報告書番号

H09009

タイトル（和文）

ガス絶縁開閉装置の状態診断手法の開発（その３）－外部吸着剤ユニットによる異常診断と検出感度評価－

タイトル（英文）

Development of condition assessment method of gas-insulated switchgear (Part III) - Abnormal diagnosis by external adsorbent unit and detection sensitivity evaluation -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

ガス絶縁開閉装置（GIS）は高信頼性機器であることから，相当の長期運用が可能と期待されるが，一方で異常事象を明確に検出することは難しい。当所ではSF6ガス中の極微小放電に伴う分解ガスに着目し，時間的な蓄積を利用して高感度に異常検出を行う外部吸着剤ユニット方式による状態診断手法を提案している。本手法の現場適用性を高めるためには，吸着剤からの簡易かつ効率的・高感度な分解ガスの分離・分析手法を構築する必要があり，さらに分解ガスが発生した場合でも吸着剤の効果を確実に機能させることが必要である。このため，外部吸着剤ユニット中の吸着剤からの簡易かつ効率的な分解ガス分離手法と，併せて用いる高感度な分析手法を確立するとともに，現場適用性の高い外部吸着剤ユニットを提案し性能検証を行った。具体的には，SF6中の部分放電（6～20[pC/pulse]，10～38[nC/cycle]）により分解ガスを生成し，分解ガスの吸着剤からの分離・分析手法および現場適用性の高い外部吸着剤ユニットの検討を行った。主な成果を以下にまとめる。
1. 吸着剤からの分解ガスの分離・分析手法の確立
吸着剤からの分解ガスの分離手法として「精製水浸漬ガス分離法」，併せて用いる分析手法として「吸着剤水溶液分析法」および「吸着剤排出ガス分析法」を提案し，実用性を検証した。
・吸着剤水溶液分析法（現場での診断を想定） 吸着剤水溶液の導電率・電気抵抗率，水素イオン指数（pH），フッ化物イオン（F-）を水質計を用いて計測した。実器程度（900リットル）の実験タンクを用いて検証した結果，設備点検等で用いられるガス検知管（SO2, HF用）で検出できないごく微量な分解ガスであっても，蓄積を利用することでその有無を検出することができた。
・吸着剤排出ガス分析法（詳細診断を想定） ガスクロマトグラフを用いて，吸着剤排出ガスの詳細分析を行った。ガスクロマトグラフの分解能がサブppbオーダであることを考慮すると，仮に十分な余裕を持って100ppbを判定レベルとしても，1分程度の蓄積で十分に異常を検出できるものと考えられる。
2. 現場適用性の高い外部吸着剤ユニットの検討
機械的駆動部のないガス循環方式を採用した信頼性の高い外部吸着剤ユニットとして，ガスの強制循環を行わない「自然循環方式」と外部吸着剤ユニットの管路の一部を加熱することでガスの循環を促す「加熱循環方式」を検討した。この結果，いずれの循環方式においてもガス管路をループ構成（タンク-吸着剤ユニット-タンク）とすることで効率的にガスが清浄化されることを確認した。
3.外部吸着剤ユニット方式を用いたGISの診断フローを提案した。提案した診断フローは，ガス区画ごとの吸着剤水溶液を水質計を用いて相互比較する現地簡易診断と持ち帰った吸着剤から分解ガスを直接検出する詳細診断からなる。

概要 （英文）

We have proposed the condition assessment method of GIS based on the gas analysis in the equipment. This method utilizes the accumulated SF6 decomposition gas which is generated with partial discharge or overheating. In this report, we propose the condition assessment method that has a high practicality as a final approach. It is proposal of the simplified separation and analysis method of decomposition gas from high reliability external adsorbent unit.
In the separation and the analysis method of the decomposition gas, the adsorbent was immersed in the purified water, and adsorbent aqueous solution and adsorbent exhaust gas were generated and analyzed. As the result, the characteristics of aqueous solution including the decomposition gas was greatly different from the one that doesn't contain decomposition gas, and was shown that this method was useful as simple diagnostics in the field. Moreover, the decomposition gas was detected from adsorbent exhaust gas. Therefore it was estimated to be able to detect the partial discharge using gas chromatograph by accumulated decomposition gas of about one minute.
In the high reliability external unit, to improve reliability, we proposed the external adsorbent unit that adopted the gas circulation system without a mechanical driving device. It is a natural circulation method and a heating circulation method. As a result, it was confirmed that the SF6 gas was efficiently kept clean by making gas pipe line to be a loop structure in each circuit system.
Finally, we proposed the diagnosis flow of the GIS that used the external absorbent unit method. It consists from simple diagnostic method using adsorbent aqueous solution in the substation and minuteness diagnostic method which detectes the decomposition gas directly from absorbent.

報告者

キーワード