電力開閉装置およびその診断方法
【課題】電力開閉装置フランジ部の緩み診断を、電力開閉装置の運転状態において実現する。
【解決手段】固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、操作器と遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置において、電力開閉装置に取り付けられた加速度センサと、加速度センサからの信号の増幅器と、増幅器出力を入力とする監視装置とを備え、監視装置は電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、フランジのボルト締結部の緩み診断を行なう。
【解決手段】固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、操作器と遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置において、電力開閉装置に取り付けられた加速度センサと、加速度センサからの信号の増幅器と、増幅器出力を入力とする監視装置とを備え、監視装置は電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、フランジのボルト締結部の緩み診断を行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力開閉装置およびその診断方法に係り、特に、フランジボルトにより封止したタンク内に電力開閉部分を収納する電力開閉装置のフランジにおけるボルト緩みを診断することに関する。
【背景技術】
【０００２】
変電所や開閉所には、遮断器、開閉器、接地開閉器などの電力開閉装置が設置されている。これらの多くはフランジボルトにより封止したタンク内に電力開閉部分を収納し、タンク外部からの操作により電力開閉部分の開閉が行なわれる。タンク内には電力開閉部分での接点開放の際のアークを消弧するために、適宜空気、ガス、油などが充填されあるいは真空とされている。
【０００３】
これらの電力開閉装置の一例としてガス遮断器は、タンク内に高圧の絶縁ガスを充填して電力回路の開閉を行なうものであり、タンク外部に設けられたばねを駆動源とする操作回路により開閉操作が実行される。また、タンクは高圧の絶縁ガスが外部に漏洩しないように、フランジボルトにより封止されている。
【０００４】
係る電力開閉装置の一例として、駆動源にばねを用いるガス遮断器が、例えば、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載のガス遮断器では、絶縁性のガスが封入された遮断部タンクが水平方向に配置されていると共に、この遮断部タンクの下方に操作箱が取り付けられており、この操作箱内に操作器が収納されている。また、遮断部タンクに隣接して機構部のブラケットが取り付けられている。
【０００５】
ガス遮断器は、電力系統に落雷などで異常電流が流れた際に、速やかに電流を遮断して変圧器などの機器を保護すると共に、異常電流消去後には接触子を投入することにより通電を再開する。
【０００６】
一般的に、ガス遮断器の機構部のブラケットは遮断部タンクとボルトで締結されている。遮断器の動作時にはボルトにも繰り返し衝撃力が作用するので、ボルト締結の緩みが発生する可能性がある。この機構部ブラケットのボルトが緩むと遮断部タンク内の絶縁性のガスが外部に漏洩する恐れがある。
【０００７】
そこで、ガス遮断器のボルト締結部の緩みを診断する方法および装置が特許文献２に記載されている。この特許文献２及び特許文献３に記載のボルト緩み診断方法は、ガス遮断器の定期点検において、遮断器のケーシングを加振し、ボルト締結部の振動を検出して共振周波数を求めて、ボルト緩みが無い時の共振周波数との差を演算して、この差が予め規定された値を超えた場合にボルト締結部の緩みありと診断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−８７８３６号公報
【特許文献２】特開２００２−３６７４９２号公報
【特許文献３】特開平１１−３３２０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般的に、タンク内に電力開閉部分を収納する電力開閉装置の定期点検毎にボルト締結部の緩み確認もしくは増し締めなどの作業が行われる。
【００１０】
上記特許文献１に示すガス遮断器では、定期点検において、トルクレンチやボルト軸力検出装置などを用いて遮断部タンクを密封するフランジにおけるボルト締結の緩みを１本ずつ確認していた。
【００１１】
しかるに、ガス遮断器の運転中には超高電圧が供給されているため、ボルト締結部の点検、確認作業が不可能である。万一、遮断器の運転中にボルト締結部の緩みが生じた場合には、遮断部タンクとフランジとの密閉性が悪化し、最悪の場合には遮断部タンクとフランジとの間隙から絶縁性ガスが大気中に漏洩する可能性があった。上記に示したように、ガス遮断器にはフランジ以外にもボルト締結箇所が多数有り、何れの箇所の緩みも部品破損などの事故に繋がる可能性があった。
【００１２】
特許文献２及び特許文献３に示すボルト締結の緩み診断方法を適用すると、定期点検時の作業時間を短縮可能となるが、特許文献１に示した課題と同様に、ガス遮断器の運転中の遮断部タンクとフランジとのボルト締結部の緩みを予測しあるいは検出することは不可能であった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を達成するために、固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、操作器と遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置において、電力開閉装置に取り付けられた加速度センサと、加速度センサからの信号の増幅器と、増幅器出力を入力とする監視装置とを備え、監視装置は前記電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、フランジのボルト締結部の緩み診断を行なう。
【００１４】
また本発明は、上記課題を達成するために、固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、操作器と遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置において、電力開閉装置に取り付けられた複数の加速度センサと、加速度センサからの信号の増幅器と、増幅器出力を入力とする監視装置とを備え、監視装置は、電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、加速度センサの周波数応答関数を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた加速度センサの周波数応答関数を基準とし、その相違に応じて、フランジのボルト締結部の緩みを診断する第１の手段と、電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、リンク機構部の可動部異常を判断する第２の手段とを備え、第１の手段の加速度センサは遮断部タンクのフランジに取り付けられ、第２の手段の加速度センサはリンク機構部に取り付けられたものとすると共に、第２の手段での異常判定時に第１の手段の緩み診断を無効とする。
【００１５】
また、第１の手段の加速度センサを前記フランジのボルト締結部の大気中に設け、かつ加速度の感度方向を前記可動接触子の開閉操作方向と同一方向とするのがよい。
【００１６】
また、第１の手段の加速度センサをフランジ部分のボルト軸直角方向の外力が大きいボルト締結部の近傍に配置するのがよい。
【００１７】
また本発明は、上記課題を達成するために、固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、操作器と遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置の緩み診断方法において、電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、電力開閉装置の遮断部タンクのフランジに取り付けた第１の加速度センサの周波数応答関数を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた第１の加速度センサの周波数応答関数を基準とし、その相違に応じて、フランジのボルト締結部の緩みを診断し、電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、電力開閉装置のリンク機構部に取り付けられた第２の加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた第２の加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、リンク機構部の可動部異常と判断し、リンク機構部の可動部異常判定時に、フランジのボルト締結部の緩み診断を無効とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の本発明によれば、電力開閉装置の接点動作の都度緩み診断を行なうので、遮断部タンクフランジのボルト締結部の緩みをガス遮断器の運転中に予測可能となり、ガス遮断器の信頼性を向上させることができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の本発明によれば、遮断部タンクフランジおよびリンク機構部のリンクに加速度センサを取り付けることで、遮断部タンクフランジのボルト締結部の緩みと、リンク機構部のガタによる振動とを区別して診断することができる。
