碍子型避雷器の吸湿検出方法、碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法、および碍子型避雷器の吸湿検出装置
【課題】碍子型避雷器の内部に液体が侵入したか否かを検出できる碍子型避雷器の吸湿検出方法、碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法、および碍子型避雷器の吸湿検出装置を提供する。
【解決手段】酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子１０１と、酸化亜鉛素子１０１を内部に収容し碍子からなる碍子管１０２とを含む碍子型避雷器１００の吸湿検出方法である。まず、碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射する放射工程を実施する。そして、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信する受信工程を実施する。そして、テラヘルツ波受信工程で受信されたテラヘルツ波の波形を検出する検出工程を実施する。そして、検出工程で検出された波形と、正常状態の波形とを比較して分析することによって、内部の吸湿状態を検査する検査工程を実施する。
【解決手段】酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子１０１と、酸化亜鉛素子１０１を内部に収容し碍子からなる碍子管１０２とを含む碍子型避雷器１００の吸湿検出方法である。まず、碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射する放射工程を実施する。そして、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信する受信工程を実施する。そして、テラヘルツ波受信工程で受信されたテラヘルツ波の波形を検出する検出工程を実施する。そして、検出工程で検出された波形と、正常状態の波形とを比較して分析することによって、内部の吸湿状態を検査する検査工程を実施する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は碍子型避雷器の吸湿検出方法、碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法、および碍子型避雷器の吸湿検出装置に関し、たとえばテラヘルツ波を利用した碍子型避雷器の吸湿検出方法、碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法、および碍子型避雷器の吸湿検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所や変電所などに設置される碍子型避雷器は、落雷による雷サージ、開閉器、遮断機などの入り切りによる開閉サージに起因して異常電圧が発生した際に、その周辺設備をサージから保護するものである。
【０００３】
碍子型避雷器は、サージ電圧に対しては低抵抗で、通常の対地電圧に対しては高抵抗を示す非直線性の電流電圧特性を有する酸化亜鉛を主成分とする複数の酸化亜鉛素子を積層し、その積層した酸化亜鉛素子の外周面に弾性を有するポリマー等の絶縁外被体を被着した構造を有する。
【０００４】
このような碍子型避雷器の劣化を判断する方法として、従来、運転中の碍子型避雷器の漏れ電流を測定し、その波形から劣化（異常）の有無を推定する方法がある。漏れ電流の測定により劣化を判断する方法としては、たとえば特開昭６３−２２８０８２号公報（特許文献１）には、避雷器の漏れ電流の抵抗成分を抽出して、正常時の値を比較することにより劣化を診断している酸化亜鉛形避雷器の劣化診断方法が開示されている。
【０００５】
また、水分を測定する方法としては、たとえばマイクロ波を用いた物質の水分測定がある。このような方法として、たとえば特開２００１−１２４７０７号公報（特許文献２）に開示の木材の水分測定方法が開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−２２８０８２号公報
【特許文献２】特開２００１−１２４７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許部文献１に開示の酸化亜鉛形避雷器の劣化診断方法では、漏れ電流を観測することにより、避雷器の酸化亜鉛形素子に何らかの変化を生じていることは確認できるものの、その変化の原因を特定できない。また、上記特許文献２に開示の木材の水分測定方法では、水分の測定は可能であるが、碍子型避雷器のような金属を含む構造物には適用できない。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、碍子型避雷器の内部に水分などの液体が侵入したか否かを検出できる碍子型避雷器の吸湿検出方法、碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法、および碍子型避雷器の吸湿検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者が鋭意研究した結果、碍子型避雷器の内部に水分などの液体を検出する際にテラヘルツ波を用いることを発見した。すなわち、碍子管を比較的透過する一方、内部の酸化亜鉛素子表面で比較的反射するとともに、水分などの液体に対して敏感である性質を有するテラヘルツ波を利用して、碍子型避雷器の内分に侵入する水分などの液体を検出することを見出した。
【０００９】
そこで、本発明の碍子型避雷器の吸湿検出方法は、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子と、酸化亜鉛素子を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管とを含む碍子型避雷器の吸湿検出方法であって、以下の工程を実施する。まず、碍子型避雷器の外表面にテラヘルツ波を放射する放射工程を実施する。そして、酸化亜鉛素子から反射されるテラヘルツ波を受信する受信工程を実施する。そして、テラヘルツ波受信工程で受信されたテラヘルツ波の波形を検出する検出工程を実施する。そして、波形と、正常状態の波形とを比較して分析することによって、内部の吸湿状態を検査する検査工程を実施する。
【００１０】
また、本発明の碍子型避雷器の吸湿検出装置は、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子と、酸化亜鉛素子を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管とを含む碍子型避雷器の吸湿検出装置であって、放射装置と、検出装置と、分析装置とを備えている。放射装置は、碍子型避雷器の外表面にテラヘルツ波を放射する。検出装置は、酸化亜鉛素子から反射されるテラヘルツ波を受信して、テラヘルツ波の波形を検出する。分析装置は、波形と正常状態の波形とを比較して分析する。
【００１１】
本発明の碍子型避雷器の吸湿検出方法および碍子型避雷器の吸湿検出装置によれば、碍子型避雷器の外部からテラヘルツ波を放射すると、碍子管を透過して、酸化亜鉛素子の表面で反射する。反射されるテラヘルツ波の波形と、内部に液体を含んでいない正常状態でのテラヘルツ波の波形とを比較することによって、碍子型避雷器の内部に液体が侵入しているか否かを検出することができる。
【００１２】
上記碍子型避雷器の吸湿検出方法において好ましくは、放射工程では、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下のテラヘルツ波を放射することを特徴としている。
【００１３】
上記碍子型避雷器の吸湿検出装置において好ましくは、放射装置は、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下のテラヘルツ波を放射することを特徴としている。
【００１４】
この範囲のテラヘルツ波は、碍子管をより透過する。そのため、内部の吸湿状態の検出精度を向上できる。
