部内の空気層中にアセチレンガスが次第に蓄積されれば、従来よりも高感度なアセチレンガス分析技術を用いることにより、アセチレンガスの存在を検知することが可能である、との新たな見方から、非特許文献2でアセチレンの非検出を確認した120時間を越える長期間の穏やかな放電実験を実施するとともに、アセチレンガス濃度が低すぎて非検出となった可能性を考慮し、従来よりも高感度なアセチレンガス分析技術を適用したガス分析装置を使用することにより上記仮説の検証実験を行い、その結果、材料周囲の空気層中にガス分析によって検出可能な濃度のアセチレンガスが存在しうること、接続部内の空気層中のアセチレンガスを検出することにより接続部の劣化診断が可能であることを新たに見出した。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、これらの新たな実験事実に基づき、電力ケーブル線路における接続部内から気中ガスを直接採取して前記気中ガスの種類及び濃度を分析し、前記気中ガス成分の中に少なくともアセチレンガスが含まれているか否かにより前記接続部の劣化状態を診断することを特徴とする接続部の気中ガス分析診断方法を提供する。
【0010】
更に、本発明は、上記目的を達成するため、電力ケーブル線路における接続部の構造において、前記接続部内の空洞部に連通させて前記空洞部の気中ガスを外部に取り出すためのガス採取口とガス採取口を封止する封止栓を前記接続部に設けたことを特徴とする接続部の構造を提供する。
【発明の効果】
【0011】
本発明の接続部の気中ガス分析診断方法および接続部の構造によれば、接続部を解体することなく、接続部劣化診断の主対象となる穏やかな放電が発生していることを示す特定の診断ガスの有無から、接続部の劣化の有無を診断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
(接続部の劣化診断方法)
図1は、本発明の実施の形態に係る接続部の劣化診断方法を示すフローチャートである。まず、ガス採取シリンジにより、電力ケーブルのガス採取口から接続部内の気中ガスを直接採取する(S1001)。ついで、採取したガスに対してガス分析装置によりガスの種類と濃度の分析を実施する(S1002)。次に、採取したガス成分の中にアセチレン(C2H2)ガスが含まれるか否かを調べる(S1003)。採取したガス成分中にアセチレンガスが含まれていた場合、接続部に絶縁劣化が生じていると判定する(S1004)。
【0013】
ここで、診断ガスとしてアセチレンガスが最適である理由を説明する。本発明者らは、電力ケーブル線路の接続部の劣化診断において、劣化品では検出されるが、正常品では検出されないガスの種類を選定し、接続部を解体することなく、選定した診断ガスの存在の有無から、接続部の部分放電等による絶縁劣化の有無を診断する簡便で有効な新たな方法を見いだした。
【0014】
(ガス選定に用いた測定システム)
図2は、接続部の劣化診断に有効なガスを選定するために用いた測定システムの構成を示す構成図である。この測定システム1は、高電圧電極2及び接地された接地電極3からなる一対の電極にシート試料4を介挿した状態で、ガス採取口5aを備える試験密閉容器5と、この試験密閉容器5のガス採取口5aから取り出されたガス10を測定してガスの種類及び濃度を分析するガス分析装置7と、高電圧電極2に高電圧を印加する高電圧発生源8とを備えて構成されている。
【0015】
シート試料4は、乾式の接続部の標準的な構成部材として使用されている架橋ポリエチレン、ゴムおよびエポキシの組み合わせとし、中央部分に空隙(ボイド)4aを設け、ゴムの表面にはシリコーン油9を塗布した。
【0016】
図2において、高電圧電極2と接地電極3との間に高電圧発生源8から高電圧を印加して放電を生じさせた場合と、放電を生じさせない(高電圧を印加しない)場合とについて実験した。実験後、試験密閉容器5のガス採取口5aから、試験密閉容器内のガス10を回収し、回収したガス10をガス分析装置7によってガスの種類と濃度を測定した。なお、ガス分析装置7には、従来使用されているガス分析装置よりも高感度なアセチレンガス分析技術を採用したガス分析装置を使用した。
【0017】
(ガス分析装置による分析結果)
図3は、ガス分析装置7による分析結果の一例を示すグラフである。図3から明らかなように、放電を生じないシート試料4からは検出されず、放電が生じたシート試料4から検出された特異ガスとして、アセチレン、エタン及びエチレンの各ガスが検出された。