【００２０】
また、請求項３、請求項４に記載の本発明によれば、検出感度を高くすることができる。
【００２１】
また、請求項５に記載の本発明によれば、リンク機構部のガタによる振動のときに、遮断部タンクフランジのボルト締結部の緩みと診断することを阻止するので、高精度な判断を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例を示す構成図。
【図２】ガス遮断器の全体構成を示す斜視図。
【図３】ガス遮断器の投入状態を説明する図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４】ガス遮断器の開放状態を説明する図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図６】本発明の緩み診断のフローチャートを示す図。
【図７】出力リンクの加速度波形の一例を示す図。
【図８】タンクフランジの加速度波形の一例を示す図。
【図９】周波数応答関数の一例を示す図。
【図１０】本発明の適用可能な電力開閉装置のほかの一例として断路器を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明による電力開閉装置の一実施の形態を、図に基づいて説明する。なお、電力開閉装置としては種々のものがあるが、ここでは代表的な電力開閉装置として遮断器、断路器に対して本発明を適用することについて説明する。まず、遮断器として最も適用範囲の多いガス遮断器について説明する。
【実施例】
【００２４】
図２に、典型的なガス遮断器の全体構成を示す。ガス遮断器２は、横置き設置された遮断部タンク７と、リンク機構部８と、操作器９とを有する。遮断タンク７は円筒形の容器であり、架台１０によって支持されている。遮断部タンク７内には絶縁性のガス、例えば六弗化硫黄ガスが規定の圧力で封入されている。操作器９上には、遮断ばねケース３４と投入ばねケース３５が設けられている。後で詳細に説明するが、遮断ばねケース３４内のばねが作動したときに遮断タンク７内の接点が閉状態から開状態に移り、投入ばねケース３５内のばねが作動したときに遮断タンク７内の接点が開状態から閉状態に移る。
【００２５】
図２のＡ−Ａ断面（ガス遮断器の縦断面）を図３と図４に示す。図３は遮断器の閉状態、図４は遮断器の開状態をそれぞれ示している。これらの図では、図示を略したブッシングや導体を介して変電所内の高圧電源から遮断タンク７内の固定接触子１１と可動接触子１２とで構成された遮断部に通電される。また、可動接触子１２は、固定接触子１１と接触する反対端で絶縁ロッド１３と回転自在に接続されている。遮断部接点の投入状態（図３）において、落雷等で系統に異常な電流が流れると、ガス遮断器２に遮断指令が入力され、固定接触子１１から可動接触子１２を引離して電流を遮断する（図４）。
【００２６】
このガス遮断器２の開閉状態は、先に述べた操作器９上の、遮断ばねケース３４と投入ばねケース３５内のばねの動きが、操作器９あるいはリンク機構８を介して絶縁ロッド１３に伝達され、可動接触子１２の移動となって実現されている。このため、まずこのリンク関連の動きについて、駆動源であるばねケース３４、３５から操作端である遮断部（可動接触子１２）に至る流れに沿って説明する。なお、特に必要がない限り図３を参照して説明を行う事とする。
【００２７】
まず、駆動源であるばねケース３４、３５は操作器９の上部に設置されている。操作器９は、固定板３２でリンク機構部８の端板１７に固定されている。そして、この固定板３２に支持された筐体３３に対して、円筒状の遮断ばねケース３４と円筒状の投入ばねケース３５とが鉛直方向に配置されている。図３において、遮断ばねケース３４内と投入ばねケース３５内に夫々収納された遮断ばね３６と投入ばね３７は共に圧縮状態である。
【００２８】
遮断ばねケース３４内の遮断ばね３６は、一端が筐体３３に支持され、他端がばね受３８で支持されている。ばね受３８には遮断ばねリンク３９の一端が接続されている。遮断ばねリンク３９の他端は第４のレバー４０の一端に連結されている。第４のレバー４０の中間部は筐体３３に軸支された第２の回転軸４１に固定されており、同軸上には第５のレバー３１の一端が固定されている。そして、第５のレバー３１の他端に、出力リンク３０の他端が連結されている。
【００２９】
投入ばねケース３５内の投入ばね３７は、一端が筐体３３に支持され、他端がばね受４２で支持されている。ばね受４２には投入ばねリンク４３の一端が接続されている。投入ばねリンク４３の他端には筐体３３に軸支された第３の回転軸４４に固定された投入カム４５が連結されている。
【００３０】
なお、操作器９には、これら以外にも例えば、投入ばねが放勢された後の投入ばね３７を圧縮するため、歯車列や電動機、補助開閉器、遮断部接点の入切表示器などが装備されているがここでの図示は省略する。
【００３１】
リンク機構部８は、遮断部タンク７の可動接触子１２側、絶縁操作ロッド１３側において、遮断部タンク７とボルト締結されている。即ち、接合面５５において、遮断部タンク７の内側フランジ７ａと機構部８に設けられたタンクフランジ５１とがボルト５２で締結されている。またタンクフランジ５１と、タンクフランジ５１に固定された上板１５と下板１６と、端板１７でリンク機構部８の外枠を構成する。なお、あとで図５を参照して詳細に説明するが、絶縁操作ロッド１３はタンクフランジ５１を貫通して設けられている。
【００３２】
リンク機構部８内には、リンク機構部８の外枠に固定された第１の回転軸２０と、第１のレバー２２と、第２のレバー２３を備える。これらのレバー２２、２３の一端は第１の回転軸２０に回転自在に固定されており、第１のレバー２２の他端は絶縁操作ロッド１３に連結されている。また、第２のレバー２３の他端には出力リンク３０の一端が連結されていて、その他端は操作器９の第５のレバー３１の一端に連結されている。
【００３３】
図５は、図２のＢ−Ｂ断面を示す図であり、この図で遮断部タンク７と、リンク機構８の接続部分の構成を説明する。まず、遮断部タンク７のリンク機構８側の端面にはタンクフランジ５１がボルト５２により取り付けられている。なお、図５では、タンクフランジ５１の円周上の約４５゜毎にボルト５２を８本配置しているが、８本以上であっても良い。
【００３４】
リンク機構部８には、固定部材として、タンクフランジ５１、一対の隔壁１４Ａ、１４Ｂ、上板１５および下板１６、操作器側のフランジ１７（図５では図示していない）がある。そして、これらの固定部材で囲まれたガス空間１８には遮断部タンク７と同一圧力の絶縁性ガスが封入されている。第１の回転軸２０は、隔壁１４Ａ、１４Ｂを貫通して、軸受け１９Ａ、１９Ｂで回転自在に支持されるとともに、ガス空間１８に設けられた第１のレバー２２に嵌合されている。なお、ガス空間１８の気密を確保するため、隔壁１４Ａ、１４ＢにＯリング２１Ａ、２１Ｂが設けられている。
【００３５】
またリンク機構部８内には、第１の回転軸２０の隔壁１４Ａ、１４Ｂから外側に貫通した一方側には第２のレバー２３が、他方側には第３のレバー２４が夫々固定されている。第３のレバー２４の他端にはリンク２５の一端が回動自在に連結されており、リンク２５の他端は緩衝装置２６のピストンロッド２７に連結されている。そして、ピストンロッド２７の先端のピストン２８がシリンダ２９で摺動するように構成されている。緩衝装置２６のシリンダ２９内には非圧縮性流体、例えば油が封入されている。一方、図３に示すように、第２のレバー２３の他端には出力リンク３０の一端が連結されていて、その他端は操作器９の第５のレバー３１の一端に連結されている。
【００３６】
以上のように構成されたガス遮断器は、以下のように動作する。初めに、図３に示す遮断部接点の投入状態から遮断状態へ移行する動作について述べる。図３において、ガス遮断器２に遮断指令が入力されると、ガス遮断器２は遮断動作を開始する。
【００３７】
即ち、図示を略した制御機構を作動させて、遮断ばねケース３４内の圧縮状態にある遮断ばね３６の規制を解き、遮断ばね３６を放勢させる。遮断ばね３６の放勢により、遮断ばねリンク３９を介して第４のレバー４０が反時計回りに回動する。そして、第２の回転軸４１を介して第５のレバー３１を反時計回りに回動させる。これにより、出力リンク３０が水平右方向に移動する。
【００３８】
すると、リンク機構部８の第２のレバー２３が反時計回りに回動する。これにより、第１の回転軸２０も反時計回りに回動し、これに固定された第１のレバー２２も反時計回りに回動する。このとき、遮断部タンク７内の可動部では、第１のレバー２２の回動に伴い、絶縁ロッド１３が図３の左方向に駆動され、遮断部接点の可動接触子１２を水平左方向に移動させて固定接触子１１から開離させる。なお、遮断ばね３６が放勢しきると、接点の遮断動作が終了し、図３に示すように、第４のレバー４０の他端が投入カム４５の外周面にほぼ当接して止まる。
この遮断後の状態が、図４の各機構の位置関係で表されている。
【００３９】