【００１５】
本発明の碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法は、上記碍子型避雷器の吸湿検出方法を実施する工程と、検査工程により検査された吸湿状態に基づいて碍子型避雷器の劣化を判断する判断工程とを備えている。
【００１６】
本発明の碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法によれば、内部に液体が侵入しているか否かを確認できるので、碍子型避雷器の吸湿劣化を検出することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の碍子型避雷器の吸湿検出方法および碍子型避雷器の吸湿検出装置によれば、テラヘルツ波を利用することによって、碍子型避雷器の内部に水分などの液体が侵入したか否かを検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態における碍子型避雷器の吸湿検出装置を示す概略断面図である。図１を参照して、本発明の実施の形態における碍子型避雷器の吸湿検出装置を説明する。図１に示すように、実施の形態における碍子型避雷器１００の吸湿検出装置１０は、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子１０１と、酸化亜鉛素子１０１を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管１０２とを含む碍子型避雷器１００の吸湿検出装置であって、放射装置１１と、検出装置１２と、分析装置１３とを備えている。放射装置１１は、碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射する。検出装置１２は、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信して、テラヘルツ波の波形を検出する。分析装置１３は、波形と正常状態の波形とを比較して分析する。
【００２０】
なお、本明細書において、テラヘルツ（ＴＨｚ）波とは、ミリ波（波長が１０ｍｍ〜１ｍｍ、周波数が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの電磁波）と遠赤外線（波長が４μｍ〜１０００μｍ、周波数が３ＴＨｚ〜３０ＴＨｚの電磁波）との間にあり、周波数が０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚの領域のものを意味する。また、テラヘルツ波は、碍子管１０２を透過し、酸化亜鉛素子１０１には反射するとともに、水分などの液体により敏感に波形を変化させる性質を有している。
【００２１】
具体的には、放射装置１１は、碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射できる装置であれば特に限定されないが、たとえばフェムト秒レーザからのフェムト秒パルス光をテラヘルツエミッタと呼ぶ放射素子に照射すると、テラヘルツ波が放射される。テラヘルツエミッタには、たとえば、低温成長ＧａＡｓ基板上にストリップライン型やダイポール型光伝道アンテナを構成し、端子間に一定電圧を印加して用いる。
【００２２】
また、放射装置１１は、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下のテラヘルツ波を放射する装置であることが好ましい。この範囲の周波数のテラヘルツ波を放射する装置とすることによって、碍子管１０２の透過率がより高いテラヘルツ波を放射できる。
【００２３】
検出装置１２は、放射装置１１から放射され、碍子管１０２を透過して、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信する装置である。かつ、放射装置１１は、受信したテラヘルツ波の波形（たとえば時間分解振幅波形）を検出する。検出装置１２は、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信して、テラヘルツ波の波形を検出できる装置であれば特に限定されないが、たとえばフェムト秒レーザからのフェムト秒パルス光を２つに分け、一方を放射素子に、もう一方を検出素子に照射する。検出素子には、たとえば、低温成長ＧａＡｓ基板上にストリップライン型やダイポール型光伝道アンテナを構成し、端子間に一定電圧を印加して用いる。
【００２４】
碍子型避雷器１００の吸湿検出装置１０は、検出装置１２で検出された波形と正常状態の波形とを比較して分析する分析装置１３をさらに備えていても良い。分析装置１３は、検出装置１２と兼用できる装置であっても良い。
【００２５】
なお、正常波形とは、碍子型避雷器１００の初期状態のときの碍子型避雷器１００にテラヘルツ波を放射装置により放射して検出装置により検出された波形を意味する。
【００２６】
分析装置１３は、たとえば検出装置１２により検出された波形と正常波形とを重ね合わせて、その波形の差がノイズよりも大きい場合に、碍子型避雷器１００の内部が吸湿状態にあることを示す装置である。
【００２７】
また、分析装置１３で碍子型避雷器１００の内部が吸湿状態であることが判明したときに、警報を発する制御装置をさらに備えていることが好ましい。
【００２８】
なお、吸湿状態とは、後述する碍子型避雷器１００の内部において酸化亜鉛素子１０１と碍子管１０２との間の空間１０５に水などの液体が含有されている状態を意味する。
【００２９】
碍子型避雷器１００は、酸化亜鉛素子１０１と、碍子管１０２とを含んでいる。また、碍子型避雷器１００は、磁器碍子型避雷器やポリマー型避雷器など一般公知のものであり、酸化亜鉛素子１０１および碍子管１０２の他に、蓋部１０３や底部１０４などの公知の部材を備えていても良い。また、碍子型避雷器１００は、金属材料からなる部材を含む構造物である。
【００３０】
酸化亜鉛素子１０１は、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる。具体的には、酸化亜鉛素子１０１は、酸化亜鉛の多結晶体の粉末を焼結させてなり、ほぼ１００％の酸化亜鉛からなる。
【００３１】
碍子管１０２は、酸化亜鉛素子１０１と、酸化亜鉛素子１０１を内部に収容し、碍子からなる。碍子とは、電柱やキュービクル（配電ボックス）などに取り付けられる電機絶縁用の陶磁器からなるものを意味する。
【００３２】
碍子型避雷器１００は、酸化亜鉛素子１０１と碍子管１０２との間に空間１０５が設けられている。空間１０５には、たとえば乾燥空気、窒素、または不活性ガスが充填されている。すなわち、正常状態の碍子型避雷器１００の内部は、乾燥状態を保持している。
【００３３】
次に、図１を参照して、本発明の実施の形態における碍子型避雷器１００の吸湿検出方法について説明する。碍子型避雷器１００の吸湿検出方法は、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子１０１と、酸化亜鉛素子１０１を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管１０２とを含む碍子型避雷器１００の吸湿検出方法である。碍子型避雷器１００の吸湿検出方法は、上述した碍子型避雷器１００の吸湿検出装置１０を用いて行なう。
【００３４】
まず、碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射する放射工程を実施する。放射工程では、たとえば碍子型避雷器１００の外部から外表面に向けてテラヘルツ波パルスを放射する。
【００３５】
放射工程では、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下のテラヘルツ波を放射することが好ましい。この範囲のテラヘルツ波を放射することによって、碍子管１０２の透過率の高いテラヘルツ波を放射できる。
【００３６】