【0018】
放電により、これら各ガスを生成させるためのエネルギーを比べた結果を表1に示す。
【表1】
【0019】
表1に示すように、ガスの生成に必要なエネルギーについて、エタンに対してエチレンはかなり大きく、アセチレンになるとさらに大きくなるとされている。従って、アセチレンが生成されるためには、エタンおよびエチレンよりも高いエネルギーが必要であり、正常な接続部では検出されないガスであると考えられることから、放電の有無を調べる劣化診断ガスとしては最も適している。
【0020】
図3に示した分析結果の一例のうち、特に、アセチレンガス濃度と試験時間(336時間まで)の関係を表2に示す。
【表2】
【0021】
表2に示すように、試験6日(144時間)後に至って初めて試験容器空気中にアセチレンガスが存在することを確認することができ、試験14日(336時間)後には試験6日(144時間)後よりもアセチレンガス濃度の増加が認められた。
【0022】
アセチレンガスは、放電が生じた空隙4a内及びその近傍のシート試料4中には存在することが分かっていたが、試験密閉容器5内のシート試料4の周囲の空気11中にも微量存在するという新たな事実が得られた。この事実から、接続部内部の気中ガスを直接採取し、そのガス成分のうち、アセチレンガスの有無を検出することにより、接続部の劣化有無を診断できることを見いだした。
【0023】
(実施例)
次に、接続部の劣化診断の実施例について説明する。図4は、終端接続部に本発明を適用した実施例を示す断面図である。
【0024】
この終端接続部40の場合は、プレモールド絶縁体27をエポキシ碍管28で覆って構成されており、絶縁筒46にナット47によって固定された保護金具41の端部にはケーブル31に防水テープ37が巻き回されている。ガス採取口43は保護金具41(または42)に取り付けることが可能である。ガス45の採取者は、保護金具41に取り付けられたガス採取口43にガス採取用シリンジ44の先端部44Aを接続して、ガス採取用シリンジ44に設けられる開閉コック44Cを反時計方向に回転させて開き、ピストン44Bを操作して終端接続部40内のガス45を採取する。
【0025】
ガス45の採取後、採取者は開閉コック44Cを時計方向に回転させて閉じ、採取したガス45がガス採取用シリンジ44から漏れないようにしてガス採取用シリンジ44の先端部44Aをガス採取口43から取り外す。
【0026】
ガス採取用シリンジ44に採取したガス45は、ガスクロマトグラフなどのガス分析装置48でガス45の種類と濃度を分析し、アセチレンガスの有無、量を確認し、その結果により終端接続部40の劣化状態を診断する。
【0027】
(ガス採取口の構造1)
次に、終端接続部に取り付けるガス採取口の構造について説明する。図5は、終端接続部に取り付けたガス採取口(封止栓タイプ)の構造例を示す図である。
【0028】
このガス採取口43は、図5(a)に示すように、終端接続部の保護金具41にガス抜き口41Aとして開けた穴にガス採取口43を設けたものであり、ガス採取口43は、通常は封止栓432によって閉じ、終端接続部40内のガス45と外気とを遮断させるようにしたものである。
【0029】
ガス採取口43は、保護金具41に設けられる口金430と、この口金430の雄ねじ部430aに雌ねじ部431bによってねじ係合するキャップ431と、キャップ431によって口金430との間に挟持される封止栓432とを有し、封止栓432の一部はキャップ431に設けられた貫通孔431aを介して外部に露出した構成を有する。図5(a)においては封止栓432はキャップ431の締め付けによってガス抜き口41Aを封止している。
【0030】
終端接続部40内のガスを採取する場合には、図5(b)に示すように、封止栓432を取り外し、すばやくガス採取栓433と取り替える。このガス採取栓433には通気孔433aが設けられている。ガス採取栓433は、口金430とキャップ431との間に設けられることによって、その一部が貫通孔431aを介してキャップ431の外側に露出し、保護金具41の内部から貫通孔431aを介してキャップ431の外側にかけて連続した通気孔433aを形成する。ガス45の採取者は、キャップ431の外側に露出したガス採取栓433にガス採取用シリンジ44の先端部44Aを接続し、ガス採取用シリンジ44に設けられる開閉コック44Cを反時計方向に回転させて栓44aを開き、ピストン44Bを矢印方向に移動させることによってガス抜き口41Aから終端接続部40内のガス45を採取する。
