JP2007309770A - Oil-in-gas analyzer, transformer equipped with oil-in-gas analyzer, and oil-in-gas analysis method - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、汎用の半導体センサを用いて再現性が高い各種ガスの濃度の検出を可能にした油中ガス分析装置を提供することにある。
【解決手段】本発明の油中ガス分析装置は、内蔵されている油を機器から取り出すガス抽出器と、ガス抽出器に取り出した油に含まれる複数の成分ガスの濃度を検出する複数の半導体センサを有するガス検知部と、ガス抽出器に取り出した油から複数の成分ガスを採取し測定対象の試料ガスとしてガス検出部に供給する試料ガス供給系統と、半導体センサの検出値の基準となる基準ガスをガス検出部に供給する基準ガス供給系統と、この試料ガス供給系統と基準ガス供給系統とを切替てガス検知部に供給する切替え供給手段と、試料ガス及び基準ガスをガス検出部の複数の半導体センサによって夫々測定した各検出値をもとに油に溶存する複数の成分ガスの濃度を算出する演算装置を有する油中ガス分析装置を備えるように構成した。
【選択図】図１An object of the present invention is to provide a gas-in-oil analyzer capable of detecting various gas concentrations with high reproducibility using a general-purpose semiconductor sensor.
A gas-in-oil analyzer according to the present invention includes a gas extractor for extracting a built-in oil from an apparatus, and a plurality of semiconductors for detecting concentrations of a plurality of component gases contained in the oil extracted by the gas extractor. A gas detection unit having a sensor, a sample gas supply system for collecting a plurality of component gases from oil taken out to a gas extractor and supplying the sample gas as a measurement target gas to the gas detection unit, and a reference for a detection value of a semiconductor sensor A reference gas supply system for supplying a reference gas to the gas detection unit, a switching supply means for switching the sample gas supply system and the reference gas supply system to supply the gas detection unit, and a sample gas and a reference gas for the gas detection unit. An in-oil gas analyzer having an arithmetic unit for calculating concentrations of a plurality of component gases dissolved in oil based on respective detection values respectively measured by a plurality of semiconductor sensors is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、油が内蔵された変圧器等の機器の油中ガス分析装置、油中ガス分析装置を備えた変圧器、及び油が内蔵された変圧器等の機器の油中ガスの分析方法に関するものである。 The present invention relates to an oil-in-gas analyzer for a device such as a transformer with a built-in oil, a transformer provided with a gas-in-oil analyzer, and a method for analyzing a gas in oil of a device such as a transformer with a built-in oil. It is about.
油が封入、或いは内蔵された機器である変圧器の油に関する油中ガス分析装置の従来技術の一つとして、特開昭５９−１６０７４５号公報には、ガス透過材を用いて絶縁油中のガスを分離し、分離したガスを数種類のガスに反応する半導体センサを複数個使用して検知し、ガス濃度と反応特性との関係を表した複数の演算式を多元連立方程式としてガス濃度について解くことにより、油中ガス中の水素、一酸化炭素、二酸化炭素メタン、エタン、エチレン、アセチレンの濃度を求める技術が開示されている。 As one of the prior arts of a gas-in-oil analyzer relating to oil in a transformer, which is a device in which oil is enclosed or built-in, JP-A-59-160745 discloses that a gas permeable material is used in insulating oil. Separates gases and detects them using multiple semiconductor sensors that react to the separated gases, and solves the gas concentration using multiple simultaneous equations that express the relationship between gas concentration and reaction characteristics. Thus, a technique for determining the concentration of hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide methane, ethane, ethylene, and acetylene in the gas in oil is disclosed.
また、油中ガス分析装置に関する従来技術の一つとして、特開平５−５２７８７号公報には、各種ガス抽出法によって抽出した油中溶存ガスを単一ガスに分離せずに水素のみに反応するセンサ、アセチレンにのみに反応するセンサ等の半導体センサによって、夫々、水素、アセチレンを検知する技術が開示されている。 In addition, as one of the prior arts related to an in-oil gas analyzer, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-52787 reacts only with hydrogen without separating a dissolved gas in oil extracted by various gas extraction methods into a single gas. Techniques for detecting hydrogen and acetylene by semiconductor sensors such as sensors and sensors that react only to acetylene are disclosed.
同様に、油中ガス分析装置に関する従来技術の一つとして、特開平６−１６０３２９号公報には、各種ガス抽出法によって抽出した油中溶存ガスを単一ガスに分離せずに水素のみに反応するセンサ、一酸化炭素のみに反応するセンサ、水素、一酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、アセチレン等の総可燃性ガスに反応するセンサ等の半導体センサによって、夫々、水素、一酸化炭素、総可燃性ガスを検知する技術が開示されている。 Similarly, as one of the prior arts related to an in-oil gas analyzer, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-160329 discloses that a dissolved gas in oil extracted by various gas extraction methods reacts only with hydrogen without being separated into a single gas. Sensors, sensors that react only to carbon monoxide, and sensors that react to total flammable gases such as hydrogen, carbon monoxide, methane, ethane, ethylene, and acetylene. Techniques for detecting flammable gases are disclosed.
また、油入の変圧器の内部で放電や過熱の発生や、封入或いは内蔵された絶縁油が劣化する等の異常が生じると、絶縁油が分解して油中にガスが発生する。変圧器の内部で生じる異常の種類によって油中で発生するガスの発生量やガスの発生パターンが異なる。よって、ガスの発生量やガス発生のパターンを調査して過去の事例と参照することにより、異常の種類や程度を判定することが可能である。そこで、従来より、油入変圧器の油の劣化や異常診断方法の1つとして、絶縁油中に溶存するガスの分析（以下、油中ガス分析と称する）が行なわれてきた。 Further, when an abnormality such as generation of discharge or overheating in the oil-filled transformer or deterioration of the enclosed or built-in insulating oil occurs, the insulating oil is decomposed and gas is generated in the oil. The amount of gas generated in oil and the gas generation pattern differ depending on the type of abnormality that occurs inside the transformer. Therefore, it is possible to determine the type and degree of abnormality by investigating the gas generation amount and gas generation pattern and referring to the past cases. Therefore, conventionally, analysis of gas dissolved in insulating oil (hereinafter referred to as oil-in-gas analysis) has been performed as one of methods for diagnosing deterioration and abnormality of oil-filled transformers.
ところで、各種ガス抽出法に基づき油中ガス分析装置でガスを検出する汎用の半導体センサである酸化スズ、酸化タングステン、酸化ジルコニウム等の金属酸化物からなる半導体センサは、各種ガスに反応するという特性がある反面、特定のガスの濃度を精度良く検出できないという問題がある。更に、半導体センサの特性として、濃度一定の特定のガスに対してもそのセンサの出力は一定とはならずにセンサ出力が変化してしまうという問題がある。これは、半導体センサ表面に付着した水分や汚染物質の影響が原因と考えられている。 By the way, a semiconductor sensor made of a metal oxide such as tin oxide, tungsten oxide, zirconium oxide, which is a general-purpose semiconductor sensor that detects gas with an in-oil gas analyzer based on various gas extraction methods, has a characteristic of reacting to various gases. However, there is a problem that the concentration of a specific gas cannot be detected with high accuracy. Further, as a characteristic of the semiconductor sensor, there is a problem that the output of the sensor does not become constant even for a specific gas having a constant concentration, and the sensor output changes. This is considered to be caused by the influence of moisture and contaminants attached to the semiconductor sensor surface.