またこのときに、図５においては、回転軸２０に嵌合されている第３のレバー２４も同方向に回動することになる。第３のレバー２４はリンク２５を下方向に移動させ、これに伴いピストンロッド２７も下方向に移動する。これにより、ピストン２８がシリンダ２９内の油を圧縮して緩衝力を発生させる。
【００４０】
続いて、図４に示す遮断部接点の遮断状態から図３に示す投入状態に移る動作を以下に説明する。図４に示した遮断状態において、ガス遮断器２に投入指令が入力されると、図示を略した制御機構が動作して、投入ばねケース３５内の圧縮状態にある投入ばね３７の規制を解き、投入ばね３７を放勢させる。
【００４１】
これにより投入ばねリンク４３を介して投入カム４５、第３の回転軸４４が反時計回りに回動する。カム４５の回動に伴い、カム４５の外周面が第４のレバー４０を押圧して第４のレバー４０を時計回りに回動させる。これにより遮断ばねリンク３９、遮断ばね受３８を介して遮断ばね３６を圧縮させる。
【００４２】
同時に、第４のレバー４０の回動に伴い、第５のレバー３１を介して出力リンク３０が図４において水平左方向に移動する。これによりリンク機構部８の第２のレバー２３、第１の回転軸２０が時計回りに回動する。第１の回転軸２０の回動に伴い、第１のレバー２２が時計回りに回動し、絶縁ロッド１３を右方向に移動する。その結果、絶縁操作ロッド１３に連結された可動接触子１２が水平右方向に移動して固定接触子１１に接触し、遮断部接点が投入される。
【００４３】
なお、その後、図示を略した電動機と歯車列により放勢した投入ばね３７を圧縮して、図１に示す遮断部接点の投入状態で投入ばね３７と遮断ばね３６が共に圧縮状態に戻る。最終的にこのような形で投入状態となった各部の位置関係は図３で表されている。
【００４４】
本発明で対象とする遮断器は、以上のように構成され、遮断動作時には、遮断ばねケース３４内の遮断ばね３６の遮断ばね力及び緩衝装置２６での制動力が鉛直方向に作用する。
【００４５】
また同様に、投入動作においても、リンク機構部８に設けた緩衝装置２６により緩衝力が発生する。即ち、図５において第１の回転軸２０の回動に伴い、第３のレバー２４も回動し、リンク２５、ピストンロッド２７を介して緩衝装置２６のピストン２８がシリンダ２９の内部を移動して油の抵抗を受け緩衝力を発生する。
【００４６】
このように遮断器の開放、投入動作時には、タンクフランジ５１を締結するボルト５２に、ボルトの軸方向および軸直角方向に外力が作用する。一般的に、ボルト締結部に軸直角方向の外力が繰り返し作用すると接合面で滑りが発生し、次にボルトの座面でもすべりが発生し、ボルトが戻り回転して緩みが生じる可能性がある。特にガス遮断器では衝撃的な荷重が作用することから、タンクフランジのボルト緩みが生じやすくなる恐れがある。これに対しては、フランジ付き六角ボルトを使用して座面の摩擦抵抗を増加させるなどの緩み止め対策がなされている。
【００４７】
このことから、遮断器においては、タンクフランジ５１のボルト締結部の緩み診断が不可欠である。特に緩み診断を行なうに当っては、実際に緩んでしまってから緩みを検出するのではなく、極力早い時点での検出を行なうことが必要である。そのためには遮断器に通電していない定期点検の機会に診断を行なうのではなく、供用期間中に診断を行なえるようにすることが重要である。
【００４８】
本発明では、以上の観点から遮断器の投入、開放の操作時点で診断を行なう。つまり、投入ばね、遮断ばねの作動の都度、診断を行なうこととし、そのために例えば遮断部に至るまでのリンク機構の一部にセンサを設置する。特にこの設置位置は、ガス充填空間ではなく、大気に開放された部位を選択して行なう。これは例えば、大気中に出ているリンク部分である。また投入ばね、遮断ばねによる衝撃を直接受けるフランジに取り付けるのが良い。図３あるいは、図４において、５３は出力リンク３０に設置した加速度センサであり、５４はタンクフランジ５１に設置した加速度センサである。
【００４９】
次に、本発明のタンクフランジ５１のボルト締結部の緩み診断方法について説明する。図１に遮断器の一部を拡大してボルト締結部の緩み診断に使用する機材を示す。出力リンク３０の端部とタンクフランジ５１の外面に加速度センサ５３、５４が取り付けられている。
【００５０】
タンクフランジ５１に取り付ける加速度センサ５４は、複数個をそれぞれ別個のボルト締結部の近傍に配設させても良い。また、出力リンク３０、タンクフランジ５１にはこれらの加速度センサを接続するための取り付け孔を設けておくと、遮断器据付時後に診断装置を追加設置するのが容易である。
【００５１】
また、図１に示すように、加速度センサ５３、５４の感度方向は可動接触子１２の動作方向と同一とする。これにより、出力リンク３０に接続する加速度センサ５３で測定された加速度の時刻歴データを積分することにより、出力リンクの速度、ストローク特性も得ることができ、ストローク監視装置としての別なセンサの設置を省略可能となる。
【００５２】
加速度センサ５３、５４は、配線５３ｂ、５４ｂを介してアンプ５６に接続される。また、アンプ５６からの電圧出力がＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）アナライザ５７に入力される。このＦＦＴアナライザ５７では、出力リンク３０、タンクフランジ５１の夫々の加速度の時刻歴波形および周波数分析ならびに２チャンネル間の周波数応答関数の表示機能を有するものが良い。また、ＦＦＴアナライザ５７は監視装置５８に接続されている。このように、監視装置５８は加速度と周波数分析されたＦＦＴアナライザ５７出力とを入力し、監視を行なう。
【００５３】
次に、図６を用いてタンクフランジ５１のボルト緩み診断フローについて説明する。本発明の緩み診断装置は、加速度センサ５３、５４、アンプ５６、ＦＦＴアナライザ５７、監視装置５８から成り、図６のステップＳ１００では、加速度センサを取り付ける。取り付け手段を準備することにより、既設のガス遮断器でも加速度センサを取り付けることができる。
【００５４】
次に、図６のステップＳ１０１において、加速度センサの設置後、アンプ５６・ＦＦＴアナライザ５７・監視装置５８を起動させる。その後ステップＳ１０２の遮断器の開閉動作が行なわれたときに、ステップＳ１０３において、遮断器の開閉動作毎に出力リンク、タンクフランジの加速度を測定する。
【００５５】
図７に、タンクフランジのボルト締結に緩みが無い場合の出力リンクの加速度時刻歴波形を示す。また、図８に、同様にタンクフランジのボルト締結に緩みが無い場合のタンクフランジの加速度時刻歴波形を示す。
【００５６】
ここで、タンクフランジのボルト締結に緩みが無い場合の加速度時刻歴波形とは、遮断器製造直後の場内検査で取得することが望ましいが、既設の遮断器を診断する場合には、緩みがないことを定期点検の機会などに確認したときの加速度時刻歴波形を得るのがよい。これにより、タンクフランジのボルト締結に緩みが無い場合の出力リンクとタンクフランジの加速度時刻歴波形として、一つの基準となる波形を得る。
【００５７】
図６ステップＳ１０４においては、遮断器の開閉動作により新たに測定された出力リンクの加速度波形を、過去の測定履歴および基準波形（図７）と比較して、波形に変化が見られる場合には、操作器、機構部、遮断部の可動部品のいずれかに異常が発生との警告信号を監視装置５８から出力する（ステップＳ１０５）。
【００５８】
上記で出力リンクの加速度測定波形に変化無しの場合には、図７〜８に示した出力リンク、タンクフランジの加速度時刻歴波形の、周波数分析を行う（ステップＳ１０６）。次に、ステップＳ１０７において、周波数応答関数を、周波数領域においてタンクフランジの加速度を出力リンクの加速度で除することにより算出する。
【００５９】
この周波数応答関数は、タンクフランジのボルト締結に緩みが無い場合についても、予め求めておく。そのうえで、次のステップＳ１０７において、直近に求められた周波数応答関数と、履歴（タンクフランジのボルト締結に緩みが無い場合の周波数応答関数）とを比較する。
【００６０】
図９にタンクフランジ５１のボルト５２の緩みの有無による周波数応答関数の比較を示す。この図は横軸に周波数、縦軸に加速度振幅比（タンクフランジの加速度／出力リンクの加速度）を記載したものである。図中、細線はボルト５２の全数に緩みが無い場合、太線がボルト５２の１箇所のみ戻り回転による緩みを与えた場合である。
【００６１】
図９より、周波数が１００Ｈｚ以下の帯域では、ボルト５２の緩み有無による周波数応答関数の相違が小さいが、周波数１００Ｈｚ以上では、周波数のシフトおよび加速度振幅比の顕著な差異が見られる。これより予めボルト５２の緩みが無い場合のタンクフランジ５１と出力リンク３０の加速度の周波数応答関数を求めておけば、遮断器動作の都度周波数応答関数を比較し、周波数シフト量の閾値を設けることでボルト５２の緩みを予測することが可能であることがわかる。図６のステップＳ１０８で周波数応答関数を過去の履歴と比較して、変化ありと認められた場合には、ステップＳ１０９において、監視装置５８から警告信号を出力する。ステップＳ１０８で、顕著な変化なしと認められた場合には、ステップＳ１１０において、新履歴を作成記録してステップＳ１０２に戻り、次の遮断器の開閉動作を待つ。
【００６２】
以上のように、本発明によれば、ガス遮断器２の運転中にタンクフランジ５１のボルト締結部の緩みを遮断器の動作毎に迅速に診断可能であり、遮断部タンク７からの絶縁性ガス漏洩などのトラブルを回避でき、ガス遮断器２の信頼性を向上させることができる。