【0031】
終端接続部40内のガス45を採取した後には、採取者は開閉コック44Cを時計方向に回転させて栓44aを閉じ、採取したガス45がガス採取用シリンジ44から漏れないようにしてガス採取栓433からガス採取用シリンジ44の先端部44Aを取りはずす。そして、キャップ431を口金430から取りはずしてガス採取栓433を封止栓432に取り替え、キャップ431を口金430に取り付けることによって、終端接続部40内のガス45と外気とを遮断させておく。
【0032】
(ガス採取口の構造2)
図6は、終端接続部に取り付けたガス採取口(バルブ栓タイプ)の構造例を示す図である。
【0033】
このガス採取口43は、図6(a)に示すように、終端接続部の保護金具41にガス抜き口41Aとして開けた穴にガス採取口43を設けたものであり、ガス採取口43は、通常は開閉バルブ50のバルブ栓52を閉めることによって閉じられており、終端接続部40内のガス45と外気とが遮断されている。
【0034】
開閉バルブ50は、口金430に設けられるバルブ本体51と、バルブ本体51の雌ねじ部51aにねじ係合する雄ねじ部52aを形成されたバルブ栓52と、バルブ栓52を回転操作するためのコック52Aとを有して形成されており、コック52Aを時計方向に回転させることによってバルブ栓52が突出してガス抜き口41Aを封止し、コック52Aを反時計方向に回転させることによってバルブ栓52が退避してガス抜き口41Aを開放する。
【0035】
終端接続部40内のガスを採取する場合には、ガス45の採取者は、図6(b)に示すように、キャップ431の外側に露出したガス採取栓433にガス採取用シリンジ44の先端部44Aを接続し、ガス採取用シリンジ44に設けられる開閉コック44Cを反時計方向に回転させて栓44aを開く。次に、開閉バルブ50のコック52Aを反時計方向に回転させてバルブ栓52をガス抜き口41Aから退避させて開放し、終端接続部40内のガス45が通過できるようにする。しかるのち、ガス採取用シリンジ44のピストン44Bを矢印方向に移動させることによって終端接続部40内のガス45を採取する。
【0036】
終端接続部40内のガス45を採取した後には、採取者は開閉コック44Cを時計方向に回転させて栓44aを閉じ、採取したガス45がガス採取用シリンジ44から漏れないようにして開閉バルブ50のコック52Aを時計方向に回転させてバルブ栓52を閉じ、終端接続部40内のガス45と外気とを遮断させた状態でガス採取栓433からガス採取用シリンジ44を取り外す。
【0037】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、接続部は接続部内のガスが採取できる乾式接続部であれば型式を問わないため、上記した終端接続部の他にも中間接続部や分岐接続部でも良い。
【0038】
特に、電力ケーブル線路のうち、乾式の接続部あるいは接続部構成部材の界面部分に油を含む接続部、特に、接続部構成部材の界面部分にシリコーン油を含む接続部においては、界面部分のシリコーン油を含む空隙で生じる放電によりシリコーン油が高温分解されてアセチレンが生成される現象が起こるため、界面部分に油を含まない接続部よりも、アセチレンがより多く生成される。
【0039】
このため、特に、接続部構成部材の界面部分にシリコーン油を含む接続部であれば、接続部の劣化診断にアセチレンガスが最適であるが、アセチレンガス生成量がより多くなることから、接続部内の気中ガスを採取してガスの成分分析を行い、ガス成分としてアセチレンガスが含まれるか否かを調べることにより、接続部の劣化状態を診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】図1は、本発明の実施の形態に係る電力ケーブル線路接続部の劣化診断方法を示すフローチャートである。
【図2】図2は、接続部の劣化診断に有効なガスを選定するために用いた測定システムの構成を示す構成図である。
【図3】図3は、ガス分析装置による分析結果の一例を示すグラフである。
【図4】図4は、終端接続部に本発明を適用した実施例を示す断面図である。
【図5】図5は、終端接続部に取り付けたガス採取口(封止栓タイプ)の構造例を示す図である。
【図6】図6は、終端接続部に取り付けたガス採取口(バルブ栓タイプ)の構造例を示す図である。
【符号の説明】
【0041】
