专利名称：气压监视装置及气体绝缘电气设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如对封入气体绝缘开关装置等气体绝缘电气设备的气体的泄漏进 行监视的气压监视装置、以及安装有该气压监视装置的气体绝缘电气设备。
背景技术：
现有的气压监视装置在气体绝缘电气设备的密闭容器中设置气压传感器和温度 传感器，利用由这些传感器测定得到的压力值和温度值，根据气体状态方程式或贝蒂-布 里奇曼(Beattie-Bridgeman)式等计算出与预先确定的规定温度相对应的换算压力，并监 视该换算压力的变化，从而掌握所述气体绝缘电气设备的漏气(例如，参照专利文献1)。气体绝缘电气设备所包括的密闭容器内的温度取决于外部环境的变化，还受到密 闭容器壁所具有的热传导性和该容器内的气体对流的影响，从而偏离外部环境的变化而发 生变动。因此，密闭容器内的实际温度很大程度上取决于安装温度传感器的部位，例如安装 在密闭容器外或密闭容器内的情况下，该温度传感器对外部环境变化的随动性有很大的不 同。因而，根据安装于气压监视装置的任意部位的温度传感器的温度值和压力传感器的压 力值计算出的换算压力一起发生变动，对该变动的修正也较为困难，因此，不易掌握漏气等 情况。为了减小这种外部环境变化的影响，提出了仅在温度变化较小的规定时刻、即早 晨的固定时间(例如5点钟)，利用设置于密闭容器的温度传感器和压力传感器来测定温度 值和压力值，从而求出该密闭容器内的换算压力的技术方案(例如，参照专利文献2)。专利文献1 日本专利特开昭61-227327号公报专利文献2 日本专利特开平3-222613号公报然而，由于上述这种根据规定时刻下的温度值和压力值求出的换算压力一天天的 变动很大，因此，该测定的再现精度存在问题。另外，即使想要利用换算压力的趋势来改善 其精度，例如累积100次的换算压力也需要耗费三个月的时间，因此，无法在早期掌握漏气。
发明内容
本发明用于解决上述技术问题，其目的在于得到一种不依赖于温度传感器的安装 部位的、能在早期掌握气体绝缘电气设备的漏气的气压监视装置。本发明的气压监视装置的特征在于，包括压力传感器，该压力传感器测定密闭容 器内的压力值；温度传感器，该温度传感器测定所述密闭容器的温度值；存储装置，该存储 装置将由所述压力传感器及所述温度传感器所测定得到的压力值及温度值按照时间序列 进行存储；以及运算部，该运算部对存储于所述存储装置中的各个规定时间段内的压力值 和温度值所形成的特性曲线的斜率进行运算。根据如上所述构成的气压监视装置，对各个规定时间段内的压力值和温度值所形 成的特性曲线的斜率进行运算，因此，不必依赖于温度传感器的安装位置，便能高精度地确认密闭容器内的密封压力的变化，可以在早期掌握气体绝缘电气设备的漏气。
图1是实施方式1的气体绝缘电气设备的结构图。图2是实施方式1的气压监视装置所包括的运算处理装置的示意图。图3是实施方式1的与密封压力相对应的特性曲线的一览图。图4是实施方式1的密封压力与特性曲线的斜率的相关图。图5是表示实施方式1的各温度传感器的温度值随时间推移的图。图6是表示实施方式1的基于第一温度传感器的特性曲线的图。图7是表示实施方式1的基于第二温度传感器的特性曲线的图。图8是表示实施方式1的第一温度值与第二温度值之差随时间推移的图。图9是表示实施方式1的基于第一温度传感器的特性曲线的图。图10是表示实施方式1的基于第二温度传感器的特性曲线的图。标号说明1密闭容器2压力传感器3a第一温度传感器3b第二温度传感器4运算处理装置11压力存储装置12温度存储装置13运算部14显示装置100气体绝缘电气设备
