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公開番号2023038941
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-03-17
出願番号2022141798
出願日2022-09-07
発明の名称電気開閉装置の充填ガスの寿命予測
出願人イートンインテリジェントパワーリミテッド,Eaton Intelligent Power Limited
代理人アインゼル・フェリックス=ラインハルト,個人,個人,個人,個人
主分類H02B 13/065 20060101AFI20230310BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電気開閉装置の充填ガスの寿命を予測する方法を提供する。
【解決手段】異なる時点t₁、t₂において所定の温度T_pで充填ガス(2)を含有する電気開閉装置(1)のシステム内の圧力値p₁、p₂が測定される。
圧力値p₁とp₂の圧力差Δpに基づいて、充填ガス(2)の寿命が計算される。あるいは、圧力値p₁、p₂は、異なる時点t₁、t₂において所定の温度範囲内の温度T₁、T₂で取得することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電気開閉装置（１）の充填ガス（２）の寿命を予測する方法であって、
ａ）第１の時点ｔ
１
において所定の温度Ｔ
ｐ
で前記充填ガス（２）を含有する前記電気開閉装置（１）のシステム内の第１の圧力値ｐ
１
を測定し、第２の時点ｔ
２
において前記同じ所定の温度Ｔ
ｐ
で前記充填ガス（２）を含有する前記電気開閉装置（１）のシステム内の第２の圧力値ｐ
２
を測定する工程、又は、
ｂ）第１の時点ｔ
１
において所定の温度範囲内の第１の温度Ｔ
１
で前記充填ガス（２）を含有する前記電気開閉装置（１）のシステム内の第１の圧力値ｐ
１
を測定し、第２の時点ｔ
２
において前記同じ所定の温度範囲内の第２の温度Ｔ
２
で前記充填ガス（２）を含有する前記電気開閉装置（１）のシステム内の第２の圧力値ｐ
２
を測定する工程と、
－前記第１の圧力値ｐ
１
と前記第２の圧力値ｐ
２
との間の圧力差Δｐを計算する工程と、
－前記圧力差Δｐに基づいて、前記充填ガス（２）の寿命を計算する工程と、
を含み、前記第１の圧力値ｐ
１
及び／又は第２の圧力値ｐ
２
がコンデンサの体積変化に基づいて計算され、前記コンデンサが前記コンデンサの２つの電極（６、７）間に誘電材料（８）としてエラストマーを有することを特徴とする、方法。
続きを表示（約 3,200 文字）【請求項２】
前記充填ガスの総寿命ＬＴ
ｔｏｔａｌ
が、以下の式を使用して計算され、
JPEG
2023038941000019.jpg
41
128
式中、ｐ
１
は、前記第１の圧力値であり、ｐ
２
は、前記第２の圧力値であり、Δｐは、前記第２の圧力値ｐ
２
と前記第１の圧力値ｐ
１
との間の圧力差であり、ｔ
１
は、前記第１の時点であり、ｔ
２
は、前記第２の時点であり、Δｔは、前記第２の時点ｔ
２
と前記第１の時点ｔ
１
との間の時間差であり、Δｐ
ｐｔｕ
は、時間単位当たりの公称圧力降下であり、ＬＴ
ｎｏｍｉｎａｌ
は、前記充填ガス（２）の公称寿命であり、ｐ
ｌｏｗ
は、前記充填ガス（２）の最低圧力値であり、ｐ
ｈｉｇｈ
は、前記充填ガス（２）の最高圧力値である、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記充填ガス（２）の残りの寿命ＬＴ
ｒｅｍａｉｎ
が、以下の式を使用して計算されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
JPEG
2023038941000020.jpg
12
128
【請求項４】
前記充填ガス（２）の総寿命ＬＴ
ｔｏｔａｌ
が、以下の式を使用して計算され、
JPEG
2023038941000021.jpg
11
128
式中、ｐ
１
は、前記第１の圧力値であり、ｐ
２
は、前記第２の圧力値であり、ｐ
ｌｏｗ
は、前記充填ガス（２）の最低圧力値であり、ｐ
ｈｉｇｈ
は、前記充填ガス（２）の最高圧力値であり、Δｐは、前記第２の圧力値ｐ
２
と前記第１の圧力値ｐ
１
との間の圧力差であり、ｔ
１
は、前記第１の時点であり、ｔ
２
は、前記第２の時点であり、Δｔは、前記第２の時点ｔ
２
と前記第１の時点ｔ
１
との間の時間差である、ことを特徴とする請求項１又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記充填ガス（２）の残りの寿命ＬＴ