【００６３】
このように本発明は、ガス遮断器２に適用することが可能であり、ガス遮断器２として遮断部タンク７が密閉構造とされているものであれば、内部充填が空気、ガス、油あるいは真空とされているもののいずれであっても同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、本発明の適用される電力開閉装置としては、遮断器以外でもタンク構造を有しており、密閉のためにフランジボルト締めが施され、外部からばね力などにより駆動されるものであれば適用可能であり、同様の効果を奏することができる。
【００６５】
なお、本発明においては電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた加速度センサの周波数応答関数を基準とし、その相違に応じて、フランジのボルト締結部の緩みを診断しているが、ここで事前の開閉動作時とは、望ましくは電力開閉装置製作時の製造現場での組み立て後試験時、あるいは電気所構内に据付後試験時での接触子開閉動作とするのが良い。そうはいえども、既設の供用中の電力開閉装置に監視装置を後日設置する場合もあり、係る場面では事前の開閉動作時としては監視装置設置後の可能な範囲で早い時期の運転実績を基準として使用するのが良い。
【００６６】
最後に、かかる電力開閉装置の一例として、本発明をガス絶縁開閉装置の断路器に適用する実施例について述べる。図１０において、母線容器１００１は内部に六フッ化硫黄ガスが封入されており、紙面と垂直方向に主母線１０１９が配置されている。また、母線容器１００１は、ベース１００２に固定されている。ベース１００２にはステー１００３が固定され、ステー１００３の上部に断路器用の操作器１００４が取り付けられている。
【００６７】
断路器１００５は、下端のフランジで母線容器１００１に接続されている。また、断路器１００５の内部には六弗化硫黄ガスが封入されており、ボルト５２により上端のフランジ１０１３が締結されている。断路器１００５内部に接点１０１７が配置されており、開閉指令により断路器接点１０１７を開閉する。断路器接点１０１７を駆動するための操作器１００４は、断路器１００５の外部に設けられており、リンク機構で接続されている。
【００６８】
すなわち、操作器１００４の主軸１００６に駆動レバー１００７が締結され、図示を略した操作器１００４内部の機構により駆動レバー１００７が揺動運動を行う。駆動レバー１００７の一端には駆動リンク１００８が設けられ、駆動レバー１００７の揺動に伴い、直線運動を行う。駆動リンク１００８の他端が変換レバー１０１１に接続されている。変換レバー１０１１は略Ｌ字状に構成され、回転軸１０１０に回転自在に支持されるとともに、その一端が出力リンク１０１２に接続されている。また、回転軸１０１０はステー１００９に取り付けられ、そのステー１００９が断路器１００５に固定されている。出力リンク１０１２は、一端が変換レバー１０１１に接続され、他端が大気中レバー１０１４に接続されている。大気中レバー１０１４は、回転軸１０１５と嵌合されており、この回転軸１０１５にガス中レバー１０１６も嵌合されている。したがって、出力リンク１０１２の直線動作に伴い、大気中レバー１０１４が回転すると、ガス中レバー１０１６も回転する。このガス中レバー１０１６の一端に断路器接点１０１７を開閉するロッドが接続されており、接点１０１７の開閉動作を行う。
【００６９】
本実施例においては、フランジ１０１３を締結するボルト５２の緩み診断を行うため、フランジ１０１３に加速度センサ５４を、出力リンク１０１２の端部に加速度センサ５３を設けている。このように加速度センサを配置することにより、断路器１００５の開閉動作時の出力リンク５３とフランジ１０１３の加速度の伝達関数を測定して、前記の実施例と同様にフランジ１０１３のボルト締結の緩み診断を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、電力開閉装置に簡便に取り付けて使用でき、かつ供用期間中に診断を行なうことができるので電力開閉装置の種別を問わず、広く適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
２・・・ガス遮断器
７・・・遮断部タンク
８・・・リンク機構部
９・・・操作器
１０・・・架台
１１・・・固定接触子
１２・・・可動接触子
１３・・・絶縁ロッド
１８・・・ガス空間
５１・・・タンクフランジ
５２・・・ボルト
５３・・・出力リンクに設置した加速度センサ
５４・・・タンクフランジに設置した加速度センサ
５５・・・接合面
５６・・・アンプ
５７・・・ＦＦＴアナライザ
５８・・・監視装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力開閉装置およびその診断方法に係り、特に、フランジボルトにより封止したタンク内に電力開閉部分を収納する電力開閉装置のフランジにおけるボルト緩みを診断することに関する。
【背景技術】
【０００２】
変電所や開閉所には、遮断器、開閉器、接地開閉器などの電力開閉装置が設置されている。これらの多くはフランジボルトにより封止したタンク内に電力開閉部分を収納し、タンク外部からの操作により電力開閉部分の開閉が行なわれる。タンク内には電力開閉部分での接点開放の際のアークを消弧するために、適宜空気、ガス、油などが充填されあるいは真空とされている。
【０００３】
これらの電力開閉装置の一例としてガス遮断器は、タンク内に高圧の絶縁ガスを充填して電力回路の開閉を行なうものであり、タンク外部に設けられたばねを駆動源とする操作回路により開閉操作が実行される。また、タンクは高圧の絶縁ガスが外部に漏洩しないように、フランジボルトにより封止されている。
【０００４】
係る電力開閉装置の一例として、駆動源にばねを用いるガス遮断器が、例えば、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載のガス遮断器では、絶縁性のガスが封入された遮断部タンクが水平方向に配置されていると共に、この遮断部タンクの下方に操作箱が取り付けられており、この操作箱内に操作器が収納されている。また、遮断部タンクに隣接して機構部のブラケットが取り付けられている。
【０００５】
ガス遮断器は、電力系統に落雷などで異常電流が流れた際に、速やかに電流を遮断して変圧器などの機器を保護すると共に、異常電流消去後には接触子を投入することにより通電を再開する。
【０００６】
一般的に、ガス遮断器の機構部のブラケットは遮断部タンクとボルトで締結されている。遮断器の動作時にはボルトにも繰り返し衝撃力が作用するので、ボルト締結の緩みが発生する可能性がある。この機構部ブラケットのボルトが緩むと遮断部タンク内の絶縁性のガスが外部に漏洩する恐れがある。
【０００７】
そこで、ガス遮断器のボルト締結部の緩みを診断する方法および装置が特許文献２に記載されている。この特許文献２及び特許文献３に記載のボルト緩み診断方法は、ガス遮断器の定期点検において、遮断器のケーシングを加振し、ボルト締結部の振動を検出して共振周波数を求めて、ボルト緩みが無い時の共振周波数との差を演算して、この差が予め規定された値を超えた場合にボルト締結部の緩みありと診断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−８７８３６号公報
【特許文献２】特開２００２−３６７４９２号公報
【特許文献３】特開平１１−３３２０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般的に、タンク内に電力開閉部分を収納する電力開閉装置の定期点検毎にボルト締結部の緩み確認もしくは増し締めなどの作業が行われる。
【００１０】
上記特許文献１に示すガス遮断器では、定期点検において、トルクレンチやボルト軸力検出装置などを用いて遮断部タンクを密封するフランジにおけるボルト締結の緩みを１本ずつ確認していた。
【００１１】
しかるに、ガス遮断器の運転中には超高電圧が供給されているため、ボルト締結部の点検、確認作業が不可能である。万一、遮断器の運転中にボルト締結部の緩みが生じた場合には、遮断部タンクとフランジとの密閉性が悪化し、最悪の場合には遮断部タンクとフランジとの間隙から絶縁性ガスが大気中に漏洩する可能性があった。上記に示したように、ガス遮断器にはフランジ以外にもボルト締結箇所が多数有り、何れの箇所の緩みも部品破損などの事故に繋がる可能性があった。
【００１２】
特許文献２及び特許文献３に示すボルト締結の緩み診断方法を適用すると、定期点検時の作業時間を短縮可能となるが、特許文献１に示した課題と同様に、ガス遮断器の運転中の遮断部タンクとフランジとのボルト締結部の緩みを予測しあるいは検出することは不可能であった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を達成するために、固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、操作器と遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置において、電力開閉装置に取り付けられた加速度センサと、加速度センサからの信号の増幅器と、増幅器出力を入力とする監視装置とを備え、監視装置は前記電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、フランジのボルト締結部の緩み診断を行なう。