具体实施例方式实施方式1.下面，基于附图，对本发明的实施方式1进行详细的说明。图1是本发明实施方式1的安装有气压监视装置的气体绝缘电气设备的结构图，图2是气压监视装置所包括的运 算处理装置的示意图，图3是与气压监视装置中所填充的5&气体的密封压力(在规定温度 下容器内的压力)相对应的特性曲线的一览图，图4是SF6气体在20°C下的密封压力与上 述特性曲线的斜率的相关图，图5是表示气压监视装置的各温度传感器的温度值随时间推 移的图，图6是表示基于第一温度传感器的特性曲线的图，图7是表示基于第二温度传感器 的特性曲线的图，图8是表示第一温度值与第二温度值之差随时间推移的图，图9是表示基 于第一温度传感器的特性曲线的图，图10是表示基于第二温度传感器的特性曲线的图。此 夕卜，各图中的相同标号表示相同或相当的部分。如图1所示，在气体绝缘电气设备100的密闭容器1中，密封有绝缘性优异的未图 示的SF6气体，并安装有用于监视该SF6气体的状态的气压监视装置200，该气压监视装置 200包括压力传感器2、第一温度传感器3a以及第二温度传感器3b。密闭容器1的内部配置有压力传感器2和第一温度传感器3a。此外，压力传感器2所安装的部位并不一定是要 在密闭容器1的内部，也可以是例如与密闭容器内相连通的未图示的配管等。简而言之，只 要是能测定密闭容器1内的压力值的部位即可。密闭容器1的外侧配置有第二温度传感器 3b。利用这些压力传感器2、第一温度传感器3a、第二温度传感器3b对所述密闭容器内的 压力值P和容器内外的温度值C1、C2加以测定。所测定得到的压力值P和各温度值C1、C2 被发送到运算处理装置4，并实施后文详细说明的运算处理。此外，图1中，密闭容器1被支 承在固定台5上。如图2所示，运算处理装置4包括压力存储装置11，该压力存储装置11随时将 压力传感器2发送来的密闭容器1内的压力值P按照时间序列加以记录；以及温度存储装 置12，该温度存储装置12随时将第一温度传感器3a、第二温度传感器3b发送来的密闭容 器内外的各温度值C1、C2按照时间序列加以记录。随时记录的压力值P和各温度值C1、C2 被发送到运算部13，根据后文详细描述的规定的方法，计算出表示伴随着密闭容器1内或 外的温度变化而引起的密闭容器1内的压力变化的特性曲线所示的斜率，并将计算结果随 时间的推移在显示装置14上显示。下面，对封入实施方式1的气压监视装置的SF6气体的 特性曲线进行说明。 通常，封入密闭容器内的SF6气体的相对于温度的压力状态通过基于波义耳_查 理定律(Boyle-Charle's Law)的气体状态方程式计算得到，或者利用通过能更高精度地进 行计算的例如下述式1所表现的贝蒂-布里奇曼(Beattie-Bridgeman)式等计算得到。P = R · T · (V+B) /Y2-AZY2式 1这里，P是压力(atm. abs. )，V是摩尔容积(L/mol)，T是温度(K)，R是气体常数 0. 08207 (L · atm. abs/mol · K), A 禾口 B 由下述式 2 和式 3 表达。A = 15. 78 · (1-0. 1062/V)式 2B = O. 366 · (1-0. 1236/V)式 3图3是将密闭容器内的温度均设为20°C并以各种密封压力封入SF6气体时得到 的、表示与各密封压力下密闭容器内的温度变化相对应的压力变化的SF6气体的特性曲线 一览(根据上述式1计算得到的结果)。各特性曲线中，压力均随着温度上升而线性地增 大。而各特性曲线的斜率因将SF6气体封入密闭容器内时的密封压力的不同而不同，随着 该密封压力的增大而增大。由此可知，通过求出SF6气体的特性曲线的斜率，便可求出温度为20°C下的密闭容 器内的SF6气体的密封压力。