特許文献１に記載のガスの検出方法では、絶縁油中のガスのみを半導体センサで測定しているが、それでもセンサ出力が一定とならずに測定再現性が得られないという問題がある。
In the gas detection method described in
特許文献２及び特許文献３に記載のガスの検出方法でも、絶縁油中のガスのみを半導体センサで測定しているが、センサ出力が一定とならずに測定再現性が得られない。
Even in the gas detection methods described in
また、特許文献２、及び特許文献３によるガスの検出方法は、ガス選択性のある半導体センサを用いてガス濃度を求めるが、ガス選択性のある半導体センサは水素、一酸化炭素、アセチレンに対してだけ検出可能に留まっており、メタン、エタン、エチレンの各ガス成分濃度を検出することができない。
In addition, the gas detection methods according to
本発明の目的は、汎用性のある半導体センサを用いて、検出の再現性が高い各種ガスの濃度の検出を可能にした、油中ガス分析装置、油中ガス分析装置を装備した変圧器、及び油中ガスの分析方法を提供することにある。 An object of the present invention is to enable detection of various gas concentrations with high reproducibility of detection using a versatile semiconductor sensor, a transformer equipped with an in-oil gas analyzer, And providing a method for analyzing gas in oil.
本発明の油中ガス分析装置は、機器に内蔵されている油を機器から取り出すガス抽出器と、このガス抽出器に取り出された油に含まれる複数の成分ガスから成分ガスの濃度を検出する複数の半導体センサを有するガス検知部と、ガス抽出器に取り出された油の中から含まれている複数の成分ガスを採取し測定対象の試料ガスとしてガス検出部に供給する試料ガスの供給系統と、半導体センサの検出値の基準となる基準ガスをガス検出部に供給する基準ガスの供給系統と、この試料ガスの供給系統と基準ガスの供給系統とを切替てガス検知部に供給する切替え供給手段と、ガス抽出器に取り出された油から採取した試料ガス及び基準ガスをガス検出部の複数の半導体センサによって夫々測定した各検出値をもとに油に溶存する複数の成分ガスの濃度を算出する演算装置を有する油中ガス分析装置を備えるように構成したことを特徴とする。 The gas-in-oil analyzer of the present invention detects a concentration of a component gas from a gas extractor that extracts oil contained in the device from the device and a plurality of component gases contained in the oil extracted by the gas extractor. A gas detection unit having a plurality of semiconductor sensors, and a sample gas supply system that collects a plurality of component gases contained in the oil extracted by the gas extractor and supplies them to the gas detection unit as a sample gas to be measured And a reference gas supply system that supplies a reference gas serving as a reference for the detection value of the semiconductor sensor to the gas detection unit, and a switching that supplies the sample gas supply system and the reference gas supply system to the gas detection unit. A plurality of component gases dissolved in the oil based on the detection values obtained by measuring the sample gas and the reference gas collected from the supply means and the oil extracted from the gas extractor by the plurality of semiconductor sensors of the gas detection unit, respectively. Characterized by being configured to include in-oil gas analyzer having a calculation unit for calculating a degree.
また、本発明の油中ガス分析装置を備えた変圧器は、変圧器に内蔵されている絶縁油を変圧器から取り出すガス抽出器と、このガス抽出器に取り出された絶縁油に含まれる複数の成分ガスから成分ガスの濃度を検出する複数の半導体センサを有するガス検知部と、ガス抽出器に取り出された絶縁油の中から含まれている複数の成分ガスを採取し測定対象の試料ガスとしてガス検出部に供給する試料ガスの供給系統と、半導体センサの検出値の基準となる基準ガスをガス検出部に供給する基準ガスの供給系統と、この試料ガスの供給系統と基準ガスの供給系統とを切替てガス検知部に供給する切替え供給手段と、ガス抽出器に取り出された絶縁油から採取した試料ガス及び基準ガスをガス検出部の複数の半導体センサによって夫々測定した各検出値をもとに絶縁油に溶存する複数の成分ガスの濃度を算出する演算装置を備えるように構成したことを特徴とする。 Moreover, the transformer provided with the gas-in-oil analyzer of the present invention includes a gas extractor that extracts the insulating oil incorporated in the transformer from the transformer, and a plurality of insulating oils extracted from the gas extractor. A gas detection unit having a plurality of semiconductor sensors for detecting the concentration of the component gas from the component gas, and a sample gas to be measured by collecting the plurality of component gases contained in the insulating oil taken out by the gas extractor As a sample gas supply system to be supplied to the gas detection unit, a reference gas supply system for supplying a reference gas serving as a reference for the detection value of the semiconductor sensor to the gas detection unit, and the sample gas supply system and the reference gas supply Switching supply means for switching the system to supply to the gas detection unit, and each of the detection gas samples and the reference gas collected from the insulating oil taken out by the gas extractor respectively measured by a plurality of semiconductor sensors of the gas detection unit. Characterized by being configured with an arithmetic unit for calculating the concentration of a plurality of gas components dissolved values based insulating oil.
また、本発明の油中ガスの分析方法は、機器に内蔵されている油を取り出してガス抽出器に供給し、ガス抽出器に取り出した油から油中に含まれている複数の成分ガスを採取し測定対象の試料ガスとして試料ガスの供給系統を通じてガス検出部に供給可能とし、ガス検知部に備えた複数の半導体センサの検出値の基準となる基準ガスを基準ガスの供給系統を通じてガス検出部に供給可能とし、試料ガスの供給系統を通じて供給される試料ガスと基準ガスの供給系統を通じて供給される基準ガスとを切替てガス検知部に選択して供給を行い、この試料ガスに含まれる複数の成分ガスから成分ガスの濃度及び基準ガスの濃度をガス検知部に備えた複数の半導体センサによって検出し、試料ガス及び基準ガスに対してガス検出部の複数の半導体センサによって夫々測定した各検出値をもとに試料ガスに含まれる複数の成分ガスの濃度を演算によって求めるように構成したことを特徴とする。 In the method for analyzing gas in oil of the present invention, the oil contained in the device is taken out and supplied to the gas extractor, and a plurality of component gases contained in the oil are extracted from the oil taken out to the gas extractor. The sample gas to be collected and measured can be supplied to the gas detector through the sample gas supply system, and the reference gas serving as the reference for the detection values of the multiple semiconductor sensors provided in the gas detector is detected through the reference gas supply system. The sample gas supplied through the sample gas supply system and the reference gas supplied through the reference gas supply system are switched to be selected and supplied to the gas detection unit. The concentration of the component gas and the concentration of the reference gas are detected from a plurality of component gases by a plurality of semiconductor sensors provided in the gas detection unit, and a plurality of semiconductor sensors of the gas detection unit are detected with respect to the sample gas and the reference gas. Characterized by being configured to determine by calculation the concentrations of multiple component gases contained in the original in the sample gas each detected values respectively measured by.
本発明によれば、汎用性のある半導体センサを使用して、検出の再現性が高い各種ガスの濃度の検出を可能にした、油中ガス分析装置、油中ガス分析装置を備えた変圧器、及び油中ガスの分析方法を実現することができる。 According to the present invention, an oil-in-gas analyzer and a transformer equipped with an in-oil gas analyzer capable of detecting concentrations of various gases with high reproducibility of detection using a versatile semiconductor sensor. And an analysis method of gas in oil can be realized.