放射工程により放射装置１１から放射されたテラヘルツ波は、図１に示す矢印のように、碍子管１０２を透過して、酸化亜鉛素子１０１の表面で反射して、碍子管１０２を透過して碍子型避雷器１００の外部の検出装置１２に到達する。
【００３７】
次に、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信する受信工程を実施する。受信工程では、たとえば碍子型避雷器１００の外部に配置された検出装置１２でテラヘルツ波パルスを受信する。
【００３８】
次に、受信工程で受信されたテラヘルツ波の波形を検出する検出工程を実施する。検出工程では、時間ごとに受信したテラヘルツ波の波形を検出して、時間に対する振幅（時間分解振幅波形）などの波形を検出することができる。
【００３９】
次に、検出工程で検出された波形と、正常状態の波形とを比較して分析することによって、内部の吸湿状態を検査する検査工程を実施する。検査工程では、たとえば、予め、内部に液体が含まれていない状態（正常状態）の碍子型避雷器１００について、上述のように放射工程、受信工程、および検出工程を実施して、正常状態でのテラヘルツ波の波形を測定する。正常状態でのテラヘルツ波の波形は、正常状態で複数回測定したときの平均の波形とする。そして、正常状態の碍子型避雷器１００のテラヘルツ波の波形を測定したときの放射工程、受信工程、および検出工程と同様の条件にして検出されたテラヘルツ波の波形と比較する。比較する方法は任意の方法を採用できるが、たとえば正常状態の波形と測定された波形とを重ね合わせることにより、容易に分析できる。
【００４０】
検査工程では、たとえば正常状態の波形と、測定されたテラヘルツ波の波形とを比較して、振幅などの波形（時間分解振幅波形）の差が生じている場合には、碍子型避雷器１００の内部に水分などの液体が侵入していることが判明する。これにより、碍子型避雷器１００の内部が吸湿しているか否かの吸湿状態を検出することができる。
【００４１】
また、実施の形態における検査工程では、碍子型避雷器１００の内部の吸湿が大きいほど、正常状態の波形と測定されたテラヘルツ波の波形との振幅の差が大きい。また、時間分解振幅波形から、液体が存在する部位を推定できる。そのため、碍子型避雷器１００の内部が吸湿しているか否かのみならず、液体が存在する量や場所などの吸湿状態を検出することもできる。
【００４２】
次に、図１を参照して、実施の形態における碍子型避雷器１００の吸湿劣化検出方法について説明する。碍子型避雷器１００の吸湿劣化検出方法は、上述した碍子型避雷器の吸湿検出方法を実施する工程を実施した後に、検査工程により検査された吸湿状態に基づいて碍子型避雷器の劣化を判断する判断工程を実施する。
【００４３】
判断工程では、たとえば、検査工程で検出された碍子型避雷器１００の内部が吸湿していたときに、碍子型避雷器１００の劣化があったと判断する。なお、判断工程は、適切な任意の吸湿状態に基づいて碍子型避雷器１００の劣化があったと判断して良い。
【００４４】
以上説明したように、実施の形態における碍子型避雷器１００の吸湿検出方法によれば、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子１０１と、酸化亜鉛素子１０１を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管１０２とを含む碍子型避雷器１００の吸湿検出方法であって、碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射する放射工程と、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信する受信工程と、テラヘルツ波受信工程で受信されたテラヘルツ波の波形を検出する検出工程と、検出工程で検出された波形と、正常状態の波形とを比較して分析することによって、内部の吸湿状態を検査する検査工程とを備えている。本願発明者が鋭意研究した結果、碍子型避雷器１００の内部に水分などの液体が侵入しているか否かを検出する際にテラヘルツ波を用いることを発見した。すなわち、碍子管１０２を比較的透過する一方、内部の酸化亜鉛素子１０１表面で比較的反射するとともに、水分などの液体に対して敏感である性質を有するテラヘルツ波を利用して、碍子型避雷器１００の内部に侵入する水分などの液体を検出できることを見出した。そのため、放射工程により碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射すると、碍子管１０２を透過して、酸化亜鉛素子１０１の表面で反射する。検出工程により、反射されるテラヘルツ波の波形と、内部に液体を含んでいないときのテラヘルツ波の波形とを比較することによって、碍子型避雷器１００の内部に液体が侵入しているか否かを検出することができる。すなわち、碍子型避雷器１００の吸湿検出方法によれば、碍子型避雷器１００の異常を診断できるだけでなく、碍子型避雷器１００に異常をもたらす原因が内部への水分侵入であることを特定できる。
【００４５】
上記碍子型避雷器の吸湿検出方法において好ましくは、放射工程では、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下のテラヘルツ波を放射することを特徴としている。この範囲のテラヘルツ波は、碍子管１０２をより透過する。そのため、碍子型避雷器１００の内部の吸湿状態の検出精度を向上できる。
【００４６】
本発明の実施の形態における碍子型避雷器１００の吸湿劣化検出方法は、上記碍子型避雷器１００の吸湿検出方法を実施する工程と、検査工程により検査された吸湿状態に基づいて碍子型避雷器１００の劣化を判断する判断工程とを備えている。これにより、碍子型避雷器１００の内部に液体が侵入しているか否かを確認できるので、碍子型避雷器１００の吸湿劣化を検出することができる。
【００４７】
本発明の実施の形態における碍子型避雷器１００の吸湿検出装置１０によれば、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子１０１と、酸化亜鉛素子１０１を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管１０２とを含む碍子型避雷器１００の吸湿検出装置１０であって、碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射する放射装置１１と、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信して、テラヘルツ波の波形を検出する検出装置１２と、波形と正常状態の波形とを比較して分析する分析装置１３とを備えている。放射装置１１により碍子型避雷器１００の外部からテラヘルツ波を放射すると、テラヘルツ波の性質上、碍子管１０２を透過して酸化亜鉛素子１０１の表面で反射する。検出装置１２および分析装置１３により、反射されるテラヘルツ波の波形と、内部に液体を含んでいないときのテラヘルツ波の波形とを比較することによって、碍子型避雷器１００の内部に液体が侵入しているか否かを検出することができる。
【００４８】
上記碍子型避雷器１００の吸湿検出装置１０において好ましくは、放射装置１１は、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下のテラヘルツ波を放射することを特徴としている。この範囲のテラヘルツ波は、碍子管１０２をより透過する。そのため、碍子型避雷器１００の内部の吸湿状態の検出精度を向上できる。
【００４９】
［実施例１］
実施例１では、テラヘルツ波が碍子管を透過することについて確認した。具体的には、碍子管の２箇所について、１ｃｍ×１ｃｍ×２ｍｍのサンプルを準備した。碍子管の表面側には、釉薬が塗布されていた。詳細には、試料Ａが裏面側（釉薬なし）、試料Ｂは表面側（釉薬あり）、試料Ｃが裏面側（釉薬なし）、試料Ｄは表面側（釉薬あり）とした。
【００５０】
