專利名稱：氣體絕緣開關裝置及氣體絕緣開關裝置用部件的電弧損傷檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于檢測氣體絕緣開關裝置中使用的部件的電弧損 傷，特別是用于容易地檢測電接點達到當初設定的損耗極限的氣體絕 緣開關裝置及氣體絕緣開關裝置用部件的電弧損傷檢測方法。
背景技術：
在發(fā)電站或變電站中的高電壓用的斷路器、斷路開關或開關器等 電力設備中，組裝有用于開關電路的電接點。此外，近年來，從提高 經濟性和環(huán)境調和性的觀點出發(fā)，正在促進電力設備的緊湊化，有電 接點小徑化的傾向，但另一方面，隨著電力需求的增大，也謀求電力 設備的高電壓化及大容量化，小徑化的電接點的電流密度在增大。
在上述的電力設備中，由于在高電壓下反復進行斷路動作，所以 在其電接點，產生由開關時所產生的電弧的熱量所引起的蒸發(fā)或損 耗。因此，到目前為止，正確地把握產生在電接點的損耗極限對于使 電接點正確運轉、提高電力設備的運轉率而言是非常重要的。
作為這樣的電接點的損耗極限檢測方法，有在電刷上安裝磁石以 檢測磁變化的方法(參照專利文獻1)、或在接點上安裝壓電元件以
監(jiān)視電壓變化的裝置；在開關設備中安裝振動傳感器或加速度傳感器 以檢測本體的異常振動等的裝置(參照專利文獻2及3)。在這些監(jiān) Ul裝置中，在接點附近設置傳感器等，通過測定電特性變化或機械特 性變化來檢測異常。
此外，還提出了不安裝特殊的傳感器等，通過從電極本身分析電
弧時所產生的光而檢測損耗的方法(參照專利文獻4)。 專利文獻1:特開平6-14501號公報 專利文獻2:特開平10-241481號公報 專利文獻3:特開平11-354341號公報 專利文獻4:特開2005-71727號公報
但是，對于專利文獻1 3中公開的以往的監(jiān)視裝置，其是對被 看作是由于變形或損耗而引起的設備特性的變化進行測定，并在發(fā)生 異常的初期過程中進行檢測，所以難以直接檢測電極或噴嘴等的損耗 極限。
此外，例如專利文獻4適合檢測電極的損耗，但不能檢測開關裝 置的噴嘴等電極外圍部件的損耗。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為解決上述以往技術中的問題而提出的，其目的在于， 提供一種氣體絕緣開關裝置及氣體絕緣開關裝置用部件的電弧損傷 檢測方法，以便直接檢測電接點或外圍部件達到當初設定的損耗極 限。
為達到上述目的，提供一種氣體絕緣開關裝置，其中在封入了消 弧性氣體的容器內，具有一對可接觸和分離的電弧接觸頭、由設在其 一方的電弧接觸頭側的緩沖活塞及緩沖缸構成的緩沖室、和具備與所 述緩沖缸一體地固定的噴嘴的消弧室，通過壓縮所述緩沖室，將所述 消弧性氣體導入所述噴嘴，并噴向在所述一對電弧接觸頭間產生的電 弧以消除電弧，其特征在于構成所述電弧接觸頭、緩沖室或消弧室 的部件以下述物質作為標記物質而含有，所述物質包含與在該部件中 用于確保本來的耐性或耐絕緣性所使用的元素不同的元素；與通過所 述電弧的熱量所述部件因熱分解而發(fā)生損耗相伴，所述標記物質以氣 體狀被釋放到所述氣體中。
根據(jù)以上的本發(fā)明，通過在氣體絕緣開關裝置用部件中，使用含 有與開關裝置內部使用的元素不同的元素的物質作為標記物質，與開 關裝置的開關動作相伴產生電弧，且該部件損耗的情況下，該標記物 質通過熱分解而成為氣體狀，并向容器內擴散。能夠通過檢測氣體絕 緣開關裝置內的氣體中的氣體狀的標記物質的濃度，在不使用設備的
分解檢查、或x射線透射攝影等特別的診斷裝置的情況下，進行氣
體絕緣開關裝置用部件的損耗的正確的極限評價，并且容易地進行氣 體絕緣開關裝置用部件的壽命評價。