次に本発明の実施例である油入変圧器に設置される油中ガス分析装置について図面を参照して説明する。 Next, an oil-in-gas analyzer installed in an oil-filled transformer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の第１の実施例として、図１は本発明の一実施例である油入変圧器に設置される油中ガス分析装置２０の構成を示すものであり、内部に絶縁油が封入或いは内蔵された変圧器に据え付けるタイプの油中ガス分析装置である。本実施例の油入変圧器に設置される油中ガス分析装置は、水素、一酸化炭素、アセチレン、エチレン、メタン、エタンについて油中ガス分析を行なう。
As a first embodiment of the present invention, FIG. 1 shows a configuration of an oil-in-
図１において、油入変圧器１の内部には絶縁油２が充填されている。油中ガス分析装置２０は、油入変圧器１とは配管２５Ａ及び配管２５Ｂを通じて連通され、油入変圧器１から絶縁油２が流入、流出されるガス抽出器３を設置することにより、このガス抽出器３にてバブリング法により前記油入変圧器１の内部に封入或いは内蔵された絶縁油２の油中に発生するガスの抽出を行なう。
In FIG. 1, the oil-filled
ガス抽出器３の本体には開放弁４が設けられている。配管２５Ａ及び２５Ｂには送油ポンプ５Ａ及び５Ｂが夫々設置されており、送油ポンプ５Ａは油入り変圧器１の絶縁油２をガス抽出器３に所定量だけ供給する。また、送油ポンプ５Ｂはガス抽出後の絶縁油２をガス抽出器３から油入り変圧器１に返還する。
An
窒素を供給する窒素ボンベ６が設置されており、窒素ボンベ６から窒素供給配管１８Ａを通じて窒素を後述する四方切替え弁１０へ導いている。また、酸素を供給する酸素ボンベ７が設置されており、酸素ボンベ７から酸素供給配管１８Ｂを通じて酸素を後述するガス調整装置１３へ導いている。
A
前記窒素供給配管１８Ａ及び酸素供給配管１８Ｂにはレギュレータ８Ａ及び８Ｂが夫々設置されており、窒素ボンベ６及び酸素ボンベ７から四方切替え弁１０及びガス調整装置１３に夫々供給される窒素及び酸素の圧力を調整するようになっている。
The
同様に、前記窒素供給配管１８Ａ及び酸素供給配管１８Ｂには流量計９Ａ及び９Ｂが夫々設置されており、窒素ボンベ６及び酸素ボンベ７から四方切替え弁１０及びガス調整装置１３に夫々供給される窒素及び酸素の流量を計測している。
Similarly,
四方切替え弁１０は、窒素ボンベ６から窒素を供給する窒素供給配管１８Ａと、この窒素供給配管１８Ａを通じて供給される窒素をガス抽出器３に導くガス抽出系配管１８Ｃ１とに接続するように構成されている。
The four-
そして、この四方切替え弁１０を切替え操作することにより、窒素ボンベ６から窒素供給配管１８Ａ及びガス抽出系配管１８Ｃ１を通じて窒素ガスをガス抽出器３に供給する流路を形成する。
By switching the four-
また、四方切替え弁１０は、油入変圧器１の内部に封入した絶縁油２の油中に発生した油中溶存ガス混合ガスをガス抽出器３から導出するガス抽出系配管１８Ｃ２と、このガス抽出系配管１８Ｃ２を通じて導かれた油中溶存ガス混合ガスをガス調整装置１３に導く油中溶存ガス混合ガス供給配管１８Ｄとに接続するように構成されている。
Further, the four-
そして、この四方切替え弁１０を切替え操作することにより、ガス抽出器３からガス抽出系配管１８Ｃ２及び油中溶存ガス混合ガス供給配管１８Ｄを通じて油中溶存ガス混合ガスを後述するガス検出器１５に供給する流路を形成する。
Then, by switching the four-
前記ガス抽出系配管１８Ｃ１にはエアポンプ１１が配設されており、このエアポンプ１１を稼動させることによりバブリングを行なうようになっている。そして、ガス抽出器３にはフィルタ１２が設けられており、ガス抽出器３に導かれた油入変圧器１の内部に封入した絶縁油２の油中に発生した油中溶存ガス混合ガスをガス抽出系配管１８Ｃ２を通じてガス抽出器３から四方切替え弁１０に導出する際に、油中溶存ガス混合ガスに霧状となって混入した絶縁油を除去する。
An
ガス抽出器３に導かれた油入変圧器１の内部に封入した絶縁油２の油中に発生した油中溶存ガス混合ガスは、四方切替え弁１０の切替え操作によりガス抽出系配管１８Ｃ２、油中溶存ガス混合ガス供給配管１８Ｄ及び試料ガス供給配管１８Ｅを通じてガス検出器１５に供給される。
The dissolved gas mixture in the oil generated in the oil of the insulating
油中溶存ガス混合ガス供給配管１８Ｄ及び試料ガス供給配管１８Ｅとの接続部にはガス調整装置１３が設置されており、このガス調整装置１３には、酸素ボンベ７から酸素を供給する酸素供給配管１８Ｂが接続されている。
A
そして、前記ガス調整装置１３により、ガス検出器１５に供給される油中溶存ガス混合ガスに酸素を所定の割合に混合して試料ガスを生成するようになっている。ガス調整装置１３で生成した試料ガスは試料ガス供給配管１８Ｅを通じて温度調節器１４に供給され、窒素、酸素、及び油中溶存ガスをガス調整装置１３で混合した混合ガスである試料ガスの温度をこの温度調節器１４によって所定の温度に調整する。
The
前記ガス検出器１５には酸化スズ、酸化タングステン、酸化ジルコニウム等の金属酸化物からなる半導体センサが設置されており、この半導体センサによって試料ガスである窒素と酸素との混合ガス、及び窒素と酸素と油中溶存ガスとの混合ガスを夫々測定して、それらの測定値を出力信号としてコンピュータ１６に出力する。
The
コンピュータ１６では、ガス検知部１５に設置された半導体センサからの出力信号をもとに油中溶存ガスのガス成分濃度を演算により算出し、算出された油中溶存ガスのガス成分濃度等をモニタ等に表示する。
The
また、コンピュータ１６は、本発明の実施例の油入変圧器に設置される油中ガス分析装置を構成するポンプ類のＯＮ、ＯＦＦや、切替え弁、排気弁類の切替え操作や開閉操作を各要素に指示するように構成されている。
In addition, the
ガス検出器１５に設置された半導体センサで検出された窒素、酸素、及び油中溶存ガスが混合した試料ガスのガス成分は、それらの各ガス成分濃度を検出後に排出配管１８Ｇを通じて外部に排出されるが、この排出配管１８Ｇには逆止弁１７が設置されており、外部の気体がガス検出器１５の内部に流入するのを防止している。
The gas components of the sample gas mixed with nitrogen, oxygen, and dissolved gas in oil detected by the semiconductor sensor installed in the
上記した配管のうち、ガス抽出系配管１８Ｃ１は、四方切替え弁１０から該ガス抽出系配管１８Ｃ１に設置したエアポンプ１１、ガス抽出器３、該ガス抽出器３に設置したフィルタ１２、ガス抽出系配管１８Ｃ２を経由して、再び四方切替え弁１０へ戻る配管である。
Among the pipes described above, the gas extraction system pipe 18C1 includes the
また、油中溶存ガス混合ガス供給配管１８Ｄは、窒素と油中溶存ガスとの混合ガスを温度調節器１４、ガス検出器１５に導く配管である。試料ガス供給配管１８Ｅは、ガス調整装置１３にて生成した油中溶存ガスと窒素と酸素との混合ガスを温度調節器１４、ガス検出器１５へ導く配管である。