そして、試料Ａ〜Ｄについて、異なった周波数のテラヘルツ波を放射して、吸光係数を測定した。吸光係数の測定には、図２に示す装置を作製して、当該装置を用いて行なった。また、放射素子および検出素子は、図３に示すように、低温成長させたＧａＡｓ基板上に、ダイポール型アンテナを構成した素子を用いた。測定結果を図４に示す。なお、図２は、実施例１に用いた装置を示す概略図である。図３は、実施例１に用いた透過型の放射装置および検出装置を示す概略図である。図４は、種々の碍子管にテラヘルツ波を照射したときの吸光係数を示す図である。図４において、横軸は照射したテラヘルツ波の周波数（単位：ＴＨｚ）を示し、縦軸は吸光係数（単位：なし）を示す。
【００５１】
図４に示すように、テラヘルツ波は、碍子管の釉薬の影響を受けずに、碍子管を透過することが確認できた。また、実施例１では、周波数が０．７ＴＨｚ以下のテラヘルツ波の碍子管への透過率が特に良いことが確認できた。
【００５２】
［実施例２］
実施例２では、テラヘルツ波が酸化亜鉛素子を比較的反射するとともに、比較的透過しにくい性質であることについて確認した。
【００５３】
そして、図２に示す装置を作製して、当該装置を用いて透過率の測定を行なった。また、図５に示す装置を作製して、当該装置を用いて反射率の測定を行なった。また、放射素子および検出素子は、図３に示すように、低温成長させたＧａＡｓ基板上に、ダイポール型アンテナを構成した素子を用いた。測定結果を図６に示す。なお、図５は、実施例２に用いた反射型の放射装置および検出装置を示す概略図である。また、図６は、酸化亜鉛素子にテラヘルツ波を照射したときの透過率および反射率を示す図である。図６において、横軸は照射したテラヘルツ波の周波数（単位：ＴＨｚ）を示し、縦軸は透過率および反射率（単位：なし）を示す。
【００５４】
図６に示すように、テラヘルツ波は、酸化亜鉛素子をほとんど透過しないことが確認できた。また、テラヘルツ波の酸化亜鉛素子に対する反射率は高いことがわかった。実施例２では、周波数が０．７ＴＨｚ以下のテラヘルツ波の反射率は、０．４５を超え、特に良いことが確認できた。
【００５５】
［実施例３］
実施例３では、本発明の碍子型避雷器の吸湿検出方法により碍子型避雷器の吸湿状態を検出できることについて確認した。なお、図７は、実施例３で用いた測定装置を示す概略断面図である。図８は、実施例３で用いた碍子を示す上面図である。図９は、酸化亜鉛素子に結露径が１ｍｍとなるように水を結露させたサンプルを測定装置にセットしたときの上面図である。図１０は、酸化亜鉛素子に結露径が０．５ｍｍとなるように水を結露させたサンプルを測定装置にセットしたときの上面図である。
【００５６】
具体的には、図７に示す測定装置２００により測定した。測定装置２００は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍの第１のアクリル板２０１上に２０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍのサンプルの酸化亜鉛素子１０１を配置し、その酸化亜鉛素子１０１の１組の対辺に厚さ１ｍｍの第２のアクリル板２０２を配置し、第２のアクリル板２０２上に１５ｍｍ×１５ｍｍ×２ｍｍの碍子２０３を配置した。なお、碍子２０３は、図８に示す碍子管を構成する碍子を用いた。測定装置２００において、それぞれの部材は両面テープで接続した。
【００５７】
また、サンプルの酸化亜鉛素子１０１は、図９に示すように酸化亜鉛素子の表面に霧吹きで結露径が１ｍｍとなるように水を結露させたサンプルと、図１０に示すように酸化亜鉛素子の表面に霧吹きで結露径が０．５ｍｍとなるように水を結露させたサンプルと、酸化亜鉛素子の表面に水滴が存在しない正常状態のサンプルとをそれぞれ測定装置２００に配置した。
【００５８】
そして、それぞれのサンプルについて、テラヘルツ波を放射して、反射したテラヘルツ波を受信し、波形を検出し、検査をした。なお、放射装置および検出装置は、実施例１と同様のものを用いた。その結果を図１１および図１２に示す。図１１は、照射した時間に対するテラヘルツ波の振幅を示す図である。図１１において、横軸は時間（単位：ｐｓ）を示し、縦軸は振幅（単位：なし）を示す。図１２は、図１１における領域Ｒを拡大した図である。図１２において、横軸は時間（単位：ｐｓ）を示し、縦軸は振幅（単位：なし）を示す。
【００５９】
図１１および図１２に示すように、酸化亜鉛素子の表面側にのみ水滴が結露したサンプルは、正常状態の波形と比較して、表面において波形が変化していた。一方、水滴が結露していない酸化亜鉛素子の裏面側での波形は、正常状態の波形とほぼ同じであった。この結果から、テラヘルツ波を放射することによって、碍子型避雷器の内部に水滴などの液体が存在しているか否かを検出できることが確認できた。
【００６０】
また、結露径が１ｍｍのサンプルは、結露径が０．５ｍｍのサンプルよりも正常状態の波形からのずれが大きかった。この結果から、碍子型避雷器の内部に存在する水滴などの液体の量を検出できることが確認できた。
【００６１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の碍子型避雷器の吸湿検出方法および碍子型避雷器の吸湿検出方法によれば、碍子型避雷器の内部の吸湿状態を検出できるので、発電所や変電所などに設置されている碍子型避雷器の吸湿劣化による事故を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態における碍子型避雷器の吸湿検出装置を示す概略断面図である。
【図２】実施例１に用いた装置を示す概略図である。
【図３】実施例１に用いた透過型の放射装置および検出装置を示す概略図である。
【図４】種々の碍子管にテラヘルツ波を照射したときの吸光係数を示す図である。
【図５】実施例２に用いた反射型の放射装置および検出装置を示す概略図である。
【図６】酸化亜鉛素子にテラヘルツ波を照射したときの透過率および反射率を示す図である。
【図７】実施例３で用いた測定装置を示す概略断面図である。
【図８】実施例３で用いた碍子を示す上面図である。
【図９】酸化亜鉛素子に結露径が１ｍｍとなるように水を結露させたサンプルを測定装置にセットしたときの上面図である。
【図１０】酸化亜鉛素子に結露径が０．５ｍｍとなるように水を結露させたサンプルを測定装置にセットしたときの上面図である。
【図１１】照射した時間に対するテラヘルツ波の振幅を示す図である。
【図１２】図１１における領域Ｒを拡大した図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 吸湿検出装置、１１ 放射装置、１２ 検出装置、１３ 分析装置、１００ 碍子型避雷器、１０１ 酸化亜鉛素子、１０２ 碍子管、１０３ 蓋部、１０４ 底部、１０５ 空間、２００ 測定装置、２０１ 第１のアクリル板、２０２ 第２のアクリル板、２０３ 碍子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は碍子型避雷器の吸湿検出方法、碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法、および碍子型避雷器の吸湿検出装置に関し、たとえばテラヘルツ波を利用した碍子型避雷器の吸湿検出方法、碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法、および碍子型避雷器の吸湿検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所や変電所などに設置される碍子型避雷器は、落雷による雷サージ、開閉器、遮断機などの入り切りによる開閉サージに起因して異常電圧が発生した際に、その周辺設備をサージから保護するものである。
【０００３】
碍子型避雷器は、サージ電圧に対しては低抵抗で、通常の対地電圧に対しては高抵抗を示す非直線性の電流電圧特性を有する酸化亜鉛を主成分とする複数の酸化亜鉛素子を積層し、その積層した酸化亜鉛素子の外周面に弾性を有するポリマー等の絶縁外被体を被着した構造を有する。
【０００４】