换言之，不需要求出换算压力，根据特性曲线的斜率，就能得 知封入密闭容器内的SF6气体的减少或增加。例如，当SF6气体伴随长时间变化而逐渐从密 闭容器内泄漏时，该特性曲线的斜率也随着时间的经过单调减少。因而，在理论上可以从测 定特性曲线的斜率变化来掌握密闭容器内的漏气状态。图4是表示与根据上述式1计算出的20°C下的特性曲线的斜率相对应的SF6气体 在20°C下的密封压力的图。该图4中，通过运用所测定得到的特性曲线的斜率，观测密封 压力按照时间序列的推移，能推测密闭容器内密封压力的变化，因此理论上能容易地掌握 漏气状态。因而，为了监视密封压力按照时间序列的变化，不一定要用上述式1 式3来进 行计算。下面，对运算处理装置4的运算部13所采用的求出特性曲线的斜率的方法进行说 明。
图5示出将本发明实施方式1的无漏气的气体绝缘电气设备100设置在露天的外 部环境中、由设置于该密闭容器1内外的第一温度传感器3a、第二温度传感器3b所测定的 第一温度值Cl、第二温度值C2在两天内(晴转多云的两天)随时间的推移以及第一温度值 Cl与第二温度值C2之差按照时间序列的推移的一个例子。图6、图7是表示由设于密闭容器1内外的第一温度传感器3a、第二温度传感器3b 所测定得到的第一温度值Cl、第二温度值C2与密闭容器1内的压力值P的关系的特性曲 线。密闭容器1内外的特性曲线均存在滞后。可知与设置于密闭容器1的传感器3所示的 各温度值C相对应的压力值P存在多个受测定定时影响的形式(发生偏离)。换言之，现有 的利用在特定定时加以测定的温度值C和压力值P来求出换算压力的测定方法无法求出正 确的密封压力。而另一方面，尽管特性曲线本身存在滞后，但求出特性曲线的斜率S的方法 是利用与多个温度值C相对应的压力值P来求出的(进行平均化处理)，因此给出了比较正 确的值。因而，在求出密闭容器1内的密封压力的情况下，与以往根据换算压力求出的方法 相比，根据特性曲线的斜率S求出的方法精度更高。密闭容器1内侧的第一温度传感器3a所示的特性曲线的滞后的面积比第二温度 传感器3b的特性曲线的滞后的面积小。由此可知，密闭容器1内侧的第一温度传感器3a 所示的特性曲线的与温度值相对应的压力值的偏差更小，可求出更高精度的特性曲线斜率 S，结果给出更高精度的密闭容器1内的密封压力。但是，由于上述特性曲线中依然存在滞 后，即使求出了特性曲线的斜率S (对应于用与各温度值C1、C2相对应的压力值P进行平均 化处理)，也包括不确定的误差。对上述特性曲线中存在滞后的理由进行说明。图8是将图5所示的第一温度值Cl 与第二温度值C2之差Dl随时间的推移、和对该差Dl的温度轴进行放大后的放大差D2重 叠显示的结果。在从早上6点左右到晚上19点左右的时间段内，密闭容器1内侧的温度比 外侧的温度高几度。而在19点左右到第二天早上6点左右的时间段内，密闭容器1内外的 温度差大致为固定。由其它许多结果(未图示)可知，除了雨天等恶劣天气的日子之外，这 种24小时周期的变化每天都在重复。简而言之，明亮时，密闭容器1内外的温度差变大，昏 暗时，该温度差减小到固定值。这种密闭容器1内外的温度差导致特性曲线出现滞后。图9、图10是表示在19点左右到第二天早上6点左右的时间段内由设置于密闭容 器1内外的第一温度传感器3a、第二温度传感器3b所测定得到的第一温度值C 1、第二温 度值C2与密闭容器1内的压力值P的关系的特性曲线。各特性曲线的斜率S3、S4大致相 同。另外，特性曲线中几乎不存在滞后。因而可知，通过利用将压力值P与第一温度值Cl 或第二温度值C2中的任一温度值组合之后得到的特性曲线，可以求出再现性极高的特性 曲线的斜率S，其中，上述压力值P是在由设于密闭容器1内外的第一温度传感器3a和第二 温度传感器3b所测定得到的第一温度值Cl与第二温度值C2的温度差的变动在规定的低 值范围内的变动小的时间段(例如晚上21点左右到凌晨3点左右的夜间)中加以测定的。 