The oil-in-gas dissolved gas mixed gas supply pipe 18 </ b> D is a pipe that guides a mixed gas of nitrogen and dissolved gas in oil to the
次に、図１に示した本発明の一実施例である油入変圧器に設置される油中ガス分析装置について、その油中ガス分析の各手順を図２に示す。図２において、測定操作は、まず測定準備１０１の手順を行なう。
Next, with respect to the oil-in-gas analyzer installed in the oil-filled transformer according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, each procedure of the oil-in-gas analysis is shown in FIG. In FIG. 2, the measurement operation starts with the procedure of
次に油中溶存ガス抽出１０２の手順を行なう。油中溶存ガス抽出１０２の手順と並行して、基準ガスである窒素酸素混合ガス測定１０３の手順を行なう。最後に試料ガス測定１０４の手順を行なう。窒素酸素混合ガス測定１０３の手順及び試料ガス測定１０４の手順の各測定結果をもとに各成分ガスの濃度を算出するガス濃度算出１０５の手順を行なう。また、測定操作の各手順は繰り返し行なう。
Next, the procedure of the dissolved
詳細に説明すると、測定準備１０１の手順では、四方切替え弁１０を図１に示すように操作して、窒素ボンベ６から窒素を窒素供給配管１８Ａを通じて四方切替え弁１０に供給する。供給された窒素は窒素供給配管１８Ａから四方切替え弁１０を経由して、ガス抽出系配管１８Ｃ１からガス抽出器３に流入する。
More specifically, in the procedure of the
その後、窒素はこのガス抽出器３を経由してガス抽出系配管１８Ｃ２及び油中溶存ガス混合ガス供給配管１８Ｄを流下して、窒素供給配管１８Ａから油中溶存ガス混合ガス供給配管１８Ｄに至るこれらの各機器及び流路内を窒素にて置換する。
Thereafter, the nitrogen flows down the gas extraction system pipe 18C2 and the dissolved gas mixed
また、酸素ボンベ７からは酸素供給配管１８Ｂを通じて酸素がガス調整装置１３に供給され、供給された酸素はガス調整装置１３にて窒素ガスと混合して基準ガスとなる窒素酸素混合ガスを生成する。
Further, oxygen is supplied from the
その後、このガス調整装置１３で生成した基準ガスの窒素酸素混合ガスは試料ガス供給配管１８Ｅを通じて温度調節器１４及びガス検知器１５に順次流下して、それらの各機器及び流路内を基準ガスの窒素酸素混合ガスにて置換する。
Thereafter, the nitrogen-oxygen mixed gas of the reference gas generated by the
次に、油中溶存ガス抽出１０２の手順では、図３に示すように四方切替え弁１０を操作して切替える。そして、この四方切替え弁１０の切替えによって、ガス抽出系配管１８Ｃ１、ガス抽出系配管１８Ｃ２及びガス抽出器３とで閉じた系となるような流路Ａと、窒素を窒素ボンベ６から窒素供給配管１８Ａ及び四方切替え弁１０を経由してガス調整装置１３に供給するような流路Ｂとを形成する。
Next, in the procedure for extracting the dissolved gas in
そして、酸素を酸素ボンベ７からは酸素供給配管１８Ｂを通じてガス調整装置１３に供給することにより、ガス調整装置１３にて流路Ｂを流下する窒素に酸素を混合させた基準ガスとなる窒素酸素混合ガスを生成し、この基準ガスの窒素酸素混合ガスを試料ガス供給配管１８Ｅを通じて温度調節器１４及びガス検知器１５に供給する。
Then, by supplying oxygen from the
前記流路Ａではガス抽出操作を行なう。即ち、流路Ａにおけるガス抽出の操作として、まず、ガス抽出器３に設けた開放弁４を開放した状態にしておき、配管２５Ａに設けた送油ポンプ５Ａを稼動して油入り変圧器１の内部に封入されている絶縁油２をガス抽出器３に供給する。
In the flow path A, a gas extraction operation is performed. That is, as an operation of gas extraction in the flow path A, first, the
次に、ガス抽出器３への絶縁油２の注入が完了すると同時に開放弁４を閉じ、流路Ａを形成するガス抽出系配管１８Ｃ１に設けたエアポンプ１１を稼動させて、流路Ａ内の窒素を循環させてバブリングによりガス抽出器３に注入した絶縁油２に溶存している溶存ガスの採取を行なう。
Next, as soon as the injection of the insulating
バブリングとは、密閉された系内で試料対象のガスが溶存する液体内に窒素等の不活性ガスを吹き込んで液体内の溶存ガスと液面上のガスを平衡させた後に、液面上のガスを採取する試料ガスの採取方式のことをいう。 Bubbling is a method in which an inert gas such as nitrogen is blown into a liquid in which a gas to be sampled is dissolved in a sealed system to equilibrate the dissolved gas in the liquid and the gas on the liquid surface, and then on the liquid surface. This refers to a sampling method for sampling gas.
バブリングを行なう不活性ガスに窒素を使用するのは、酸素が絶縁油中へ混入するのを防止するためである。変圧器１に封入された絶縁油２から溶存ガスを採取された後の絶縁油２はガス抽出器３から変圧器１に戻して再使用するが、絶縁油２に酸素が混入した場合、酸素による絶縁油２や絶縁紙の劣化が懸念される。そのため、バブリングには、窒素、或いはヘリウム、アルゴン等の不活性ガスを使用する。
The reason why nitrogen is used as an inert gas for bubbling is to prevent oxygen from being mixed into the insulating oil. The insulating
バブリングを行なう際には、バブリング時間と密閉された系内を循環する不活性ガスの窒素中のガス濃度との相関を事前に調査しておき、妥当なバブリング時間を選定しておく。 When bubbling is performed, the correlation between the bubbling time and the concentration of nitrogen in the inert gas circulating in the sealed system is investigated in advance, and an appropriate bubbling time is selected.