このような碍子型避雷器の劣化を判断する方法として、従来、運転中の碍子型避雷器の漏れ電流を測定し、その波形から劣化（異常）の有無を推定する方法がある。漏れ電流の測定により劣化を判断する方法としては、たとえば特開昭６３−２２８０８２号公報（特許文献１）には、避雷器の漏れ電流の抵抗成分を抽出して、正常時の値を比較することにより劣化を診断している酸化亜鉛形避雷器の劣化診断方法が開示されている。
【０００５】
また、水分を測定する方法としては、たとえばマイクロ波を用いた物質の水分測定がある。このような方法として、たとえば特開２００１−１２４７０７号公報（特許文献２）に開示の木材の水分測定方法が開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−２２８０８２号公報
【特許文献２】特開２００１−１２４７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許部文献１に開示の酸化亜鉛形避雷器の劣化診断方法では、漏れ電流を観測することにより、避雷器の酸化亜鉛形素子に何らかの変化を生じていることは確認できるものの、その変化の原因を特定できない。また、上記特許文献２に開示の木材の水分測定方法では、水分の測定は可能であるが、碍子型避雷器のような金属を含む構造物には適用できない。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、碍子型避雷器の内部に水分などの液体が侵入したか否かを検出できる碍子型避雷器の吸湿検出方法、碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法、および碍子型避雷器の吸湿検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者が鋭意研究した結果、碍子型避雷器の内部に水分などの液体を検出する際にテラヘルツ波を用いることを発見した。すなわち、碍子管を比較的透過する一方、内部の酸化亜鉛素子表面で比較的反射するとともに、水分などの液体に対して敏感である性質を有するテラヘルツ波を利用して、碍子型避雷器の内分に侵入する水分などの液体を検出することを見出した。
【０００９】
そこで、本発明の碍子型避雷器の吸湿検出方法は、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子と、酸化亜鉛素子を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管とを含む碍子型避雷器の吸湿検出方法であって、以下の工程を実施する。まず、碍子型避雷器の外表面にテラヘルツ波を放射する放射工程を実施する。そして、酸化亜鉛素子から反射されるテラヘルツ波を受信する受信工程を実施する。そして、テラヘルツ波受信工程で受信されたテラヘルツ波の波形を検出する検出工程を実施する。そして、波形と、正常状態の波形とを比較して分析することによって、内部の吸湿状態を検査する検査工程を実施する。
【００１０】
また、本発明の碍子型避雷器の吸湿検出装置は、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子と、酸化亜鉛素子を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管とを含む碍子型避雷器の吸湿検出装置であって、放射装置と、検出装置と、分析装置とを備えている。放射装置は、碍子型避雷器の外表面にテラヘルツ波を放射する。検出装置は、酸化亜鉛素子から反射されるテラヘルツ波を受信して、テラヘルツ波の波形を検出する。分析装置は、波形と正常状態の波形とを比較して分析する。
【００１１】
本発明の碍子型避雷器の吸湿検出方法および碍子型避雷器の吸湿検出装置によれば、碍子型避雷器の外部からテラヘルツ波を放射すると、碍子管を透過して、酸化亜鉛素子の表面で反射する。反射されるテラヘルツ波の波形と、内部に液体を含んでいない正常状態でのテラヘルツ波の波形とを比較することによって、碍子型避雷器の内部に液体が侵入しているか否かを検出することができる。
【００１２】
上記碍子型避雷器の吸湿検出方法において好ましくは、放射工程では、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下のテラヘルツ波を放射することを特徴としている。
【００１３】
上記碍子型避雷器の吸湿検出装置において好ましくは、放射装置は、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下のテラヘルツ波を放射することを特徴としている。
【００１４】
この範囲のテラヘルツ波は、碍子管をより透過する。そのため、内部の吸湿状態の検出精度を向上できる。
【００１５】
本発明の碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法は、上記碍子型避雷器の吸湿検出方法を実施する工程と、検査工程により検査された吸湿状態に基づいて碍子型避雷器の劣化を判断する判断工程とを備えている。
【００１６】
本発明の碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法によれば、内部に液体が侵入しているか否かを確認できるので、碍子型避雷器の吸湿劣化を検出することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の碍子型避雷器の吸湿検出方法および碍子型避雷器の吸湿検出装置によれば、テラヘルツ波を利用することによって、碍子型避雷器の内部に水分などの液体が侵入したか否かを検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態における碍子型避雷器の吸湿検出装置を示す概略断面図である。図１を参照して、本発明の実施の形態における碍子型避雷器の吸湿検出装置を説明する。図１に示すように、実施の形態における碍子型避雷器１００の吸湿検出装置１０は、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子１０１と、酸化亜鉛素子１０１を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管１０２とを含む碍子型避雷器１００の吸湿検出装置であって、放射装置１１と、検出装置１２と、分析装置１３とを備えている。放射装置１１は、碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射する。検出装置１２は、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信して、テラヘルツ波の波形を検出する。分析装置１３は、波形と正常状態の波形とを比較して分析する。
【００２０】
なお、本明細書において、テラヘルツ（ＴＨｚ）波とは、ミリ波（波長が１０ｍｍ〜１ｍｍ、周波数が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの電磁波）と遠赤外線（波長が４μｍ〜１０００μｍ、周波数が３ＴＨｚ〜３０ＴＨｚの電磁波）との間にあり、周波数が０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚの領域のものを意味する。また、テラヘルツ波は、碍子管１０２を透過し、酸化亜鉛素子１０１には反射するとともに、水分などの液体により敏感に波形を変化させる性質を有している。
【００２１】
具体的には、放射装置１１は、碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射できる装置であれば特に限定されないが、たとえばフェムト秒レーザからのフェムト秒パルス光をテラヘルツエミッタと呼ぶ放射素子に照射すると、テラヘルツ波が放射される。テラヘルツエミッタには、たとえば、低温成長ＧａＡｓ基板上にストリップライン型やダイポール型光伝道アンテナを構成し、端子間に一定電圧を印加して用いる。
【００２２】
また、放射装置１１は、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下のテラヘルツ波を放射する装置であることが好ましい。この範囲の周波数のテラヘルツ波を放射する装置とすることによって、碍子管１０２の透過率がより高いテラヘルツ波を放射できる。