【００１４】
また本発明は、上記課題を達成するために、固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、操作器と遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置において、電力開閉装置に取り付けられた複数の加速度センサと、加速度センサからの信号の増幅器と、増幅器出力を入力とする監視装置とを備え、監視装置は、電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、加速度センサの周波数応答関数を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた加速度センサの周波数応答関数を基準とし、その相違に応じて、フランジのボルト締結部の緩みを診断する第１の手段と、電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、リンク機構部の可動部異常を判断する第２の手段とを備え、第１の手段の加速度センサは遮断部タンクのフランジに取り付けられ、第２の手段の加速度センサはリンク機構部に取り付けられたものとすると共に、第２の手段での異常判定時に第１の手段の緩み診断を無効とする。
【００１５】
また、第１の手段の加速度センサを前記フランジのボルト締結部の大気中に設け、かつ加速度の感度方向を前記可動接触子の開閉操作方向と同一方向とするのがよい。
【００１６】
また、第１の手段の加速度センサをフランジ部分のボルト軸直角方向の外力が大きいボルト締結部の近傍に配置するのがよい。
【００１７】
また本発明は、上記課題を達成するために、固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、操作器と遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置の緩み診断方法において、電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、電力開閉装置の遮断部タンクのフランジに取り付けた第１の加速度センサの周波数応答関数を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた第１の加速度センサの周波数応答関数を基準とし、その相違に応じて、フランジのボルト締結部の緩みを診断し、電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、電力開閉装置のリンク機構部に取り付けられた第２の加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた第２の加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、リンク機構部の可動部異常と判断し、リンク機構部の可動部異常判定時に、フランジのボルト締結部の緩み診断を無効とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の本発明によれば、電力開閉装置の接点動作の都度緩み診断を行なうので、遮断部タンクフランジのボルト締結部の緩みをガス遮断器の運転中に予測可能となり、ガス遮断器の信頼性を向上させることができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の本発明によれば、遮断部タンクフランジおよびリンク機構部のリンクに加速度センサを取り付けることで、遮断部タンクフランジのボルト締結部の緩みと、リンク機構部のガタによる振動とを区別して診断することができる。
【００２０】
また、請求項３、請求項４に記載の本発明によれば、検出感度を高くすることができる。
【００２１】
また、請求項５に記載の本発明によれば、リンク機構部のガタによる振動のときに、遮断部タンクフランジのボルト締結部の緩みと診断することを阻止するので、高精度な判断を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例を示す構成図。
【図２】ガス遮断器の全体構成を示す斜視図。
【図３】ガス遮断器の投入状態を説明する図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４】ガス遮断器の開放状態を説明する図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図６】本発明の緩み診断のフローチャートを示す図。
【図７】出力リンクの加速度波形の一例を示す図。
【図８】タンクフランジの加速度波形の一例を示す図。
【図９】周波数応答関数の一例を示す図。
【図１０】本発明の適用可能な電力開閉装置のほかの一例として断路器を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明による電力開閉装置の一実施の形態を、図に基づいて説明する。なお、電力開閉装置としては種々のものがあるが、ここでは代表的な電力開閉装置として遮断器、断路器に対して本発明を適用することについて説明する。まず、遮断器として最も適用範囲の多いガス遮断器について説明する。
【実施例】
【００２４】
図２に、典型的なガス遮断器の全体構成を示す。ガス遮断器２は、横置き設置された遮断部タンク７と、リンク機構部８と、操作器９とを有する。遮断タンク７は円筒形の容器であり、架台１０によって支持されている。遮断部タンク７内には絶縁性のガス、例えば六弗化硫黄ガスが規定の圧力で封入されている。操作器９上には、遮断ばねケース３４と投入ばねケース３５が設けられている。後で詳細に説明するが、遮断ばねケース３４内のばねが作動したときに遮断タンク７内の接点が閉状態から開状態に移り、投入ばねケース３５内のばねが作動したときに遮断タンク７内の接点が開状態から閉状態に移る。
【００２５】
図２のＡ−Ａ断面（ガス遮断器の縦断面）を図３と図４に示す。図３は遮断器の閉状態、図４は遮断器の開状態をそれぞれ示している。これらの図では、図示を略したブッシングや導体を介して変電所内の高圧電源から遮断タンク７内の固定接触子１１と可動接触子１２とで構成された遮断部に通電される。また、可動接触子１２は、固定接触子１１と接触する反対端で絶縁ロッド１３と回転自在に接続されている。遮断部接点の投入状態（図３）において、落雷等で系統に異常な電流が流れると、ガス遮断器２に遮断指令が入力され、固定接触子１１から可動接触子１２を引離して電流を遮断する（図４）。
【００２６】
このガス遮断器２の開閉状態は、先に述べた操作器９上の、遮断ばねケース３４と投入ばねケース３５内のばねの動きが、操作器９あるいはリンク機構８を介して絶縁ロッド１３に伝達され、可動接触子１２の移動となって実現されている。このため、まずこのリンク関連の動きについて、駆動源であるばねケース３４、３５から操作端である遮断部（可動接触子１２）に至る流れに沿って説明する。なお、特に必要がない限り図３を参照して説明を行う事とする。
【００２７】
まず、駆動源であるばねケース３４、３５は操作器９の上部に設置されている。操作器９は、固定板３２でリンク機構部８の端板１７に固定されている。そして、この固定板３２に支持された筐体３３に対して、円筒状の遮断ばねケース３４と円筒状の投入ばねケース３５とが鉛直方向に配置されている。図３において、遮断ばねケース３４内と投入ばねケース３５内に夫々収納された遮断ばね３６と投入ばね３７は共に圧縮状態である。
【００２８】
遮断ばねケース３４内の遮断ばね３６は、一端が筐体３３に支持され、他端がばね受３８で支持されている。ばね受３８には遮断ばねリンク３９の一端が接続されている。遮断ばねリンク３９の他端は第４のレバー４０の一端に連結されている。第４のレバー４０の中間部は筐体３３に軸支された第２の回転軸４１に固定されており、同軸上には第５のレバー３１の一端が固定されている。そして、第５のレバー３１の他端に、出力リンク３０の他端が連結されている。
【００２９】
投入ばねケース３５内の投入ばね３７は、一端が筐体３３に支持され、他端がばね受４２で支持されている。ばね受４２には投入ばねリンク４３の一端が接続されている。投入ばねリンク４３の他端には筐体３３に軸支された第３の回転軸４４に固定された投入カム４５が連結されている。
【００３０】
なお、操作器９には、これら以外にも例えば、投入ばねが放勢された後の投入ばね３７を圧縮するため、歯車列や電動機、補助開閉器、遮断部接点の入切表示器などが装備されているがここでの図示は省略する。
【００３１】
リンク機構部８は、遮断部タンク７の可動接触子１２側、絶縁操作ロッド１３側において、遮断部タンク７とボルト締結されている。即ち、接合面５５において、遮断部タンク７の内側フランジ７ａと機構部８に設けられたタンクフランジ５１とがボルト５２で締結されている。またタンクフランジ５１と、タンクフランジ５１に固定された上板１５と下板１６と、端板１７でリンク機構部８の外枠を構成する。なお、あとで図５を参照して詳細に説明するが、絶縁操作ロッド１３はタンクフランジ５１を貫通して設けられている。
【００３２】
リンク機構部８内には、リンク機構部８の外枠に固定された第１の回転軸２０と、第１のレバー２２と、第２のレバー２３を備える。これらのレバー２２、２３の一端は第１の回転軸２０に回転自在に固定されており、第１のレバー２２の他端は絶縁操作ロッド１３に連結されている。また、第２のレバー２３の他端には出力リンク３０の一端が連結されていて、その他端は操作器９の第５のレバー３１の一端に連結されている。