根據(jù)以上的本發(fā)明，能夠提供一種氣體絕緣開關裝置及氣體絕緣 開關裝置用部件的電弧損傷檢測方法，以便直接檢測電接點或外圍部 件達到當初設定的損耗極限。


圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式的氣體斷路器的基本構成的圖
圖2是表示本發(fā)明的第1實施方式的絕緣噴嘴的損傷檢測的概念圖。
圖3是表示本發(fā)明的第1實施方式中的標記物質在氣體中的濃度 與絕緣噴嘴的損傷情況的關系的曲線圖。
圖4是表示本發(fā)明的第2實施方式的絕緣噴嘴的損傷檢測的概念圖。
圖5是表示本發(fā)明的第2實施方式中的標記物質在氣體中的濃度 與絕緣噴嘴的損傷情況的關系的曲線圖。
圖6是表示本發(fā)明的第3實施方式的絕緣噴嘴的損傷檢測的概念圖。
圖7是表示本發(fā)明的第3實施方式中的氟化物在氣體中的濃度與 電弧接觸頭的損傷情況的關系的曲線圖。
圖8是表示本發(fā)明的第4實施方式的絕緣噴嘴的損傷檢測的概念圖。
圖9是表示本發(fā)明的第4實施方式中的氟化物在氣體中的濃度與 電弧接觸頭的損傷程度的關系的曲線圖。 符號說明
1:氣體容器，2:極間絕緣筒，3:固定通電接觸頭，4:固定電 弧接觸頭，5:可動通電接觸頭，6:絕緣噴嘴，7:可動電弧接觸頭， 8:操作機構部，9:操作桿，10a:緩沖缸，10b:緩沖活塞，lh緩 沖室，12:排氣孔，13:電弧，14:標記物質，15:氟化物，16:氣 體釆集閥，L:標記層，M:標記物質，P:含氟樹脂層。
具體實施例方式
以下，參照附圖1 圖3具體說明本發(fā)明的有代表性的實施方式。 以下，作為實施本發(fā)明的一例，舉例說明氣體斷路器，但本發(fā)明并不 只限于氣體斷路器，也能夠在斷路器、斷路開關或開關器等電力設備 中，廣泛地用于以開關電路為目的的電接點為代表的氣體絕緣開關裝 置用部件。
(1)第1實施方式
參照圖1 圖3說明本發(fā)明的第1實施方式。圖1是表示本實施 方式的氣體斷路器的基本構成的圖示。
本實施方式的氣體斷路器的構成與以往相同，為了明確起見的說 明如下所述。即，在封入了消弧性氣體的氣體容器l內，設有與操作 機構部8連結的中空的操作桿9。而且，該操作桿9被同軸狀的緩沖 缸10a包圍。在操作桿9和緩沖缸10a之間插入緩沖活塞10b，由該 緩沖活塞10b和緩沖缸10a及操作桿9形成被它們圍住的緩沖室11。
在操作桿9的前端部分設有可動電弧接觸頭7，在操作桿9上的 與可動電弧接觸頭7相反的位置上，在側面設有排氣孔12。此外，
在可動電弧接觸頭7的外周，設置有具備氣體流路的絕緣噴嘴6和可 動通電接觸頭5，在與可動電弧接觸頭7相對的位置上配置固定電弧 接觸頭4，在其外側配置有固定通電接觸頭3。
在如此構成的氣體斷路器中，通過利用操作機構部8的操作桿9 的斷路動作，分離固定通電接觸頭3和可動電弧接觸頭7后，在固定 電弧接觸頭4和可動電弧接觸頭7之間產生電弧13，通過該電弧而 使周圍的部件暴露在高溫下，因此損耗嚴重。
于是，在本實施方式中，如圖2的概念圖所示，以含有因電弧 13引起的損耗而向氣體容器1內釋放氣體狀物質的標記物質14的方 式構成上述的斷路器的絕緣噴嘴6。
此處，為確保耐熱性和絕緣性，絕緣噴嘴6通常用含氟樹脂成形， 但在本實施方式中，在通常所用的含氟樹脂中，將耐熱性和絕緣性優(yōu) 異的含氯樹脂，如聚偏氯乙烯作為標記物質14與含氟樹脂均勻地混 合成形。這樣，采用由與斷路器內部所使用的元素不同的元素即氯 (Cl)構成的物質作為標記物質14。
此外，在本實施方式中，在氣體容器1的規(guī)定的地方，此處，作 為一例，在固定導體側設有用于采集氣體容器1內的氣體的氣體采集 閥16。通過該氣體采集閥16的開關來采集容器1內的氣體，從而檢 測該成分。