また、絶縁油２の溶存ガスの濃度とバブリングにより試料ガスとして抽出されるガスの濃度との関係はガス成分により異なる。よって、絶縁油中の溶存ガスの量とバブリングにより抽出されるガスの量との相関関係を予め求めておく。
Further, the relationship between the concentration of the dissolved gas in the insulating
次に、基準ガスである窒素酸素混合ガス測定１０３の手順では、四方切替え弁１０の切替え操作によって形成される流路Ｂを通じて基準ガスとなる窒素酸素混合ガスに対する測定をガス検知器１５にて行なう。
Next, in the procedure of measuring the nitrogen-oxygen
即ち、窒素ボンベ６から窒素を窒素供給配管１８Ａ及び四方切替え弁１０を通じてガス調整装置１３に供給し、酸素ボンベ７から酸素を酸素供給配管１８Ｂを通じてガス調整装置１３に供給し、このガス調整装置１３にて両者の成分割合を調整した基準ガスの窒素酸素混合ガス（酸素２０％、窒素８０％）を試料ガス供給配管１８Ｅ、温度調節器１４を経由してガス検知器１５に供給する。
That is, nitrogen is supplied from the
ガス検出器１５に設置された半導体センサＳ１−Ｓ７で検出される基準ガスの検出出力が安定したところで、その検出した出力を基準ガスである窒素酸素混合ガスに対するセンサ出力としてコンピュータ１６に入力する。
When the detection output of the reference gas detected by the semiconductor sensors S1-S7 installed in the
次に、試料ガス測定１０４の手順では、図４に示すように四方切替え弁１０を切替え、窒素ボンベ６から窒素を窒素供給配管１８Ａ、四方切替え弁１０、及びガス抽出系配管１８Ｃ１を通じてガス抽出器３に供給し、供給された窒素をこのガス抽出器３からガス抽出系配管１８Ｃ２及び油中溶存ガス混合ガス供給配管１８Ｄを通じてガス調整装置１３に流下させる。
Next, in the procedure of the
これらの操作によって、流路Ａ内の採取された油中溶存ガス混合ガスは窒素ボンベ６から供給された窒素により押し出されてガス調整装置１３に導かれる。導かれた油中溶存ガス混合ガスは、酸素ボンベ７から酸素供給配管１８Ｂを通じて供給された酸素をガス調整装置１３にて添加して試料ガスを生成する。
By these operations, the gas-in-oil dissolved gas mixed gas collected in the flow path A is pushed out by nitrogen supplied from the
そして、このガス調整装置１３で生成した試料ガスをガス検知器１５に供給して、試料ガスの成分濃度を検出することになる。ここで、ガス調整装置１３で油中溶存ガス混合ガスに酸素を添加して試料ガスを生成するのは、ガス検知器１５に設けられた半導体センサＳ１−Ｓ７による試料ガスの測定に酸素が必要なためである。
Then, the sample gas generated by the
ガス検知器１５に設けられた半導体センサＳ１−Ｓ７に供給される気体が基準ガスの窒素酸素混合ガスから試料ガスに切り替わることにより、半導体センサＳ１−Ｓ７で検出される試料ガスのセンサ出力は供給される気体の切替え前後で大きく変化する。センサ出力の変化後でセンサ出力がほぼ一定に安定したところで、これらのセンサ出力を試料ガスに対する半導体センサＳ１−Ｓ７の各センサ出力としてコンピュータ１６に入力する。
When the gas supplied to the semiconductor sensors S1-S7 provided in the
そして、試料ガスをガス検知器１５の半導体センサＳ１−Ｓ７で測定した後は配管２５Ｂに設けた送油ポンプ５Ｂを稼動しながら窒素ボンベ６から窒素をガス抽出器３に供給して、ガス抽出器３に供給した絶縁油２を油入変圧器１に戻す。これら一連の操作はコンピュータ１６からの指示を受けて自動的に行なうようにしてある。
Then, after measuring the sample gas with the semiconductor sensors S1-S7 of the
図５はガス検知器１５に設けられた半導体センサＳ１−Ｓ７で検出されたガスのセンサ出力を模式的に示した図であり、横軸は時間t、縦軸は半導体センサＳ１−Ｓ７で検出されるセンサ出力の電気抵抗Ｒを示し、センサ出力は図中に曲線で表している。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the sensor output of the gas detected by the semiconductor sensors S1-S7 provided in the
図５において、時間ｔ＝ｔ０からｔ＝ｔ1の測定期間は、基準ガスである窒素酸素混合ガス（酸素２０％、窒素８０％）を測定している時のセンサ出力を示している。
In FIG. 5, the measurement period from time t = t0 to t = t1 shows the sensor output when measuring the nitrogen-oxygen mixed gas (
また、時間ｔ＝ｔ1からｔ＝ｔ2の測定期間は、試料ガスを測定している時のセンサ出力を示し、時間ｔ＝ｔ2からｔ＝ｔ3の測定期間は、再び基準ガスである窒素酸素混合ガスを測定している時のセンサ出力を示している。 The measurement period from time t = t1 to t = t2 shows the sensor output when measuring the sample gas, and the measurement period from time t = t2 to t = t3 is again a mixture of nitrogen and oxygen as the reference gas The sensor output when measuring gas is shown.
まず、時間ｔ＝ｔ０からｔ＝ｔ1の測定期間で、時間ｔ＝ｔ1における基準ガスのセンサ出力である電気抵抗ＲはＲ０を示す。時間ｔ＝ｔ０からｔ＝ｔ1にかけてセンサ出力が緩やかに変化しているのは、センサ出力がドリフトしているためである。 First, in the measurement period from time t = t0 to t = t1, the electric resistance R that is the sensor output of the reference gas at time t = t1 indicates R0. The reason why the sensor output gradually changes from time t = t0 to t = t1 is that the sensor output drifts.
時間ｔ＝ｔ1からｔ＝ｔ2の測定期間は、四方切替え弁１０の切替え操作によって基準ガスから切替て供給される試料ガスを測定している時のセンサ出力を示している。時間ｔ＝ｔ1にて試料ガスの供給を開始して測定することにより、センサ出力は急激に減少した後に次第にセンサ出力の変化は緩やかになり、時間ｔ＝ｔ2でセンサ出力は安定する。
The measurement period from time t = t1 to t = t2 indicates the sensor output when measuring the sample gas supplied by switching from the reference gas by the switching operation of the four-
時間ｔ＝ｔ2における試料ガスのセンサ出力である電気抵抗ＲはＲ１を示す。 The electric resistance R, which is the sensor output of the sample gas at time t = t2, indicates R1.
時間ｔ＝ｔ2からｔ＝ｔ3の測定期間は、四方切替え弁１０の切替え操作によって再び試料ガスから基準ガスに供給を切替て基準ガスの窒素酸素混合ガスを測定した時のセンサ出力を示している。時間ｔ＝ｔ2にて基準ガスの窒素酸素混合ガスの供給を開始して測定することにより、センサ出力は急激に増加した後に次第にセンサ出力の変化は緩やかになり、時間ｔ＝ｔ3でセンサ出力は安定する。
The measurement period from time t = t2 to t = t3 shows the sensor output when the nitrogen-oxygen mixed gas of the reference gas is measured by switching the supply from the sample gas to the reference gas again by the switching operation of the four-
時間ｔ＝ｔ3における基準ガスのセンサ出力である電気抵抗ＲはＲ２を示す。時間ｔ＝ｔ3からｔ＝ｔ4に至るまでのセンサ出力はそれ程変化せず安定している状況を示している。 The electric resistance R which is the sensor output of the reference gas at time t = t3 indicates R2. The sensor output from time t = t3 to t = t4 does not change so much and shows a stable state.
ここで、基準ガスの窒素酸素混合ガスについて、半導体センサによるセンサ出力の電気抵抗Ｒ０を予め検出してコンピュータ１６に登録しておく。また、試料ガスについては、分析対象のガス成分となる、例えば一酸化炭素のガスに関して、特定の濃度、例えばガス濃度10ppmの場合における半導体センサによるセンサ出力の電気抵抗Ｒ１となるＲCO1を予め検出してコンピュータ１６に登録しておく。同様に、検出対象となる他のガスである、水素、アセチレン、エチレン、メタン、エタンについても特定の濃度の場合における前記半導体センサによるセンサ出力の電気抵抗Ｒの値を予め検出してコンピュータ１６に夫々登録しておく。
Here, for the nitrogen-oxygen mixed gas of the reference gas, the electrical resistance R0 of the sensor output from the semiconductor sensor is detected in advance and registered in the
そして、上記のように基準ガスと試料ガスについてガス検知器１５に設けた半導体センサＳ１−Ｓ７によって測定することにより、基準ガスに対するセンサ出力の電気抵抗Ｒ０と、試料ガスの中の測定対象ガス、例えば一酸化炭素のガスに対するセンサ出力の電気抵抗Ｒ１を計測して、この一酸化炭素のガスについてのセンサ出力の比Ｒ０/Ｒ１を計算する。
Then, by measuring the reference gas and the sample gas with the semiconductor sensors S1-S7 provided in the
そして、コンピュータ１６に予め検出したガス濃度10ppmの一酸化炭素のガスの電気抵抗ＲCO1に基づくセンサ出力の比Ｒ０/ＲCO1を計算して前記のセンサ出力の比Ｒ０/Ｒ１と比較すれば、試料ガス中の一酸化炭素のガス濃度を正確に演算することができる。
Then, if the sensor output ratio R0 / RCO1 based on the electric resistance RCO1 of the carbon monoxide gas detected in advance by the
同様の手法によって、基準ガスと試料ガスについてガス検知器１５に設けた半導体センサＳ１−Ｓ７によって測定することにより、試料ガス中の検出対象となる他のガスである、水素、アセチレン、エチレン、メタン、エタンについても前記のセンサ出力の比Ｒ０/Ｒ１を演算して比較すれば、試料ガス中の特定成分のガス濃度を正確に演算することができる。
By measuring the reference gas and the sample gas with the semiconductor sensors S1-S7 provided in the
ここで、ドリフトによる測定の誤りを防止するために、基準ガスである窒素酸素混合ガスの測定値は、試料ガスに切替える直前の時間ｔ＝ｔ1における基準ガスのセンサ出力であるＲ０や、再度、基準ガスの窒素酸素混合ガスに切替えた後の出力が安定した時間ｔ＝ｔ3における基準ガスのセンサ出力Ｒ２を用いる。 Here, in order to prevent measurement errors due to drift, the measured value of the nitrogen-oxygen mixed gas that is the reference gas is R0 that is the sensor output of the reference gas at time t = t1 immediately before switching to the sample gas, and again, The sensor output R2 of the reference gas at the time t = t3 when the output after switching to the nitrogen-oxygen mixed gas of the reference gas is stable is used.