【００２３】
検出装置１２は、放射装置１１から放射され、碍子管１０２を透過して、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信する装置である。かつ、放射装置１１は、受信したテラヘルツ波の波形（たとえば時間分解振幅波形）を検出する。検出装置１２は、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信して、テラヘルツ波の波形を検出できる装置であれば特に限定されないが、たとえばフェムト秒レーザからのフェムト秒パルス光を２つに分け、一方を放射素子に、もう一方を検出素子に照射する。検出素子には、たとえば、低温成長ＧａＡｓ基板上にストリップライン型やダイポール型光伝道アンテナを構成し、端子間に一定電圧を印加して用いる。
【００２４】
碍子型避雷器１００の吸湿検出装置１０は、検出装置１２で検出された波形と正常状態の波形とを比較して分析する分析装置１３をさらに備えていても良い。分析装置１３は、検出装置１２と兼用できる装置であっても良い。
【００２５】
なお、正常波形とは、碍子型避雷器１００の初期状態のときの碍子型避雷器１００にテラヘルツ波を放射装置により放射して検出装置により検出された波形を意味する。
【００２６】
分析装置１３は、たとえば検出装置１２により検出された波形と正常波形とを重ね合わせて、その波形の差がノイズよりも大きい場合に、碍子型避雷器１００の内部が吸湿状態にあることを示す装置である。
【００２７】
また、分析装置１３で碍子型避雷器１００の内部が吸湿状態であることが判明したときに、警報を発する制御装置をさらに備えていることが好ましい。
【００２８】
なお、吸湿状態とは、後述する碍子型避雷器１００の内部において酸化亜鉛素子１０１と碍子管１０２との間の空間１０５に水などの液体が含有されている状態を意味する。
【００２９】
碍子型避雷器１００は、酸化亜鉛素子１０１と、碍子管１０２とを含んでいる。また、碍子型避雷器１００は、磁器碍子型避雷器やポリマー型避雷器など一般公知のものであり、酸化亜鉛素子１０１および碍子管１０２の他に、蓋部１０３や底部１０４などの公知の部材を備えていても良い。また、碍子型避雷器１００は、金属材料からなる部材を含む構造物である。
【００３０】
酸化亜鉛素子１０１は、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる。具体的には、酸化亜鉛素子１０１は、酸化亜鉛の多結晶体の粉末を焼結させてなり、ほぼ１００％の酸化亜鉛からなる。
【００３１】
碍子管１０２は、酸化亜鉛素子１０１と、酸化亜鉛素子１０１を内部に収容し、碍子からなる。碍子とは、電柱やキュービクル（配電ボックス）などに取り付けられる電機絶縁用の陶磁器からなるものを意味する。
【００３２】
碍子型避雷器１００は、酸化亜鉛素子１０１と碍子管１０２との間に空間１０５が設けられている。空間１０５には、たとえば乾燥空気、窒素、または不活性ガスが充填されている。すなわち、正常状態の碍子型避雷器１００の内部は、乾燥状態を保持している。
【００３３】
次に、図１を参照して、本発明の実施の形態における碍子型避雷器１００の吸湿検出方法について説明する。碍子型避雷器１００の吸湿検出方法は、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子１０１と、酸化亜鉛素子１０１を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管１０２とを含む碍子型避雷器１００の吸湿検出方法である。碍子型避雷器１００の吸湿検出方法は、上述した碍子型避雷器１００の吸湿検出装置１０を用いて行なう。
【００３４】
まず、碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射する放射工程を実施する。放射工程では、たとえば碍子型避雷器１００の外部から外表面に向けてテラヘルツ波パルスを放射する。
【００３５】
放射工程では、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下のテラヘルツ波を放射することが好ましい。この範囲のテラヘルツ波を放射することによって、碍子管１０２の透過率の高いテラヘルツ波を放射できる。
【００３６】
放射工程により放射装置１１から放射されたテラヘルツ波は、図１に示す矢印のように、碍子管１０２を透過して、酸化亜鉛素子１０１の表面で反射して、碍子管１０２を透過して碍子型避雷器１００の外部の検出装置１２に到達する。
【００３７】
次に、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信する受信工程を実施する。受信工程では、たとえば碍子型避雷器１００の外部に配置された検出装置１２でテラヘルツ波パルスを受信する。
【００３８】
次に、受信工程で受信されたテラヘルツ波の波形を検出する検出工程を実施する。検出工程では、時間ごとに受信したテラヘルツ波の波形を検出して、時間に対する振幅（時間分解振幅波形）などの波形を検出することができる。
【００３９】
次に、検出工程で検出された波形と、正常状態の波形とを比較して分析することによって、内部の吸湿状態を検査する検査工程を実施する。検査工程では、たとえば、予め、内部に液体が含まれていない状態（正常状態）の碍子型避雷器１００について、上述のように放射工程、受信工程、および検出工程を実施して、正常状態でのテラヘルツ波の波形を測定する。正常状態でのテラヘルツ波の波形は、正常状態で複数回測定したときの平均の波形とする。そして、正常状態の碍子型避雷器１００のテラヘルツ波の波形を測定したときの放射工程、受信工程、および検出工程と同様の条件にして検出されたテラヘルツ波の波形と比較する。比較する方法は任意の方法を採用できるが、たとえば正常状態の波形と測定された波形とを重ね合わせることにより、容易に分析できる。
【００４０】
検査工程では、たとえば正常状態の波形と、測定されたテラヘルツ波の波形とを比較して、振幅などの波形（時間分解振幅波形）の差が生じている場合には、碍子型避雷器１００の内部に水分などの液体が侵入していることが判明する。これにより、碍子型避雷器１００の内部が吸湿しているか否かの吸湿状態を検出することができる。
【００４１】
また、実施の形態における検査工程では、碍子型避雷器１００の内部の吸湿が大きいほど、正常状態の波形と測定されたテラヘルツ波の波形との振幅の差が大きい。また、時間分解振幅波形から、液体が存在する部位を推定できる。そのため、碍子型避雷器１００の内部が吸湿しているか否かのみならず、液体が存在する量や場所などの吸湿状態を検出することもできる。
【００４２】
次に、図１を参照して、実施の形態における碍子型避雷器１００の吸湿劣化検出方法について説明する。碍子型避雷器１００の吸湿劣化検出方法は、上述した碍子型避雷器の吸湿検出方法を実施する工程を実施した後に、検査工程により検査された吸湿状態に基づいて碍子型避雷器の劣化を判断する判断工程を実施する。
【００４３】
判断工程では、たとえば、検査工程で検出された碍子型避雷器１００の内部が吸湿していたときに、碍子型避雷器１００の劣化があったと判断する。なお、判断工程は、適切な任意の吸湿状態に基づいて碍子型避雷器１００の劣化があったと判断して良い。
【００４４】