根據(jù)以上的本實施方式，由于利用操作機構部8和操作桿9的斷 路動作而在固定電弧接觸頭4和可動電弧接觸頭7之間產生電弧13， 所以構成斷路器的部件發(fā)生損耗。此時，在絕緣噴嘴6中，將含有與 在斷路器內部本來使用的元素不同的元素的物質作為標記物質而使 用，所以與損耗的進行成正比地在氣體容器1內蓄積氣體狀的標記物 質14，其濃度緩慢增加。
更具體地說，如果絕緣噴嘴6由于電弧13的熱而發(fā)生損耗，與 該絕緣噴嘴6通常所用的含氟樹脂均勻地混合的含氯樹脂就因熱分
解而產生氣體狀的氯。由于該氯是氣體狀的，所以在斷路器內緩慢增
加，其濃度如圖3所示的那樣增加。
于是，從氣體采集閥16采集氣體容器1內的氣體，通過未圖示 的分析裝置監(jiān)測該氣體中含有的標記物14。如上所述，標記物質14 通過使用含有與在斷路器內部本來使用的元素不同的元素的物質，即 使以微少的量也能進行判定。此時，通過預先將絕緣噴嘴6的損耗極 限設定為極限濃度，由此可進行損耗極限的判定。
由此，能夠在不使用設備的分解檢査、或X射線透射攝影等特 別的診斷裝置的情況下，進行以絕緣噴嘴6為代表的斷路器部件的損 耗的正確的極限評價，并能夠容易進行斷路器部件的壽命評價。
此處，作為采集的氣體中所含的標記物質的分析方法，在氣體中 的標記物質的濃度比較高時，或能夠采集一部分氣體時，可通過氣體 色譜法或檢測管進行，另一方面，在氣體中的標記物質的濃度比較低、 且能夠大量采集取樣量時，在水或吸收液中通入氣體以吸收氯，可采 用離子色譜法或滴定法、比色分析法等化學分析。另外，在采集量不 太多時，可采用質量分析法或氣相色譜質量分析法等。
此外，該分析的時機沒有特別限定，但由于標記物質14從絕緣 噴嘴6的釋放起因于電弧13的產生，因此基本上優(yōu)選在斷路動作后 進行。
另外，也能夠將與本實施方式同樣的構成用于所有使用了被電弧 13損傷的有機材料的部件，例如極間絕緣筒2等斷路器絕緣部件， 由此，對于極間絕緣筒2等部件，也能夠得到與絕緣噴嘴相同的效果。 (2)第2實施方式
參照圖4及圖5說明本發(fā)明的第2實施方式。另外，對于與第l 實施方式相同的構成，標記同一符號，并省略重復的說明。
在本實施方式中，在基本構成與第1實施方式相同的氣體斷路器 中，如圖4所示，改進了氣體噴嘴6的構成。g卩，將直至設定為氣體 噴嘴6的外裝側的損耗極限的厚度與以往同樣形成用含氟樹脂構成 的含氟樹脂層P，在設定為氣體噴嘴6的內裝側的損耗極限的位置上， 設置由標記物質14即含氯樹脂構成的含氯樹脂層C。
根據(jù)以上的本實施方式，直至損耗極限都使用由不含標記物質 14的聚四氟乙烯(PTFE)等含氟樹脂構成的噴嘴，由此，如圖5所 示，氣體中的標記物質14的濃度即氯濃度不是相對于絕緣噴嘴6的 損耗情況成比例地增加，只不過是稍微增加。而且，在絕緣噴嘴6的 損耗達到損耗極限即含氯樹脂層C的階段，氣體中的氯濃度急劇上 升。
因此，通過以此點作為損耗極限進行判定，能夠在不使用設備的 分解檢査、或X射線透射攝影等特別的診斷裝置的情況下，進行以 絕緣噴嘴6為代表的斷路器部件的損耗的正確的極限評價，并能夠容 易進行斷路器部件的壽命評價。 (3)第3實施方式
參照圖6及圖7說明本發(fā)明的第3實施方式。另外，對于與上述 各實施方式相同的構成，標記同一符號，并省略重復的說明。
在本實施方式中，在基本構成與第1實施方式相同的氣體斷路器 中，如圖6的概念圖所示，為了檢測電弧接觸頭的損傷，在固定電弧 接觸頭4中混入了標記物質14。
一般而言，由于電弧接觸頭暴露在高溫下，損耗嚴重，所以作為 電弧接觸頭的接點材料，使用耐熱性良好的材料， 一般使用Cu-W合 金的例子較多，但在本實施方式中，在固定電弧接觸頭4中，作為標 記物質M，采用通過與氟或氫氟酸反應而生成氟化物的物質。具體地 說，作為在常溫下生成氣體狀的氟化物15的氟化物生成物質，可采 用Se、 Ge、 Te，此外，作為生成沸點比較低的氟化物15的氟化物生 成物質，可采用Sb、 Os、 Cr、 Re、 V。