ｒｅｍａｉｎ
が、以下の式を使用して計算され、
JPEG
2023038941000022.jpg
11
128
式中、ｐ
１
は、前記第１の圧力値であり、ｐ
２
は、前記第２の圧力値であり、ｐ
ｌｏｗ
は、前記充填ガスの最低圧力値であり、Δｐは、前記第２の圧力値ｐ
２
と前記第１の圧力値ｐ
１
との間の圧力差であり、ｔ
１
は、前記第１の時点であり、ｔ
２
は、前記第２の時点であり、Δｔは、前記第２の時点ｔ
２
と前記第１の時点ｔ
１
との間の時間差である、ことを特徴とする請求項１、２、又は４に記載の方法。
【請求項６】
以下の式を使用して、前記第１の圧力値ｐ
１
が、ｐ
１ｃｏｒｒ
に置き換えられ、基準温度Ｔ
ｒｅｆ
に関連付けられる、及び／又は第２の圧力値ｐ
２
が、ｐ
２ｃｏｒｒ
に置き換えられ、基準温度Ｔ
ｒｅｆ
に関連付けられ、
JPEG
2023038941000023.jpg
29
128
式中、Ｔ
１
は、前記第１の温度であり、Ｔ
２
は、前記第２の温度であり、Ｖ
ｇａｓ
は、前記充填ガス（２）の体積であり、Ｒは充填ガス（２）のガス定数であり、ｐ
１ｃｏｒｒ
は、第１の補正圧力値であり、ｐ
２ｃｏｒｒ
は、第２の補正圧力値である、ことを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の圧力値ｐ
１
又は前記第２の圧力値ｐ
２
が、前記充填ガス（２）の最低圧力値ｐ
ｌｏｗ
未満に降下する場合、警告が出力されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記所定の温度Ｔ
ｐ
又は前記所定の温度範囲が、ＩＥＣ規格ＩＥＣ６２２７１－１００／２００又は電気開閉装置（１）の公称温度動作範囲に従って選択されることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
電気開閉装置（１）の充填ガス（２）の寿命を予測するためのシステムであって、
ｉ．前記電気開閉装置（１）のシステム内の圧力値を測定するための圧力センサ（５）であって、コンデンサを含み、前記コンデンサが、前記コンデンサの２つの電極（６、７）間に誘電材料（８）としてエラストマーを有する、圧力センサ（５）と、
ｉｉ．前記電気開閉装置（１）の前記システム内の圧力値を測定するための温度センサ（１０）と、
ｉｉｉ．プロセッサ（１２）及びメモリ（１３）を備える評価ユニット（１１ａ）と、を備え、前記容量性圧力センサ（５）と前記温度センサ（１０）が、前記評価ユニット（１１ａ）に接続されており、
前記システムが、
ａ）第１の時点ｔ
１
において前記温度センサ（１０）を使用して測定された所定の温度Ｔ
ｐ
で前記充填ガス（２）を含有する前記電気開閉装置（１）のシステム内の第１の圧力値ｐ
１
を、前記圧力センサ（５）を使用して測定し、第２の時点ｔ
２
において前記温度センサ（１０）を使用して測定された前記同じ所定の温度Ｔ
ｐ
で前記充填ガス（２）を含有する前記電気開閉装置（１）のシステム内の第２の圧力値ｐ
２
を、前記圧力センサ（５）を使用して測定する工程と、
ｂ）第１の時点ｔ
１
において所定の温度範囲内の前記温度センサ（１０）を使用して測定された第１の温度Ｔ
１
で前記充填ガス（２）を含有する前記電気開閉装置（１）のシステム内の第１の圧力値ｐ
１
を、前記圧力センサ（５）を使用して測定し、第２の時点ｔ
２
において前記同じ所定の温度範囲内の前記温度センサ（１０）を使用して測定された第２の温度Ｔ
２
で前記充填ガス（２）を含有する前記電気開閉装置（１）のシステム内の第２の圧力値ｐ
２
を、前記圧力センサ（５）を使用して測定する工程と、
－前記第１の圧力値ｐ
１
と前記第２の圧力値ｐ
２
との間の圧力差Δｐを計算する工程と、
－前記圧力差Δｐに基づいて、前記充填ガス（２）の寿命を計算する工程と、を実行するように構成されており、前記第１の圧力値ｐ
１
及び／又は第２の圧力値ｐ
２
がコンデンサの体積変化に基づいて計算され、前記コンデンサが前記コンデンサの２つの電極（６、７）間に誘電材料（８）としてエラストマーを有する、システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気開閉装置の充填ガスの寿命を予測する方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