此外，实施方式1的气压监视装置的第一温度传感器安装在密闭容器内，但也可 以与第二温度传感器一样安装在密闭容器外。这是由于，即使第一温度传感器和第二温度 传感器均安装在密闭容器外，也能求出第一温度值与第二温度值的温度差，因此可以求出 变动小的时间段。在这种情况下，只要使两个温度传感器的设置部位不同即可，例如使第一 温度传感器的设置位置朝阳，而使第二温度传感器的设置位置背阴等。
另外，如上所述，例如夜间这种变动小的时间段内的特性曲线的斜率S大致相同， 而不依赖于设于密闭容器1内外的第一温度传感器3a、第二温度传感器3b，从这点明确可 知，不需要考虑温度传感器3的设置位置，就能求出密闭容器1内的密封压力。换言之，通 过使用第一温度值Cl与第二温度值C2的温度差的变动在规定的值的范围内的变动小的时 间段或看作是变动小的时间段的规定时间段内加以测定的压力值P和温度值C，特性曲线 中不易包含不确定的误差，因此可知，根据设置于任意位置的一个温度传感器3的温度值 就能求出更高精度的密闭容器1内的密封压力。 由上述理由可知，通过在变动小的时间段或规定的时间段内加以测定，即使是现 有的根据气体状态方程式等来求出换算压力的方法也能得到改良，以求出再现性高的密封 压力。具体而言，根据上述变动小的时间段或规定时间段内的压力值P和温度值C，按照时 间序列求出换算压力，然后将该按照时间序列求出的各换算压力的平均值作为密封压力， 从而求出再现性高的密封压力。但是，设置于密闭容器1内外的第一温度传感器3a、第二温度传感器3b所测定的 温度值Cl、温度值C2存在固定值的温度差，从而使得求出换算压力的方法所求出的换算压 力的值会根据所使用的传感器的配置位置的不同而不同。从而，认定为根据换算压力不易 求出正确的密封压力。虽说如此，利用各个温度传感器3求出的换算压力具有高再现性，因 此能极高精度地测定与密闭容器1内的密封压力连动的换算压力的增减。以上所说明的求 出特性曲线的斜率S和换算压力的方法适合在运算部13中采用。运算处理装置4的运算部13利用压力存储装置11和温度存储装置12中按照时 间序列记录的在变动小的时间段或规定时间段内加以测定的压力值P和温度值C，能高精 度地求出特性曲线的斜率S或换算压力。通过将求出特性曲线的斜率S或换算压力所用的 压力值P和温度值C的采样间隔设为例如24小时的间隔，从而利用在24小时周期的变动 小的时间段或规定时间段内加以测定的压力值P和温度值C，分别求出特性曲线的斜率S或 换算压力，并使该求出的24小时周期的特性曲线的斜率S或换算压力按照时间序列的推移 在显示装置14上显示。通过确认在显示装置14上所显示的特性曲线的斜率S或换算压力随时间的推移， 能够确认气体绝缘电气设备100的密闭容器1内的密封压力一天天的变化。其结果是，若 特性曲线的斜率S或换算压力每日随时间的推移有减小的趋势，则能确认存在漏气。因而， 可以在显示装置14中配备未图示的判断部，该判断部对各规定的时间段内在运算部按照 时间序列求出的特性曲线的各斜率或各换算压力按照时间序列的增减进行比较，当漏气发 展到规定以上时，发出警报即可。另外，也可以在运算部13根据特性曲线的斜率S求出当 前时刻的密封压力。如以上所说明的那样，本发明实施方式1的发明利用不依赖于温度传感器的安装 部位的、在变动小的时间段或规定时间段内加以测定的压力值P和温度值C得到再现性高 的特性曲线(无滞后的特性曲线)，因此，具有以下效果能高精度地确认密闭容器内的密 封压力按照时间序列的变化或高精度地测定密封压力，从而能高精度地实现在早期掌握漏 气情况。