在以上的本實施方式中，在采用SF6氣體作為氣體容器1內的絕
緣氣體的情況下，由于斷路時產生的電弧13, SF6氣體被分解，生成 氟或氫氟酸F。另一方面，從固定電弧接觸頭4，同樣由于電弧13的 產生，接觸頭所含的氟化物生成物質氣化后的成分作為標記物質M 而產生。然后，該氟或氫氟酸F和用作標記物質M的Se、 Ge、 Te、 或Sb、 Os、 Cr、 Re、 V反應，生成氟化物15。
于是，如圖7所示，該氟化物15與損耗的進行成比例地在氣體 容器1內蓄積，其濃度緩慢增加。因此，采用與第1實施方式相同的 方法，即，在生成氣體狀的氟化物15時，可以取樣設備中的氣體， 利用氣相色譜法檢測，或通過使其與吸收液反應而分析吸收液中的標 記元素濃度的方法，能夠取樣氣體容器1內的氣體，分析氟化物15 的氣體中的濃度。然后，通過研究該濃度的變化，預先設定相當于損 耗極限的極限濃度，從而可判定損耗極限。
由此，能夠在不使用設備的分解檢修、或X射線透射攝影等特 別的診斷裝置的情況下，進行固定電弧接觸頭為代表的斷路器部件的 損耗的正確的極限評價，并容易進行斷路器部件的壽命評價。
此外，在本實施方式中，有時氣體容器l內的氣體溫度下降，氟 化物15成為固體或液體，但在此種情況下，通過在設備內部配置表 面電阻傳感器，測定其電阻的變化，也能判定電弧接觸頭的損耗極限。
另外，在第3實施方式中，對含有標記物質的電弧接觸頭僅限于 固定電弧接觸頭進行了說明，但也可將其置換成可動電弧接觸頭直接 應用。在此種情況下，也能獲得與固定電弧接觸頭同樣的效果。 (4)第4實施方式
參照圖8及圖9說明本發(fā)明的第4實施方式。另外，對于與上述 各實施方式相同的構成，標記同一符號，并省略重復的說明。
在本實施方式中，在基本構成與第1實施方式相同的氣體斷路器 中，如圖8的概念圖所示，改進了固定電弧接觸頭4的構成。即，將 直至設定為固定電弧接觸頭4的外裝側的損耗極限的厚度與以往同
樣由利用Cu-W合金等構成不含標記物質的層，自成為固定電弧接觸 頭4的內裝側的損耗極限的位置開始，將內側形成由標記物質14即 Se、 Ge、 Te或Sb、 Os、 Cr、 Re、 V等的氟化物生成物質構成的標記 層L。
根據(jù)以上的本實施方式，直至損耗極限用不含標記物質14的層 構成，由此，如圖9所示，氣體中的標記物質14的濃度，即在第3 實施方式中所示的氟化物15的濃度不是相對于固定電弧接觸頭4的 損耗情況成比例地增加，只不過是稍微增加。而且，在固定電弧接觸 頭4的損耗達到損耗極限即標記層L的階段，氣體中的氟化物15的 濃度急劇上升。
因此，通過以此點作為損耗極限進行判定，能夠在不使用設備的 分解檢査、或X射線透射攝影等特別的診斷裝置的情況下，進行以 固定電弧接觸頭4為代表的斷路器部件的損耗的正確的極限評價，并 且容易進行斷路器部件的壽命評價。
權利要求
1.一種氣體絕緣開關裝置，其中在封入了消弧性氣體的容器內，具有一對可接觸和分離的電弧接觸頭、由設在其一方的電弧接觸頭側的緩沖活塞及緩沖缸構成的緩沖室、和具備與所述緩沖缸一體地固定的噴嘴的消弧室，通過壓縮所述緩沖室而將所述消弧性氣體導入所述噴嘴，并吹向所述一對電弧接觸頭間產生的電弧以消除電弧，其特征在于構成所述電弧接觸頭、緩沖室或消弧室的部件以下述物質作為標記物質而含有，所述物質包含與在該部件中用于確保本來的耐性或耐絕緣性所使用的元素不同的元素；與通過所述電弧的熱量所述部件因熱分解而發(fā)生損耗相伴，所述標記物質以氣體狀被釋放到所述氣體中。
2. 如權利要求1所述的氣體絕緣開關裝置，其特征在于所述 噴嘴由含氟樹脂、和作為標記物質混入的含氯樹脂構成。