そして、試料ガスの測定値は、窒素酸素混合ガスへ切替える直前の時間ｔ＝ｔ2における試料ガスのセンサ出力Ｒ１を用いれば、ドリフトによる測定の誤りを防止できる。この場合、算出するセンサ出力の比はＲ０/Ｒ１ではなく、出力の比Ｒ２/Ｒ１を演算すればよい。 If the sample gas sensor output R1 at the time t = t2 immediately before switching to the nitrogen-oxygen mixed gas is used as the measured value of the sample gas, measurement errors due to drift can be prevented. In this case, the calculated sensor output ratio is not R0 / R1, but the output ratio R2 / R1 may be calculated.
また、時間ｔ＝ｔ1以降も基準ガスの窒素酸素混合ガスを測定し続けたと仮定して、時間ｔ＝ｔ2における窒素酸素混合ガスに対するセンサ出力Ｒ０’を推定し、試料ガス中の検出対象のガス濃度に対応する出力を、センサ出力Ｒ０’/Ｒ１として算出しても良い。 Further, assuming that the measurement of the nitrogen-oxygen mixed gas of the reference gas is continued after time t = t1, the sensor output R0 ′ for the nitrogen-oxygen mixed gas at time t = t2 is estimated, and the gas to be detected in the sample gas The output corresponding to the density may be calculated as the sensor output R0 ′ / R1.
図６は図１乃至図５に示した本発明の第１の実施例の油中ガス分析装置におけるガス検出器１５に設置された半導体センサＳ１−Ｓ７で検出した基準ガスと試料ガスに対するセンサ出力としてコンピュータ１６に入力し、試料ガスに含まれる検出対象の各ガスのガス濃度を演算する場合の演算シーケンスを示す。
FIG. 6 shows sensor outputs for the reference gas and sample gas detected by the semiconductor sensors S1-S7 installed in the
前述したように、基準ガス、並びに検出対象の各種ガスに対応させて、予め、基準ガスと、特定の濃度における検出対象の各種ガスに対する半導体センサＳ１−Ｓ７のセンサ出力である電気抵抗Ｒを得ておく。 As described above, the electrical resistance R that is the sensor output of the semiconductor sensors S1-S7 with respect to the reference gas and various gases to be detected at a specific concentration is obtained in advance corresponding to the reference gas and various gases to be detected. Keep it.
図６において、基準ガスである窒素酸素混合ガスと試料ガスに対して特性が異なる複数の半導体センサＳ１−Ｓ７によって検出した出力をもとに、試料ガスに含まれる測定対象の各ガス成分の濃度をコンピュータ１６に備えられた演算器２０１乃至演算器２０５によって算出する。使用する半導体センサは反応するガスの種類が少ない方が好ましい。
In FIG. 6, the concentration of each gas component to be measured contained in the sample gas based on the outputs detected by the plurality of semiconductor sensors S1-S7 having different characteristics from the nitrogen-oxygen mixed gas as the reference gas and the sample gas. Are calculated by the
試料ガスに含まれる測定対象の各種ガスのガス濃度を算出する手順として、まず、半導体センサＳ１−Ｓ７のうち、少数の半導体センサで検出した出力によって濃度を求めることが可能なガス成分から先にガス濃度を求めていく。 As a procedure for calculating the gas concentration of various gases to be measured included in the sample gas, first, of the semiconductor sensors S1 to S7, the gas components whose concentrations can be obtained from the outputs detected by a small number of semiconductor sensors are firstly selected. Find the gas concentration.
次に、残りの半導体センサで検出した出力を用いて、反応特性とガス濃度との関係を表した計算式に、先に求めたガス成分の濃度を代入して未知のガス濃度を算出する。このような計算を繰り返して未知のガス濃度を求めていき、未知のガス濃度の数を計算により順次減らして最終的にすべてのガス成分の濃度を計算で求める。 Next, using the outputs detected by the remaining semiconductor sensors, the unknown gas concentration is calculated by substituting the previously determined gas component concentration into a calculation formula representing the relationship between the reaction characteristics and the gas concentration. Such calculation is repeated to obtain an unknown gas concentration, and the number of unknown gas concentrations is sequentially reduced by calculation to finally obtain the concentrations of all gas components by calculation.
本実施例では、水素、一酸化炭素、アセチレン、エチレン、メタン、エタンの順でその濃度を算出する。 In this embodiment, the concentrations are calculated in the order of hydrogen, carbon monoxide, acetylene, ethylene, methane, and ethane.
半導体センサＳ１−Ｓ７のうち、少数の半導体センサによって濃度を求めることが可能なガス成分から先にガス濃度を求めていくことにより、ガス濃度算出の計算量を減らすことができ、また、検出対象のガスに対する検出精度も向上する。 Of the semiconductor sensors S1 to S7, by calculating the gas concentration first from the gas components whose concentration can be determined by a small number of semiconductor sensors, the calculation amount of the gas concentration calculation can be reduced, and the detection target The detection accuracy for the gas is also improved.
また、図６に示したガス濃度を演算する演算シーケンスにおいて、演算器２０１乃至演算器２０５によって算出した試料ガスに含まれる検出対象の水素、一酸化炭素、アセチレン、エチレン、メタン、エタンの各ガス濃度の演算値を監視装置２１０に入力して常時監視することも可能である。
Further, in the calculation sequence for calculating the gas concentration shown in FIG. 6, hydrogen, carbon monoxide, acetylene, ethylene, methane, and ethane gases to be detected included in the sample gas calculated by the
この場合、前記検出対象の各ガス濃度の許容値を設定装置２２０から監視装置２１０に入力しておけば、これらの許容値を越えた検出対象の各ガス濃度に対して監視装置２１０にて警報を出すことも可能となる。また、表示装置２３０には前記検出対象の各ガス濃度と警報表示を監視装置２１０から表示させることも可能である。
In this case, if the permissible value of each gas concentration of the detection target is input from the
次に、本実施例において、検出対象のガス濃度と半導体センサの検出特性との間に線形性が成立する場合について、ガス濃度の算出方法を説明する。 Next, in this embodiment, a method for calculating the gas concentration will be described in the case where linearity is established between the gas concentration to be detected and the detection characteristics of the semiconductor sensor.