【００３３】
図５は、図２のＢ−Ｂ断面を示す図であり、この図で遮断部タンク７と、リンク機構８の接続部分の構成を説明する。まず、遮断部タンク７のリンク機構８側の端面にはタンクフランジ５１がボルト５２により取り付けられている。なお、図５では、タンクフランジ５１の円周上の約４５゜毎にボルト５２を８本配置しているが、８本以上であっても良い。
【００３４】
リンク機構部８には、固定部材として、タンクフランジ５１、一対の隔壁１４Ａ、１４Ｂ、上板１５および下板１６、操作器側のフランジ１７（図５では図示していない）がある。そして、これらの固定部材で囲まれたガス空間１８には遮断部タンク７と同一圧力の絶縁性ガスが封入されている。第１の回転軸２０は、隔壁１４Ａ、１４Ｂを貫通して、軸受け１９Ａ、１９Ｂで回転自在に支持されるとともに、ガス空間１８に設けられた第１のレバー２２に嵌合されている。なお、ガス空間１８の気密を確保するため、隔壁１４Ａ、１４ＢにＯリング２１Ａ、２１Ｂが設けられている。
【００３５】
またリンク機構部８内には、第１の回転軸２０の隔壁１４Ａ、１４Ｂから外側に貫通した一方側には第２のレバー２３が、他方側には第３のレバー２４が夫々固定されている。第３のレバー２４の他端にはリンク２５の一端が回動自在に連結されており、リンク２５の他端は緩衝装置２６のピストンロッド２７に連結されている。そして、ピストンロッド２７の先端のピストン２８がシリンダ２９で摺動するように構成されている。緩衝装置２６のシリンダ２９内には非圧縮性流体、例えば油が封入されている。一方、図３に示すように、第２のレバー２３の他端には出力リンク３０の一端が連結されていて、その他端は操作器９の第５のレバー３１の一端に連結されている。
【００３６】
以上のように構成されたガス遮断器は、以下のように動作する。初めに、図３に示す遮断部接点の投入状態から遮断状態へ移行する動作について述べる。図３において、ガス遮断器２に遮断指令が入力されると、ガス遮断器２は遮断動作を開始する。
【００３７】
即ち、図示を略した制御機構を作動させて、遮断ばねケース３４内の圧縮状態にある遮断ばね３６の規制を解き、遮断ばね３６を放勢させる。遮断ばね３６の放勢により、遮断ばねリンク３９を介して第４のレバー４０が反時計回りに回動する。そして、第２の回転軸４１を介して第５のレバー３１を反時計回りに回動させる。これにより、出力リンク３０が水平右方向に移動する。
【００３８】
すると、リンク機構部８の第２のレバー２３が反時計回りに回動する。これにより、第１の回転軸２０も反時計回りに回動し、これに固定された第１のレバー２２も反時計回りに回動する。このとき、遮断部タンク７内の可動部では、第１のレバー２２の回動に伴い、絶縁ロッド１３が図３の左方向に駆動され、遮断部接点の可動接触子１２を水平左方向に移動させて固定接触子１１から開離させる。なお、遮断ばね３６が放勢しきると、接点の遮断動作が終了し、図３に示すように、第４のレバー４０の他端が投入カム４５の外周面にほぼ当接して止まる。
この遮断後の状態が、図４の各機構の位置関係で表されている。
【００３９】
またこのときに、図５においては、回転軸２０に嵌合されている第３のレバー２４も同方向に回動することになる。第３のレバー２４はリンク２５を下方向に移動させ、これに伴いピストンロッド２７も下方向に移動する。これにより、ピストン２８がシリンダ２９内の油を圧縮して緩衝力を発生させる。
【００４０】
続いて、図４に示す遮断部接点の遮断状態から図３に示す投入状態に移る動作を以下に説明する。図４に示した遮断状態において、ガス遮断器２に投入指令が入力されると、図示を略した制御機構が動作して、投入ばねケース３５内の圧縮状態にある投入ばね３７の規制を解き、投入ばね３７を放勢させる。
【００４１】
これにより投入ばねリンク４３を介して投入カム４５、第３の回転軸４４が反時計回りに回動する。カム４５の回動に伴い、カム４５の外周面が第４のレバー４０を押圧して第４のレバー４０を時計回りに回動させる。これにより遮断ばねリンク３９、遮断ばね受３８を介して遮断ばね３６を圧縮させる。
【００４２】
同時に、第４のレバー４０の回動に伴い、第５のレバー３１を介して出力リンク３０が図４において水平左方向に移動する。これによりリンク機構部８の第２のレバー２３、第１の回転軸２０が時計回りに回動する。第１の回転軸２０の回動に伴い、第１のレバー２２が時計回りに回動し、絶縁ロッド１３を右方向に移動する。その結果、絶縁操作ロッド１３に連結された可動接触子１２が水平右方向に移動して固定接触子１１に接触し、遮断部接点が投入される。
【００４３】
なお、その後、図示を略した電動機と歯車列により放勢した投入ばね３７を圧縮して、図１に示す遮断部接点の投入状態で投入ばね３７と遮断ばね３６が共に圧縮状態に戻る。最終的にこのような形で投入状態となった各部の位置関係は図３で表されている。
【００４４】
本発明で対象とする遮断器は、以上のように構成され、遮断動作時には、遮断ばねケース３４内の遮断ばね３６の遮断ばね力及び緩衝装置２６での制動力が鉛直方向に作用する。
【００４５】
また同様に、投入動作においても、リンク機構部８に設けた緩衝装置２６により緩衝力が発生する。即ち、図５において第１の回転軸２０の回動に伴い、第３のレバー２４も回動し、リンク２５、ピストンロッド２７を介して緩衝装置２６のピストン２８がシリンダ２９の内部を移動して油の抵抗を受け緩衝力を発生する。
【００４６】
このように遮断器の開放、投入動作時には、タンクフランジ５１を締結するボルト５２に、ボルトの軸方向および軸直角方向に外力が作用する。一般的に、ボルト締結部に軸直角方向の外力が繰り返し作用すると接合面で滑りが発生し、次にボルトの座面でもすべりが発生し、ボルトが戻り回転して緩みが生じる可能性がある。特にガス遮断器では衝撃的な荷重が作用することから、タンクフランジのボルト緩みが生じやすくなる恐れがある。これに対しては、フランジ付き六角ボルトを使用して座面の摩擦抵抗を増加させるなどの緩み止め対策がなされている。
【００４７】
このことから、遮断器においては、タンクフランジ５１のボルト締結部の緩み診断が不可欠である。特に緩み診断を行なうに当っては、実際に緩んでしまってから緩みを検出するのではなく、極力早い時点での検出を行なうことが必要である。そのためには遮断器に通電していない定期点検の機会に診断を行なうのではなく、供用期間中に診断を行なえるようにすることが重要である。
【００４８】
本発明では、以上の観点から遮断器の投入、開放の操作時点で診断を行なう。つまり、投入ばね、遮断ばねの作動の都度、診断を行なうこととし、そのために例えば遮断部に至るまでのリンク機構の一部にセンサを設置する。特にこの設置位置は、ガス充填空間ではなく、大気に開放された部位を選択して行なう。これは例えば、大気中に出ているリンク部分である。また投入ばね、遮断ばねによる衝撃を直接受けるフランジに取り付けるのが良い。図３あるいは、図４において、５３は出力リンク３０に設置した加速度センサであり、５４はタンクフランジ５１に設置した加速度センサである。
【００４９】
次に、本発明のタンクフランジ５１のボルト締結部の緩み診断方法について説明する。図１に遮断器の一部を拡大してボルト締結部の緩み診断に使用する機材を示す。出力リンク３０の端部とタンクフランジ５１の外面に加速度センサ５３、５４が取り付けられている。
【００５０】
タンクフランジ５１に取り付ける加速度センサ５４は、複数個をそれぞれ別個のボルト締結部の近傍に配設させても良い。また、出力リンク３０、タンクフランジ５１にはこれらの加速度センサを接続するための取り付け孔を設けておくと、遮断器据付時後に診断装置を追加設置するのが容易である。
【００５１】
また、図１に示すように、加速度センサ５３、５４の感度方向は可動接触子１２の動作方向と同一とする。これにより、出力リンク３０に接続する加速度センサ５３で測定された加速度の時刻歴データを積分することにより、出力リンクの速度、ストローク特性も得ることができ、ストローク監視装置としての別なセンサの設置を省略可能となる。
【００５２】
加速度センサ５３、５４は、配線５３ｂ、５４ｂを介してアンプ５６に接続される。また、アンプ５６からの電圧出力がＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）アナライザ５７に入力される。このＦＦＴアナライザ５７では、出力リンク３０、タンクフランジ５１の夫々の加速度の時刻歴波形および周波数分析ならびに２チャンネル間の周波数応答関数の表示機能を有するものが良い。また、ＦＦＴアナライザ５７は監視装置５８に接続されている。このように、監視装置５８は加速度と周波数分析されたＦＦＴアナライザ５７出力とを入力し、監視を行なう。
【００５３】
次に、図６を用いてタンクフランジ５１のボルト緩み診断フローについて説明する。本発明の緩み診断装置は、加速度センサ５３、５４、アンプ５６、ＦＦＴアナライザ５７、監視装置５８から成り、図６のステップＳ１００では、加速度センサを取り付ける。取り付け手段を準備することにより、既設のガス遮断器でも加速度センサを取り付けることができる。
【００５４】
次に、図６のステップＳ１０１において、加速度センサの設置後、アンプ５６・ＦＦＴアナライザ５７・監視装置５８を起動させる。その後ステップＳ１０２の遮断器の開閉動作が行なわれたときに、ステップＳ１０３において、遮断器の開閉動作毎に出力リンク、タンクフランジの加速度を測定する。