3. 如權利要求1所述的氣體絕緣開關裝置，其特征在于所述 噴嘴從外裝到成為損耗極限的厚度由含氟樹脂層形成，且自所述含氟 樹脂層開始內裝具備由含氯樹脂構成的標記物質層。
4. 如權利要求1所述的氣體絕緣開關裝置，其特征在于 作為在所述容器內封入的消弧性氣體，含有SF6氣體； 在所述電弧接觸頭中，混入含有下述成分的材料作為標記物質，所述成分是通過由所述電弧的熱量產生的熱分解與所述SF6氣體的分解成分反應而生成低沸點或升華性的氟化物的成分。
5. 如權利要求l所述的氣體絕緣開關裝置，其特征在于 作為在所述容器內封入的消弧性的氣體，含有SF6氣體； 所述電弧接觸頭直至成為外裝的損耗極限的厚度具備含氟樹脂層，自所述含氟樹脂層開始內裝具備標記物質層作為標記物質，所述標記物質層由含有能夠通過由所述電弧的熱量產生的熱分解與所述SF6氣體的分解成分反應而生成低沸點或升華性的氟化物的成分的材 料構成。
6. 如權利要求4或5所述的氣體絕緣開關裝置，其特征在于 含有生成所述氟化物的成分的材料是Se、 Ge、 Te、或Sb、 Os、 Cr、 Re、 V中的任一種。
7. 如權利要求4或5所述的氣體絕緣開關裝置，其特征在于-在所述容器內具備測定所述氟化物的生成量的表面電阻傳感器。
8. —種氣體絕緣開關裝置用部件的電弧損傷檢測方法，該氣體 絕緣開關裝置用部件被配設在封入了消弧性氣體的容器內，并構成一 對可接觸和分離的電弧接觸頭、由設在其一方的電弧接觸頭側的緩沖 活塞及緩沖缸構成的緩沖室、或者具備與所述緩沖缸一體地固定的噴 嘴的消弧室，其特征在于所述部件以下述物質為標記物質而含有，該物質含有與在該部件 中用于確保本來的耐性或耐絕緣性所使用的元素不同的元素；通過因開關動作而在所述一對電弧接觸頭間產生的電弧的熱量， ^t與由所述部件的熱分解所產生的損耗相伴、以氣體狀釋放的所述標 記物質在所述容器內的氣體中的濃度進行檢測以判定所述部件的損 耗極限。
9. 如權利要求8所述的氣體絕緣開關裝置用部件的電弧損傷檢 測方法，其特征在于作為在所述容器內封入的消弧性的氣體，含有SF6氣體； 所述電弧接觸頭混入含有下述成分的材料作為標記物質，所述成分是通過由所述電弧的熱量產生的熱分解與所述SF6氣體的分解成分反應而生成低沸點或升華性的氟化物的成分；通過因開關動作而在所述一對電弧接觸頭間產生的電弧的熱量，對與由所述部件的熱分解產生的損耗相伴所生成的所述氟化物在所 述容器內的氣體中的濃度進行檢測以判定所述電弧接觸頭的損耗極 限。
10.如權利要求9所述的氣體絕緣開關裝置用部件的電弧損傷檢測方法，其特征在于在所述電弧產生后，在所述容器內的氣體溫度 下降，所述氟化物成為固體或液體的情況下，通過采用設在所述容器 內的測定所述氟化物的生成量的表面電阻傳感器來測定所述容器內 的電阻變化，由此判定電弧接觸頭的損耗極限。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于直接檢測電接點或外圍部件達到當初設定的損耗極限的氣體絕緣開關裝置及氣體絕緣開關裝置用部件的電弧損傷檢測方法。在斷路器的絕緣噴嘴(6)中含有通過由電弧(13)產生的損耗向斷路器氣體容器(1)內釋放氣體狀物質的標記物質(14)。為了確保耐熱性和絕緣性，通常用含氟樹脂成形絕緣噴嘴(6)，但在通常所用的含氟樹脂中，將耐熱性和絕緣性優(yōu)異的含氯樹脂，如聚偏氯乙烯作為標記物質(14)與含氟樹脂均勻地混合成形。
文檔編號H02B13/035GK101174760SQ20071018118
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月12日 優(yōu)先權日2006年10月12日
發(fā)明者古田宏, 花井正廣, 金澤幸雄 申請人:株式會社東芝