図６において、基準ガスである窒素酸素混合ガス及び試料ガスを検出する場合のガス濃度算出について説明する。まず、試料ガスから水素の濃度NH2を求める場合、センサＳ１が検出した出力G1と検出対象のガスである水素の濃度NH2についての検量線（検出濃度とセンサ出力の電気抵抗の比）は、演算器２０１に登録された関数式である（式１）で表わされる。
In FIG. 6, the gas concentration calculation in the case of detecting the nitrogen-oxygen mixed gas and the sample gas as the reference gas will be described. First, when obtaining the hydrogen concentration NH2 from the sample gas, the calibration curve (the ratio of the detected concentration to the electrical resistance of the sensor output) for the output G1 detected by the sensor S1 and the hydrogen concentration NH2 as the gas to be detected is calculated. It is expressed by (Expression 1) which is a function expression registered in the
G1＝１＋A11・（NH2）B11 ・・・（式１）
ここで、A11、B11はセンサＳ１によって水素と空気との混合ガスを測定して求めた定数である。
G1 = 1 + A11 ・ (NH2) B11 ... (Formula 1)
Here, A11 and B11 are constants obtained by measuring a mixed gas of hydrogen and air by the sensor S1.
センサＳ１が検出した出力を演算器２０１の（式１）におけるG1に代入することにより水素濃度NH2が演算により求められる。
By substituting the output detected by the sensor S1 into G1 in (Equation 1) of the
次に試料ガスから一酸化炭素の濃度NCOを求める場合、センサＳ２が検出した出力G2と水素の濃度NH2、一酸化炭素の濃度NCOについての検量線は、演算器２０２に登録された関数式である（式２）で表わされる。
Next, when obtaining the carbon monoxide concentration NCO from the sample gas, the calibration curves for the output G2 detected by the sensor S2, the hydrogen concentration NH2, and the carbon monoxide concentration NCO are expressed by a function equation registered in the
G2＝1+NH2/（NH2+NCO）・A21・（NH2）B21＋NCO/（NH2+NCO）A22・（NCO）B22 ・・・（式２）
ここで、A21、A22、B21、B22はセンサＳ２により水素と空気の混合ガスおよび一酸化炭素と空気の混合ガスを測定して求めた定数である。
G2 = 1 + NH2 / (NH2 + NCO) ・ A21 ・ (NH2) B21 + NCO / (NH2 + NCO) A22 ・ (NCO) B22・ ・ ・ (Formula 2)
Here, A21, A22, B21, and B22 are constants obtained by measuring the mixed gas of hydrogen and air and the mixed gas of carbon monoxide and air by the sensor S2.
センサＳ２の出力を演算器２０２の（式２）におけるG2に、先に求めた水素濃度をNH2に代入して一酸化炭素濃度NCOが演算により求められる。
The carbon monoxide concentration NCO is calculated by substituting the output of the sensor S2 for G2 in (Equation 2) of the
次に試料ガスからアセチレンの濃度NC2H2を求める場合、センサＳ３が検出した出力G3と一酸化炭素の濃度NCO、アセチレンの濃度NC2H2についての検量線は、演算器２０３に登録された関数式である（式３）で表わされる。 Next, when obtaining the acetylene concentration NC2H2 from the sample gas, the calibration curves for the output G3, the carbon monoxide concentration NCO, and the acetylene concentration NC2H2 detected by the sensor S3 are function equations registered in the calculator 203 ( It is expressed by equation 3).
G3＝1+NCO/（NCO+NC2H2）・A31・（NCO）B31＋NC2H2/（NCO+NC2H2）A32・（NC2H2）B32・・・（式３）
ここで、A31、A32、B31、B32はセンサＳ３により一酸化炭素と空気の混合ガスおよびアセチレンと空気の混合ガスを測定して求めた定数である。センサＳ３の出力を式のG3に、先に求めた一酸化炭素濃度をNCOに代入してアセチレン濃度NC2H2が演算により求められる。
G3 = 1 + NCO / (NCO + NC2H2) ・ A31 ・ (NCO) B31 + NC2H2 / (NCO + NC2H2) A32 ・ (NC2H2) B32・ ・ ・ （Formula 3）
Here, A31, A32, B31, and B32 are constants obtained by measuring the mixed gas of carbon monoxide and air and the mixed gas of acetylene and air by the sensor S3. The acetylene concentration NC2H2 is obtained by calculation by substituting the output of the sensor S3 for G3 in the equation and the previously obtained carbon monoxide concentration for NCO.
次に試料ガスからエチレンの濃度NC2H4を求める場合、センサＳ４の出力G4とアセチレンの濃度NC2H2、エチレンの濃度NC2H4についての検量線は、演算器２０４に登録された関数式である（式４）で表わされる。 Next, when determining the ethylene concentration NC2H4 from the sample gas, the calibration curves for the output G4 of the sensor S4, the acetylene concentration NC2H2, and the ethylene concentration NC2H4 are the function equations registered in the calculator 204 (Equation 4). Represented.
G4＝1+NC2H2/（NC2H2+NC2H4）・A41・（NC2H2）B41＋NC2H4/（NC2H2+NC2H4）A42・（NC2H4）B42
・・・（式４）
ここで、A41、A42、B41、B42はセンサＳ４によりアセチレンと空気の混合ガスおよびエチレンと空気の混合ガスを測定して求めた定数である。
G4 = 1 + NC2H2 / (NC2H2 + NC2H4) ・ A41 ・ (NC2H2) B41 + NC2H4 / (NC2H2 + NC2H4) A42 ・ (NC2H4) B42
... (Formula 4)
Here, A41, A42, B41, and B42 are constants obtained by measuring the mixed gas of acetylene and air and the mixed gas of ethylene and air by the sensor S4.
センサＳ４の出力を演算器２０４の（式４）におけるG4に、先に求めたアセチレン濃度をNC2H2に代入してエチレン濃度NC2H2が演算により求められる。
The ethylene concentration NC2H2 is calculated by substituting the output of the sensor S4 for G4 in (Equation 4) of the
次に試料ガスからメタンの濃度NCH4、エタンの濃度NC2H6を求める場合、センサＳ５の出力G5と水素の濃度NH2、一酸化炭素の濃度NCO、アセチレンの濃度NC2H2、エチレンの濃度NC2H4、メタンの濃度NCH4、エタンの濃度NC2H6についての検量線は、演算器２０５に登録された関数式である（式５）で表わされる。
Next, when obtaining the methane concentration NCH4 and ethane concentration NC2H6 from the sample gas, the output G5 of the sensor S5 and the hydrogen concentration NH2, the carbon monoxide concentration NCO, the acetylene concentration NC2H2, the ethylene concentration NC2H4, and the methane concentration NCH4 The calibration curve for the ethane concentration NC2H6 is expressed by (Equation 5), which is a function equation registered in the
G5＝ 1 + A51・NH2/（NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4）・（NH2）B51
+ A52・NCO/（NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4）・（NCO）B52
+ A53・NC2H2/（NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4）・（NC2H2）B53
+ A54・NC2H4/（NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4）・（NC2H4）B54
+ A55・NCH4/（NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4）・（NCH4）B55
+ A56・NC2H6/（NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4）・（NC2H6）B56
・・・（式５）
ここで、A51、A52、A53、A54、A55、A56、B51、B52、B53、B54、B55、B56はセンサＳ５により水素と空気の混合ガス、一酸化炭素と空気の混合ガス、アセチレンと空気の混合ガス、エチレンと空気の混合ガス、メタンと空気の混合ガス、エタンと空気の混合ガスを測定して求めた定数である。
G5 = 1 + A51 ・ NH2 / (NH2 + NCO + NC2H2 + NC2H4 + NC2H6 + NCH4) ・ (NH2) B51
+ A52 ・ NCO / (NH2 + NCO + NC2H2 + NC2H4 + NC2H6 + NCH4) ・ (NCO) B52
+ A53 ・ NC2H2 / (NH2 + NCO + NC2H2 + NC2H4 + NC2H6 + NCH4) ・ (NC2H2) B53
+ A54 ・ NC2H4 / (NH2 + NCO + NC2H2 + NC2H4 + NC2H6 + NCH4) ・ (NC2H4) B54
+ A55 ・ NCH4 / (NH2 + NCO + NC2H2 + NC2H4 + NC2H6 + NCH4) ・ (NCH4) B55
+ A56 · NC2H6 / (NH2 + NCO + NC2H2 + NC2H4 + NC2H6 + NCH4) · (NC2H6) B56
... (Formula 5)
Here, A51, A52, A53, A54, A55, A56, B51, B52, B53, B54, B55, B56 are detected by the sensor S5 as a mixed gas of hydrogen and air, mixed gas of carbon monoxide and air, acetylene and air. It is a constant obtained by measuring a mixed gas, a mixed gas of ethylene and air, a mixed gas of methane and air, and a mixed gas of ethane and air.