以上説明したように、実施の形態における碍子型避雷器１００の吸湿検出方法によれば、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子１０１と、酸化亜鉛素子１０１を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管１０２とを含む碍子型避雷器１００の吸湿検出方法であって、碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射する放射工程と、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信する受信工程と、テラヘルツ波受信工程で受信されたテラヘルツ波の波形を検出する検出工程と、検出工程で検出された波形と、正常状態の波形とを比較して分析することによって、内部の吸湿状態を検査する検査工程とを備えている。本願発明者が鋭意研究した結果、碍子型避雷器１００の内部に水分などの液体が侵入しているか否かを検出する際にテラヘルツ波を用いることを発見した。すなわち、碍子管１０２を比較的透過する一方、内部の酸化亜鉛素子１０１表面で比較的反射するとともに、水分などの液体に対して敏感である性質を有するテラヘルツ波を利用して、碍子型避雷器１００の内部に侵入する水分などの液体を検出できることを見出した。そのため、放射工程により碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射すると、碍子管１０２を透過して、酸化亜鉛素子１０１の表面で反射する。検出工程により、反射されるテラヘルツ波の波形と、内部に液体を含んでいないときのテラヘルツ波の波形とを比較することによって、碍子型避雷器１００の内部に液体が侵入しているか否かを検出することができる。すなわち、碍子型避雷器１００の吸湿検出方法によれば、碍子型避雷器１００の異常を診断できるだけでなく、碍子型避雷器１００に異常をもたらす原因が内部への水分侵入であることを特定できる。
【００４５】
上記碍子型避雷器の吸湿検出方法において好ましくは、放射工程では、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下のテラヘルツ波を放射することを特徴としている。この範囲のテラヘルツ波は、碍子管１０２をより透過する。そのため、碍子型避雷器１００の内部の吸湿状態の検出精度を向上できる。
【００４６】
本発明の実施の形態における碍子型避雷器１００の吸湿劣化検出方法は、上記碍子型避雷器１００の吸湿検出方法を実施する工程と、検査工程により検査された吸湿状態に基づいて碍子型避雷器１００の劣化を判断する判断工程とを備えている。これにより、碍子型避雷器１００の内部に液体が侵入しているか否かを確認できるので、碍子型避雷器１００の吸湿劣化を検出することができる。
【００４７】
本発明の実施の形態における碍子型避雷器１００の吸湿検出装置１０によれば、酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子１０１と、酸化亜鉛素子１０１を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管１０２とを含む碍子型避雷器１００の吸湿検出装置１０であって、碍子型避雷器１００の外表面にテラヘルツ波を放射する放射装置１１と、酸化亜鉛素子１０１から反射されるテラヘルツ波を受信して、テラヘルツ波の波形を検出する検出装置１２と、波形と正常状態の波形とを比較して分析する分析装置１３とを備えている。放射装置１１により碍子型避雷器１００の外部からテラヘルツ波を放射すると、テラヘルツ波の性質上、碍子管１０２を透過して酸化亜鉛素子１０１の表面で反射する。検出装置１２および分析装置１３により、反射されるテラヘルツ波の波形と、内部に液体を含んでいないときのテラヘルツ波の波形とを比較することによって、碍子型避雷器１００の内部に液体が侵入しているか否かを検出することができる。
【００４８】
上記碍子型避雷器１００の吸湿検出装置１０において好ましくは、放射装置１１は、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下のテラヘルツ波を放射することを特徴としている。この範囲のテラヘルツ波は、碍子管１０２をより透過する。そのため、碍子型避雷器１００の内部の吸湿状態の検出精度を向上できる。
【００４９】
［実施例１］
実施例１では、テラヘルツ波が碍子管を透過することについて確認した。具体的には、碍子管の２箇所について、１ｃｍ×１ｃｍ×２ｍｍのサンプルを準備した。碍子管の表面側には、釉薬が塗布されていた。詳細には、試料Ａが裏面側（釉薬なし）、試料Ｂは表面側（釉薬あり）、試料Ｃが裏面側（釉薬なし）、試料Ｄは表面側（釉薬あり）とした。
【００５０】
そして、試料Ａ〜Ｄについて、異なった周波数のテラヘルツ波を放射して、吸光係数を測定した。吸光係数の測定には、図２に示す装置を作製して、当該装置を用いて行なった。また、放射素子および検出素子は、図３に示すように、低温成長させたＧａＡｓ基板上に、ダイポール型アンテナを構成した素子を用いた。測定結果を図４に示す。なお、図２は、実施例１に用いた装置を示す概略図である。図３は、実施例１に用いた透過型の放射装置および検出装置を示す概略図である。図４は、種々の碍子管にテラヘルツ波を照射したときの吸光係数を示す図である。図４において、横軸は照射したテラヘルツ波の周波数（単位：ＴＨｚ）を示し、縦軸は吸光係数（単位：なし）を示す。
【００５１】
図４に示すように、テラヘルツ波は、碍子管の釉薬の影響を受けずに、碍子管を透過することが確認できた。また、実施例１では、周波数が０．７ＴＨｚ以下のテラヘルツ波の碍子管への透過率が特に良いことが確認できた。
【００５２】
［実施例２］
実施例２では、テラヘルツ波が酸化亜鉛素子を比較的反射するとともに、比較的透過しにくい性質であることについて確認した。
【００５３】
そして、図２に示す装置を作製して、当該装置を用いて透過率の測定を行なった。また、図５に示す装置を作製して、当該装置を用いて反射率の測定を行なった。また、放射素子および検出素子は、図３に示すように、低温成長させたＧａＡｓ基板上に、ダイポール型アンテナを構成した素子を用いた。測定結果を図６に示す。なお、図５は、実施例２に用いた反射型の放射装置および検出装置を示す概略図である。また、図６は、酸化亜鉛素子にテラヘルツ波を照射したときの透過率および反射率を示す図である。図６において、横軸は照射したテラヘルツ波の周波数（単位：ＴＨｚ）を示し、縦軸は透過率および反射率（単位：なし）を示す。
【００５４】
図６に示すように、テラヘルツ波は、酸化亜鉛素子をほとんど透過しないことが確認できた。また、テラヘルツ波の酸化亜鉛素子に対する反射率は高いことがわかった。実施例２では、周波数が０．７ＴＨｚ以下のテラヘルツ波の反射率は、０．４５を超え、特に良いことが確認できた。
【００５５】
［実施例３］
実施例３では、本発明の碍子型避雷器の吸湿検出方法により碍子型避雷器の吸湿状態を検出できることについて確認した。なお、図７は、実施例３で用いた測定装置を示す概略断面図である。図８は、実施例３で用いた碍子を示す上面図である。図９は、酸化亜鉛素子に結露径が１ｍｍとなるように水を結露させたサンプルを測定装置にセットしたときの上面図である。図１０は、酸化亜鉛素子に結露径が０．５ｍｍとなるように水を結露させたサンプルを測定装置にセットしたときの上面図である。
【００５６】
具体的には、図７に示す測定装置２００により測定した。測定装置２００は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍの第１のアクリル板２０１上に２０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍのサンプルの酸化亜鉛素子１０１を配置し、その酸化亜鉛素子１０１の１組の対辺に厚さ１ｍｍの第２のアクリル板２０２を配置し、第２のアクリル板２０２上に１５ｍｍ×１５ｍｍ×２ｍｍの碍子２０３を配置した。なお、碍子２０３は、図８に示す碍子管を構成する碍子を用いた。測定装置２００において、それぞれの部材は両面テープで接続した。
【００５７】
また、サンプルの酸化亜鉛素子１０１は、図９に示すように酸化亜鉛素子の表面に霧吹きで結露径が１ｍｍとなるように水を結露させたサンプルと、図１０に示すように酸化亜鉛素子の表面に霧吹きで結露径が０．５ｍｍとなるように水を結露させたサンプルと、酸化亜鉛素子の表面に水滴が存在しない正常状態のサンプルとをそれぞれ測定装置２００に配置した。
【００５８】