【００５５】
図７に、タンクフランジのボルト締結に緩みが無い場合の出力リンクの加速度時刻歴波形を示す。また、図８に、同様にタンクフランジのボルト締結に緩みが無い場合のタンクフランジの加速度時刻歴波形を示す。
【００５６】
ここで、タンクフランジのボルト締結に緩みが無い場合の加速度時刻歴波形とは、遮断器製造直後の場内検査で取得することが望ましいが、既設の遮断器を診断する場合には、緩みがないことを定期点検の機会などに確認したときの加速度時刻歴波形を得るのがよい。これにより、タンクフランジのボルト締結に緩みが無い場合の出力リンクとタンクフランジの加速度時刻歴波形として、一つの基準となる波形を得る。
【００５７】
図６ステップＳ１０４においては、遮断器の開閉動作により新たに測定された出力リンクの加速度波形を、過去の測定履歴および基準波形（図７）と比較して、波形に変化が見られる場合には、操作器、機構部、遮断部の可動部品のいずれかに異常が発生との警告信号を監視装置５８から出力する（ステップＳ１０５）。
【００５８】
上記で出力リンクの加速度測定波形に変化無しの場合には、図７〜８に示した出力リンク、タンクフランジの加速度時刻歴波形の、周波数分析を行う（ステップＳ１０６）。次に、ステップＳ１０７において、周波数応答関数を、周波数領域においてタンクフランジの加速度を出力リンクの加速度で除することにより算出する。
【００５９】
この周波数応答関数は、タンクフランジのボルト締結に緩みが無い場合についても、予め求めておく。そのうえで、次のステップＳ１０７において、直近に求められた周波数応答関数と、履歴（タンクフランジのボルト締結に緩みが無い場合の周波数応答関数）とを比較する。
【００６０】
図９にタンクフランジ５１のボルト５２の緩みの有無による周波数応答関数の比較を示す。この図は横軸に周波数、縦軸に加速度振幅比（タンクフランジの加速度／出力リンクの加速度）を記載したものである。図中、細線はボルト５２の全数に緩みが無い場合、太線がボルト５２の１箇所のみ戻り回転による緩みを与えた場合である。
【００６１】
図９より、周波数が１００Ｈｚ以下の帯域では、ボルト５２の緩み有無による周波数応答関数の相違が小さいが、周波数１００Ｈｚ以上では、周波数のシフトおよび加速度振幅比の顕著な差異が見られる。これより予めボルト５２の緩みが無い場合のタンクフランジ５１と出力リンク３０の加速度の周波数応答関数を求めておけば、遮断器動作の都度周波数応答関数を比較し、周波数シフト量の閾値を設けることでボルト５２の緩みを予測することが可能であることがわかる。図６のステップＳ１０８で周波数応答関数を過去の履歴と比較して、変化ありと認められた場合には、ステップＳ１０９において、監視装置５８から警告信号を出力する。ステップＳ１０８で、顕著な変化なしと認められた場合には、ステップＳ１１０において、新履歴を作成記録してステップＳ１０２に戻り、次の遮断器の開閉動作を待つ。
【００６２】
以上のように、本発明によれば、ガス遮断器２の運転中にタンクフランジ５１のボルト締結部の緩みを遮断器の動作毎に迅速に診断可能であり、遮断部タンク７からの絶縁性ガス漏洩などのトラブルを回避でき、ガス遮断器２の信頼性を向上させることができる。
【００６３】
このように本発明は、ガス遮断器２に適用することが可能であり、ガス遮断器２として遮断部タンク７が密閉構造とされているものであれば、内部充填が空気、ガス、油あるいは真空とされているもののいずれであっても同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、本発明の適用される電力開閉装置としては、遮断器以外でもタンク構造を有しており、密閉のためにフランジボルト締めが施され、外部からばね力などにより駆動されるものであれば適用可能であり、同様の効果を奏することができる。
【００６５】
なお、本発明においては電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた加速度センサの周波数応答関数を基準とし、その相違に応じて、フランジのボルト締結部の緩みを診断しているが、ここで事前の開閉動作時とは、望ましくは電力開閉装置製作時の製造現場での組み立て後試験時、あるいは電気所構内に据付後試験時での接触子開閉動作とするのが良い。そうはいえども、既設の供用中の電力開閉装置に監視装置を後日設置する場合もあり、係る場面では事前の開閉動作時としては監視装置設置後の可能な範囲で早い時期の運転実績を基準として使用するのが良い。
【００６６】
最後に、かかる電力開閉装置の一例として、本発明をガス絶縁開閉装置の断路器に適用する実施例について述べる。図１０において、母線容器１００１は内部に六フッ化硫黄ガスが封入されており、紙面と垂直方向に主母線１０１９が配置されている。また、母線容器１００１は、ベース１００２に固定されている。ベース１００２にはステー１００３が固定され、ステー１００３の上部に断路器用の操作器１００４が取り付けられている。
【００６７】
断路器１００５は、下端のフランジで母線容器１００１に接続されている。また、断路器１００５の内部には六弗化硫黄ガスが封入されており、ボルト５２により上端のフランジ１０１３が締結されている。断路器１００５内部に接点１０１７が配置されており、開閉指令により断路器接点１０１７を開閉する。断路器接点１０１７を駆動するための操作器１００４は、断路器１００５の外部に設けられており、リンク機構で接続されている。
【００６８】
すなわち、操作器１００４の主軸１００６に駆動レバー１００７が締結され、図示を略した操作器１００４内部の機構により駆動レバー１００７が揺動運動を行う。駆動レバー１００７の一端には駆動リンク１００８が設けられ、駆動レバー１００７の揺動に伴い、直線運動を行う。駆動リンク１００８の他端が変換レバー１０１１に接続されている。変換レバー１０１１は略Ｌ字状に構成され、回転軸１０１０に回転自在に支持されるとともに、その一端が出力リンク１０１２に接続されている。また、回転軸１０１０はステー１００９に取り付けられ、そのステー１００９が断路器１００５に固定されている。出力リンク１０１２は、一端が変換レバー１０１１に接続され、他端が大気中レバー１０１４に接続されている。大気中レバー１０１４は、回転軸１０１５と嵌合されており、この回転軸１０１５にガス中レバー１０１６も嵌合されている。したがって、出力リンク１０１２の直線動作に伴い、大気中レバー１０１４が回転すると、ガス中レバー１０１６も回転する。このガス中レバー１０１６の一端に断路器接点１０１７を開閉するロッドが接続されており、接点１０１７の開閉動作を行う。
【００６９】
本実施例においては、フランジ１０１３を締結するボルト５２の緩み診断を行うため、フランジ１０１３に加速度センサ５４を、出力リンク１０１２の端部に加速度センサ５３を設けている。このように加速度センサを配置することにより、断路器１００５の開閉動作時の出力リンク５３とフランジ１０１３の加速度の伝達関数を測定して、前記の実施例と同様にフランジ１０１３のボルト締結の緩み診断を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、電力開閉装置に簡便に取り付けて使用でき、かつ供用期間中に診断を行なうことができるので電力開閉装置の種別を問わず、広く適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
２・・・ガス遮断器
７・・・遮断部タンク
８・・・リンク機構部
９・・・操作器
１０・・・架台
１１・・・固定接触子
１２・・・可動接触子
１３・・・絶縁ロッド
１８・・・ガス空間
５１・・・タンクフランジ
５２・・・ボルト
５３・・・出力リンクに設置した加速度センサ
５４・・・タンクフランジに設置した加速度センサ
５５・・・接合面
５６・・・アンプ
５７・・・ＦＦＴアナライザ
５８・・・監視装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、前記可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、該操作器と前記遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、前記遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置において、
前記電力開閉装置に取り付けられた加速度センサと、該加速度センサからの信号の増幅器と、該増幅器出力を入力とする監視装置とを備え、前記監視装置は前記電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、前記加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた前記加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、前記フランジのボルト締結部の緩み診断を行なうことを特徴とする電力開閉装置。
【請求項２】