最初に、電気開閉装置のシステムは、電気開閉装置の充填ガスを形成する絶縁ガスで充填することができる。例えば、絶縁ガスは、六フッ化硫黄（ＳＦ６）からなり得るか、又はそれを含み得る。充填ガスは経時的にシステムから漏れ得るため、絶縁機能が低下する可能性がある。例えば、ガス充填システム内に配置された切換デバイスに対して、最低の絶縁機能を確保するために、充填ガスの最低圧力値を定義することができる。充填ガスの圧力がこの最低圧力値を下回ると、電気開閉装置の動作が危険になる可能性がある。このため、そのような状況では電気開閉装置の動作を停止することが推奨される。残念ながら、そうした状況は予期せずに発生し、電気開閉装置の不要なダウンタイムにつながる場合がある。
【発明の概要】
【０００３】
したがって、本発明の目的は、電気開閉装置の充填ガスの寿命を予測する方法を提供することである。特に、電気開閉装置の予期せぬダウンタイムは回避されるべきである。
【０００４】
本発明の目的は、電気開閉装置の充填ガスの寿命を予測する方法によって達成され、この方法は、
ａ）第１の時点ｔ
１
において所定の温度Ｔ
ｐ
で充填ガスを含有する電気開閉装置のシステム内の第１の圧力値ｐ
１
を測定し、第２の時点ｔ
２
において同じ所定の温度Ｔ
ｐ
で充填ガスを含有する電気開閉装置のシステム内の第２の圧力値ｐ
２
を測定する工程、又は、
ｂ）第１の時点ｔ
１
において所定の温度範囲内の第１の温度Ｔ
１
で充填ガスを含有する電気開閉装置のシステム内の第１の圧力値ｐ
１
を測定し、第２の時点ｔ
２
において同じ所定の温度範囲内の第２の温度Ｔ
２
で充填ガスを含有する電気開閉装置のシステム内の第２の圧力値ｐ
２
を測定する工程と、
－第１の圧力値ｐ
１
と第２の圧力値ｐ
２
との間の圧力差Δｐを計算する工程と、
－当該圧力差Δｐに基づいて充填ガスの寿命を計算する工程と、を含む。
【０００５】
このようにして、電気開閉装置の予期せぬダウンタイムを回避することができ、電気開閉装置の保守をより良好に計画することができる。
【０００６】
ガス充填システム内に配置された切換デバイスの切換動作によって引き起こされ得る充填ガスの急速な温度変化を回避するために、同じ所定の温度Ｔ
ｐ
又は少なくとも所定の温度範囲内の温度で圧力値を取得することが提案される。具体的には、そのような切換デバイスの切換接点の開放中の切換アークは、充填ガスを急速に加熱し、充填ガスの圧力ｐ及び温度Ｔのグラフ内にスパイクを引き起こす可能性がある。試験及び調査により、圧力ｐと温度Ｔのスパイクの間に時間差があることが明らかになった。したがって、以下のガス式を使用して、
【０００７】
JPEG
2023038941000002.jpg
7
128
（式中、Ｒは、充填ガスのガス定数であり、Ｖ
ｇａｓ
は充填ガスの体積である）温度Ｔが圧力ｐに及ぼす影響を考慮に入れ、この影響は、詳細には、圧力ｐと温度Ｔの測定が切換デバイスのオフなどの遷移段階中に行われるとき、好ましくない状況下で無効な寿命予測を引き起こし得る。しかしながら、それは、必ずしも圧力値が所定の温度Ｔ
ｐ
又は温度範囲内でのみ取得されることを意味するものではなく、好ましくは、圧力ｐは連続的に測定することができ、好適な値を、寿命予測計算のためにデータストリームから取り出すことができる。
【０００８】
具体的には、充填ガスの総寿命ＬＴ
ｔｏｔａｌ
は、以下の式を使用して計算することができる。
【０００９】
JPEG
2023038941000003.jpg
46
128
式中、ｐ
１
は、第１の圧力値であり、ｐ
２
は、第２の圧力値であり、Δｐは、第２の圧力値ｐ
２
と第１の圧力値ｐ
１
との間の圧力差であり、ｔ
１
は、第１の時点であり、ｔ
２
は、第２の時点であり、Δｔは、第２の時点ｔ
２
と第１の時点ｔ
１
との間の時間差であり、Δｐ
ｐｔｕ
は、時間単位当たり（例えば、１年当たり）の公称圧力降下であり、ＬＴ
ｎｏｍｉｎａｌ
は、充填ガスの公称寿命であり、ｐ
ｌｏｗ
は、充填ガスの最低圧力値であり、ｐ
ｈｉｇｈ
は、充填ガスの最高圧力値である。
【００１０】
充填ガスの最低圧力値ｐ
ｌｏｗ
は、最低レベルの絶縁を確保する。その値を下回ると、電気開閉装置の動作が危険になる可能性がある。充填ガスの最高圧力値ｐ
ｈｉｇｈ
は通常、システムが充填されたときの初期圧力である。充填ガスの公称寿命ＬＴ
ｎｏｍｉｎａｌ
は、充填ガスの予想寿命、例えば３０年である。時間単位当たりの公称圧力降下Δｐ
ｐｔｕ
は、この公称寿命ＬＴ
ｎｏｍｉｎａｌ
、及び最高圧力値ｐ
ｈｉｇｈ
と最低圧力値ｐ
ｌｏｗ
の差に対応する。
（【００１１】以降は省略されています）

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