そして、それぞれのサンプルについて、テラヘルツ波を放射して、反射したテラヘルツ波を受信し、波形を検出し、検査をした。なお、放射装置および検出装置は、実施例１と同様のものを用いた。その結果を図１１および図１２に示す。図１１は、照射した時間に対するテラヘルツ波の振幅を示す図である。図１１において、横軸は時間（単位：ｐｓ）を示し、縦軸は振幅（単位：なし）を示す。図１２は、図１１における領域Ｒを拡大した図である。図１２において、横軸は時間（単位：ｐｓ）を示し、縦軸は振幅（単位：なし）を示す。
【００５９】
図１１および図１２に示すように、酸化亜鉛素子の表面側にのみ水滴が結露したサンプルは、正常状態の波形と比較して、表面において波形が変化していた。一方、水滴が結露していない酸化亜鉛素子の裏面側での波形は、正常状態の波形とほぼ同じであった。この結果から、テラヘルツ波を放射することによって、碍子型避雷器の内部に水滴などの液体が存在しているか否かを検出できることが確認できた。
【００６０】
また、結露径が１ｍｍのサンプルは、結露径が０．５ｍｍのサンプルよりも正常状態の波形からのずれが大きかった。この結果から、碍子型避雷器の内部に存在する水滴などの液体の量を検出できることが確認できた。
【００６１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の碍子型避雷器の吸湿検出方法および碍子型避雷器の吸湿検出方法によれば、碍子型避雷器の内部の吸湿状態を検出できるので、発電所や変電所などに設置されている碍子型避雷器の吸湿劣化による事故を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態における碍子型避雷器の吸湿検出装置を示す概略断面図である。
【図２】実施例１に用いた装置を示す概略図である。
【図３】実施例１に用いた透過型の放射装置および検出装置を示す概略図である。
【図４】種々の碍子管にテラヘルツ波を照射したときの吸光係数を示す図である。
【図５】実施例２に用いた反射型の放射装置および検出装置を示す概略図である。
【図６】酸化亜鉛素子にテラヘルツ波を照射したときの透過率および反射率を示す図である。
【図７】実施例３で用いた測定装置を示す概略断面図である。
【図８】実施例３で用いた碍子を示す上面図である。
【図９】酸化亜鉛素子に結露径が１ｍｍとなるように水を結露させたサンプルを測定装置にセットしたときの上面図である。
【図１０】酸化亜鉛素子に結露径が０．５ｍｍとなるように水を結露させたサンプルを測定装置にセットしたときの上面図である。
【図１１】照射した時間に対するテラヘルツ波の振幅を示す図である。
【図１２】図１１における領域Ｒを拡大した図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 吸湿検出装置、１１ 放射装置、１２ 検出装置、１３ 分析装置、１００ 碍子型避雷器、１０１ 酸化亜鉛素子、１０２ 碍子管、１０３ 蓋部、１０４ 底部、１０５ 空間、２００ 測定装置、２０１ 第１のアクリル板、２０２ 第２のアクリル板、２０３ 碍子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子と、前記酸化亜鉛素子を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管とを含む碍子型避雷器の吸湿検出方法であって、
前記碍子型避雷器の外表面にテラヘルツ波を放射する放射工程と、
前記酸化亜鉛素子から反射される前記テラヘルツ波を受信する受信工程と、
前記受信工程で受信された前記テラヘルツ波の波形を検出する検出工程と、
前記波形と、正常状態の波形とを比較して分析することによって、内部の吸湿状態を検査する検査工程とを備える、碍子型避雷器の吸湿検出方法。
【請求項２】
前記放射工程では、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下の前記テラヘルツ波を放射することを特徴とする、請求項１に記載の碍子型避雷器の吸湿検出方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の碍子型避雷器の吸湿検出方法を実施する工程と、
前記検査工程により検査された前記吸湿状態に基づいて前記碍子型避雷器の劣化を判断する判断工程とを備える、碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法。
【請求項４】
酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子と、前記酸化亜鉛素子を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管とを含む碍子型避雷器の吸湿検出装置であって、
前記碍子型避雷器の外表面にテラヘルツ波を放射する放射装置と、
前記酸化亜鉛素子から反射される前記テラヘルツ波を受信して、前記テラヘルツ波の波形を検出する検出装置と、
前記波形と正常状態の波形とを比較して分析する分析装置とを備える、碍子型避雷器の吸湿検出装置。
【請求項５】
前記放射装置は、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下の前記テラヘルツ波を放射することを特徴とする、請求項４に記載の碍子型避雷器の吸湿検出装置。
【請求項１】
酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子と、前記酸化亜鉛素子を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管とを含む碍子型避雷器の吸湿検出方法であって、
前記碍子型避雷器の外表面にテラヘルツ波を放射する放射工程と、
前記酸化亜鉛素子から反射される前記テラヘルツ波を受信する受信工程と、
前記受信工程で受信された前記テラヘルツ波の波形を検出する検出工程と、
前記波形と、正常状態の波形とを比較して分析することによって、内部の吸湿状態を検査する検査工程とを備える、碍子型避雷器の吸湿検出方法。
【請求項２】
前記放射工程では、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下の前記テラヘルツ波を放射することを特徴とする、請求項１に記載の碍子型避雷器の吸湿検出方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の碍子型避雷器の吸湿検出方法を実施する工程と、
前記検査工程により検査された前記吸湿状態に基づいて前記碍子型避雷器の劣化を判断する判断工程とを備える、碍子型避雷器の吸湿劣化検出方法。
【請求項４】
酸化亜鉛を主成分とし残部が不可避的不純物からなる酸化亜鉛素子と、前記酸化亜鉛素子を内部に収容するとともに碍子からなる碍子管とを含む碍子型避雷器の吸湿検出装置であって、
前記碍子型避雷器の外表面にテラヘルツ波を放射する放射装置と、
前記酸化亜鉛素子から反射される前記テラヘルツ波を受信して、前記テラヘルツ波の波形を検出する検出装置と、
前記波形と正常状態の波形とを比較して分析する分析装置とを備える、碍子型避雷器の吸湿検出装置。
【請求項５】
前記放射装置は、０．１テラヘルツ以上０．７テラヘルツ以下の前記テラヘルツ波を放射することを特徴とする、請求項４に記載の碍子型避雷器の吸湿検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図１２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図１２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２４９５２５（Ｐ２００８−２４９５２５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９２０２４（Ｐ２００７−９２０２４）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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