权利要求
1.一种气压监视装置，其特征在于，包括压力传感器，该压力传感器测定密闭容器内 的压力值；温度传感器，该温度传感器测定所述密闭容器的温度值；存储装置，该存储装置 将由所述压力传感器及所述温度传感器所测定得到的压力值及温度值按照时间序列进行 存储；以及运算部，该运算部对存储于所述存储装置中的各个规定时间段内的压力值和温 度值所形成的特性曲线的斜率进行运算。
2.一种气压监视装置，其特征在于，包括压力传感器，该压力传感器测定密闭容器内 的压力值；温度传感器，该温度传感器测定所述密闭容器的温度值；存储装置，该存储装置 将由所述压力传感器及所述温度传感器所测定得到的压力值及温度值按照时间序列进行 存储；以及运算部，该运算部根据存储于所述存储装置中的各个规定时间段内的压力值和 温度值运算各换算压力，并对经过所述运算得到的各换算压力的平均值进行运算。
3.如权利要求1或2所述的气压监视装置，其特征在于，运算所使用的存储于存储装置 中的各个规定时间段内的压力值和温度值是夜间的压力值和温度值。
4.一种气压监视装置，其特征在于，包括压力传感器，该压力传感器测定密闭容器内 的压力值；第一温度传感器和第二温度传感器，该第一温度传感器和第二温度传感器测定 所述密闭容器不同部位的温度值；存储装置，该存储装置将由所述压力传感器所测定得到 的压力值、及由所述第一温度传感器和第二温度传感器所测定的第一温度值和第二温度值 按照时间序列进行存储；以及运算部，该运算部对压力值和第一温度值或所述压力值和第 二温度值所形成的特性曲线的斜率进行运算，所述压力值是在存储于所述存储装置中的第 一温度值与第二温度值的温度差在规定的值的范围内的各个变动小的时间段内加以测定 的。
5.一种气压监视装置，其特征在于，包括压力传感器，该压力传感器测定密闭容器内 的压力值；第一温度传感器和第二温度传感器，该第一温度传感器和第二温度传感器测定 所述密闭容器不同部位的温度值；存储装置，该存储装置将由所述压力传感器所测定得到 的压力值及由所述第一温度传感器和第二温度传感器所测定得到的第一温度和第二温度 值按照时间序列进行存储；以及运算部，该运算部根据压力值和第一温度值、或所述压力值 和第二温度值运算各换算压力，并对经过所述运算得到的各换算压力的平均值进行运算， 所述压力值是在存储于所述存储装置中的第一温度值与第二温度值的温度差在规定的值 的范围内的各个变动小的时间段内加以测定的。
6.如权利要求4或5所述的气压监视装置，其特征在于，在密闭容器的内侧设置第一温 度传感器，在密闭容器的外侧设置第二温度传感器。
7.一种气体绝缘电气设备，其特征在于，包括权利要求1、2、4、5中任一项所述的气压 监视装置。
8.一种气体绝缘电气设备，其特征在于，包括权利要求3所述的气压监视装置。
9.一种气体绝缘电气设备，其特征在于，包括权利要求6所述的气压监视装置。
全文摘要
一种气压监视装置，在现有利用安装于密闭容器外的温度传感器所测定得到的温度值检测密闭容器内的漏气的气压监视装置中，密闭容器内的实际温度值与所测定的温度值存在不确定的温度差，不易根据所测定的密闭容器内的压力值求出换算到规定温度下的换算压力，从而无法在早期检测漏气情况。通过根据24小时周期定义的规定时间段内加以测定的压力值和温度值按照时间序列的推移所形成的特性曲线的斜率，消除密闭容器内外不确定的温度差的影响，从而可以高精度地求出密闭容器内的换算压力，并能在早期检测漏气情况。
文档编号H02B13/025GK102104236SQ201010206750
公开日2011年6月22日 申请日期2010年6月11日 优先权日2009年12月17日
发明者伊藤隆史 申请人:三菱电机株式会社