1 測定システム、2 高電圧電極、3 接地電極、4 シート試料、4a 空隙、5 試験密閉容器、5a ガス採取口、7 ガス分析装置、8 高電圧発生源、9 シリコーン油、10 ガス、11 空気、31 ケーブル、40 終端接続部、41 保護金具、41A ガス抜き口、42 保護金具、43 ガス採取口、44 ガス採取用シリンジ、44A 先端部、44B ピストン、44C 開閉コック、44a 栓、45 ガス、46 絶縁筒、47 ナット、48 ガス分析装置、430 口金、430a 雄ねじ部、431 キャップ、431a 貫通孔、431b 雌ねじ部、432 封止栓、433 ガス採取栓、433a 通気孔、50 開閉バルブ、51 バルブ本体、51a 雌ねじ部、52 バルブ栓、52a 雄ねじ部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力ケーブル線路における接続部内から気中ガスを直接採取して前記気中ガスの種類及び濃度を分析し、前記気中ガス成分の中に少なくともアセチレンガスが含まれているか否かにより前記接続部の劣化状態を診断することを特徴とする接続部の気中ガス分析診断方法。
【請求項2】
前記気中ガスの直接採取は、特に構成部材の界面部分にシリコーン油を含む接続部から行うことを特徴とする請求項1に記載の接続部の気中ガス分析診断方法。
【請求項3】
電力ケーブル線路における接続部の構造において、
前記接続部内の中空部に連通させて前記中空部内の気中ガスを外部に取り出すためのガス採取口とガス採取口を封止する封止栓を前記接続部に設けたことを特徴とする接続部の構造。
【請求項4】
前記ガス採取口の封止栓は、開閉可能な弁構造を有することを特徴とする請求項3に記載の接続部の構造。
【請求項1】
電力ケーブル線路における接続部内から気中ガスを直接採取して前記気中ガスの種類及び濃度を分析し、前記気中ガス成分の中に少なくともアセチレンガスが含まれているか否かにより前記接続部の劣化状態を診断することを特徴とする接続部の気中ガス分析診断方法。
【請求項2】
前記気中ガスの直接採取は、特に構成部材の界面部分にシリコーン油を含む接続部から行うことを特徴とする請求項1に記載の接続部の気中ガス分析診断方法。
【請求項3】
電力ケーブル線路における接続部の構造において、
前記接続部内の中空部に連通させて前記中空部内の気中ガスを外部に取り出すためのガス採取口とガス採取口を封止する封止栓を前記接続部に設けたことを特徴とする接続部の構造。
【請求項4】
前記ガス採取口の封止栓は、開閉可能な弁構造を有することを特徴とする請求項3に記載の接続部の構造。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【公開番号】特開2008−224395(P2008−224395A)
【公開日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−62634(P2007−62634)
【出願日】平成19年3月12日(2007.3.12)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第1項適用申請有り 研究集会名:平成18年電気学会 電力・エネルギー部門大会(第17回)(沖縄大会) 主催者名 :電気学会 電力・エネルギー部門 開催日 :平成18年9月13日(水)〜9月15日(金)
【出願人】(000213297)中部電力株式会社 (811)
【出願人】(000222037)東北電力株式会社 (228)
【出願人】(501304803)株式会社ジェイ・パワーシステムズ (89)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年3月12日(2007.3.12)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第1項適用申請有り 研究集会名:平成18年電気学会 電力・エネルギー部門大会(第17回)(沖縄大会) 主催者名 :電気学会 電力・エネルギー部門 開催日 :平成18年9月13日(水)〜9月15日(金)
【出願人】(000213297)中部電力株式会社 (811)
【出願人】(000222037)東北電力株式会社 (228)
【出願人】(501304803)株式会社ジェイ・パワーシステムズ (89)
【Fターム(参考)】
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