固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、前記可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、該操作器と前記遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、前記遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置において、
前記電力開閉装置に取り付けられた複数の加速度センサと、該加速度センサからの信号の増幅器と、該増幅器出力を入力とする監視装置とを備え、
該監視装置は、前記電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、前記加速度センサの周波数応答関数を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた前記加速度センサの周波数応答関数を基準とし、その相違に応じて、前記フランジのボルト締結部の緩みを診断する第１の手段と、
前記電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、前記加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた前記加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、前記リンク機構部の可動部異常を判断する第２の手段とを備え、
第１の手段の加速度センサは前記遮断部タンクのフランジに取り付けられ、第２の手段の加速度センサは前記リンク機構部に取り付けられたものとすると共に、第２の手段での異常判定時に第１の手段の緩み診断を無効とすることを特徴とする電力開閉装置。
【請求項３】
第２項記載の電力開閉装置において、
前記第１の手段の加速度センサを前記フランジのボルト締結部の大気中に設け、かつ加速度の感度方向を前記可動接触子の開閉操作方向と同一方向としたことを特徴とする電力開閉装置。
【請求項４】
第２項記載の電力開閉装置の診断装置において、
前記第１の手段の加速度センサを前記フランジ部分のボルト軸直角方向の外力が大きいボルト締結部の近傍に配置したことを特徴とする電力開閉装置。
【請求項５】
固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、前記可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、該操作器と前記遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、前記遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置の診断方法において、
前記電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、前記電力開閉装置の遮断部タンクのフランジに取り付けた第１の加速度センサの周波数応答関数を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた前記第１の加速度センサの周波数応答関数を基準とし、その相違に応じて、前記フランジのボルト締結部の緩みを診断し、
前記電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、前記電力開閉装置の前記リンク機構部に取り付けられた第２の加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた前記第２の加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、前記リンク機構部の可動部異常と判断し、
前記リンク機構部の可動部異常判定時に、前記フランジのボルト締結部の緩み診断を無効とすることを特徴とする電力開閉装置の診断方法。
【請求項１】
固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、前記可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、該操作器と前記遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、前記遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置において、
前記電力開閉装置に取り付けられた加速度センサと、該加速度センサからの信号の増幅器と、該増幅器出力を入力とする監視装置とを備え、前記監視装置は前記電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、前記加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた前記加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、前記フランジのボルト締結部の緩み診断を行なうことを特徴とする電力開閉装置。
【請求項２】
固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、前記可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、該操作器と前記遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、前記遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置において、
前記電力開閉装置に取り付けられた複数の加速度センサと、該加速度センサからの信号の増幅器と、該増幅器出力を入力とする監視装置とを備え、
該監視装置は、前記電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、前記加速度センサの周波数応答関数を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた前記加速度センサの周波数応答関数を基準とし、その相違に応じて、前記フランジのボルト締結部の緩みを診断する第１の手段と、
前記電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、前記加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた前記加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、前記リンク機構部の可動部異常を判断する第２の手段とを備え、
第１の手段の加速度センサは前記遮断部タンクのフランジに取り付けられ、第２の手段の加速度センサは前記リンク機構部に取り付けられたものとすると共に、第２の手段での異常判定時に第１の手段の緩み診断を無効とすることを特徴とする電力開閉装置。
【請求項３】
第２項記載の電力開閉装置において、
前記第１の手段の加速度センサを前記フランジのボルト締結部の大気中に設け、かつ加速度の感度方向を前記可動接触子の開閉操作方向と同一方向としたことを特徴とする電力開閉装置。
【請求項４】
第２項記載の電力開閉装置の診断装置において、
前記第１の手段の加速度センサを前記フランジ部分のボルト軸直角方向の外力が大きいボルト締結部の近傍に配置したことを特徴とする電力開閉装置。
【請求項５】
固定接触子と可動接触子とを有する遮断部を内蔵した遮断部タンクと、前記可動接触子を固定接触子に対して接触及び開離させるための駆動源を備えた操作器と、該操作器と前記遮断部の可動接触子とを連結するリンク機構部とを備え、前記遮断部タンクの密閉のためにフランジを用いた電力開閉装置の診断方法において、
前記電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、前記電力開閉装置の遮断部タンクのフランジに取り付けた第１の加速度センサの周波数応答関数を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた前記第１の加速度センサの周波数応答関数を基準とし、その相違に応じて、前記フランジのボルト締結部の緩みを診断し、
前記電力開閉装置運転中の接触子の開閉動作毎に、前記電力開閉装置の前記リンク機構部に取り付けられた第２の加速度センサの出力を観測し、当該電力開閉装置運転中の接触子の事前の開閉動作時に得られた前記第２の加速度センサの出力を基準とし、その相違に応じて、前記リンク機構部の可動部異常と判断し、
前記リンク機構部の可動部異常判定時に、前記フランジのボルト締結部の緩み診断を無効とすることを特徴とする電力開閉装置の診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１５１９９０（Ｐ２０１１−１５１９９０Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２６８（Ｐ２０１０−１２２６８）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５０１３８３６３５）株式会社日本ＡＥパワーシステムズ (168)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５０１３８３６３５）株式会社日本ＡＥパワーシステムズ (168)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]