また、試料ガスからメタンの濃度NCH4、エタンの濃度NC2H6を求める場合、センサＳ６の出力G6と水素の濃度NH2、一酸化炭素の濃度NCO、アセチレンの濃度NC2H2、エチレンの濃度NC2H4、メタンの濃度NCH4、エタンの濃度NC2H6についての検量線は、演算器２０５に登録された別の関数式である（式６）で表わされる。
When obtaining the methane concentration NCH4 and ethane concentration NC2H6 from the sample gas, the output G6 of the sensor S6 and the hydrogen concentration NH2, the carbon monoxide concentration NCO, the acetylene concentration NC2H2, the ethylene concentration NC2H4, and the methane concentration NCH4 The calibration curve for the ethane concentration NC2H6 is represented by (Equation 6), which is another functional equation registered in the
G6＝ 1
+ A61・NH2/（NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4）・（NH2）B61
+ A62・NCO/（NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4）・（NCO）B62
+ A63・NC2H2/（NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4）・（NC2H2）B63
+ A64・NC2H4/（NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4）・（NC2H4）B64
+ A65・NCH4/（NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4）・（NCH4）B65
+ A66・NC2H6/（NH2+NCO+NC2H2+NC2H4+NC2H6+NCH4）・（NC2H6）B66
・・・（式６）
ここで、A61、A62、A63、A64、A65、A66、B61、B62、B63、B64、B65、B66はセンサＳ６により水素と空気の混合ガス、一酸化炭素と空気の混合ガス、アセチレンと空気の混合ガス、エチレンと空気の混合ガス、メタンと空気の混合ガス、エタンと空気の混合ガスを測定して求めた定数である。
G6 = 1
+ A61 ・ NH2 / (NH2 + NCO + NC2H2 + NC2H4 + NC2H6 + NCH4) ・ (NH2) B61
+ A62 ・ NCO / (NH2 + NCO + NC2H2 + NC2H4 + NC2H6 + NCH4) ・ (NCO) B62
+ A63 ・ NC2H2 / (NH2 + NCO + NC2H2 + NC2H4 + NC2H6 + NCH4) ・ (NC2H2) B63
+ A64 ・ NC2H4 / (NH2 + NCO + NC2H2 + NC2H4 + NC2H6 + NCH4) ・ (NC2H4) B64
+ A65 ・ NCH4 / (NH2 + NCO + NC2H2 + NC2H4 + NC2H6 + NCH4) ・ (NCH4) B65
+ A66 ・ NC2H6 / (NH2 + NCO + NC2H2 + NC2H4 + NC2H6 + NCH4) ・ (NC2H6) B66
... (Formula 6)
Here, A61, A62, A63, A64, A65, A66, B61, B62, B63, B64, B65, and B66 are detected by a sensor S6 of hydrogen / air mixed gas, carbon monoxide / air mixed gas, acetylene / air mixed gas. It is a constant obtained by measuring a mixed gas, a mixed gas of ethylene and air, a mixed gas of methane and air, and a mixed gas of ethane and air.
センサＳ５、センサＳ６の出力をそれぞれ演算器２０５の（式５）におけるG５、並びに演算器２０５の（式６）におけるＧ６に、（式５）、（式６）のNH2、NCO、NC2H2、NC2H4に先に求めたガス濃度を代入して連立方程式とする。NCH4、NC2H6について解くことにより、メタンとエタンの濃度が演算により求められる。
The outputs of the sensors S5 and S6 are respectively converted into G5 in (Expression 5) of the
以上より、水素、一酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、アセチレンの濃度が演算により夫々求められる。 From the above, the concentrations of hydrogen, carbon monoxide, methane, ethane, ethylene, and acetylene are obtained by calculation.
本発明の実施例によれば、汎用性のある半導体センサを使用して、検出の再現性が高い各種ガスの濃度の検出を可能にした、油中ガス分析装置、油中ガス分析装置を備えた変圧器、及び油中ガスの分析方法を実現することが可能となる。 According to an embodiment of the present invention, there is provided an in-oil gas analyzer and an in-oil gas analyzer that enable detection of various gas concentrations with high reproducibility of detection using a versatile semiconductor sensor. It is possible to realize a transformer and an analysis method for gas in oil.
本発明の第２の実施例として、図７は本発明の他の実施例である油中ガス分析装置の構成を示すものであり、内部に絶縁油が封入された機器に対応した可搬型の油中ガス分析装置である。本実施例の油中ガス分析装置は、水素およびアセチレンについて油中ガス分析を行なう。 As a second embodiment of the present invention, FIG. 7 shows the structure of an in-oil gas analyzer as another embodiment of the present invention, which is a portable type corresponding to a device in which insulating oil is enclosed. This is a gas analyzer in oil. The in-oil gas analyzer of this embodiment performs an in-oil gas analysis for hydrogen and acetylene.
図７に示した本実施例の油中ガス分析装置３０は、図１、図３及び図４に示した第１の実施例と基本構成は共通であるので、共通の構成の部分についてはその説明を省略し、相違する部分について説明する。
The oil-in-
図７において、可搬型の油中ガス分析装置は、油中ガスの分析が必要な図示していない分析対象の機器の内部には絶縁油２が充填されている。油中ガス分析装置３０は絶縁油注入器５０１を備えており、弁５０３を備えた配管２５Ｃを通じて絶縁油注入器５０１と連通したガス抽出器３を設置することにより、ガス抽出器３にてバブリング法により絶縁油注入器５０１で採取した絶縁油２の油中に発生するガスの抽出を行なう。
In FIG. 7, the portable oil-in-gas analyzer is filled with insulating
この絶縁油注入器５０１はシリンダ形状で、油中ガスの分析対象の機器に封入されている絶縁油２を採取し、採取した絶縁油２をガス抽出器３に所定量だけ供給する。ガス抽出器３の底部には弁５０２を備えた油排出口５０４が設けられており、分析対象の油中ガスを抽出した後の絶縁油２を外部に排出する。
This insulating
空気浄化装置３１が設置されており、大気中より取り入れた空気から有機ガスを除去し、湿度を調整して空気を清浄にした基準ガスとなる清浄な空気を、空気供給配管１８Ｆを通じて四方切替え弁１０に導く。
An
四方切替え弁１０を切替え操作することにより、空気浄化装置３１から空気供給配管１８Ｆ及びガス抽出系配管１８Ｃ１を通じて清浄な空気を不活性ガスとしてガス抽出器３に供給する流路を形成する。尚、空気浄化装置３１の代わりに、清浄な空気を貯蔵した空気ボンベを使用しても良い。
By switching the four-
また、四方切替え弁１０は、絶縁油２の油中に発生した油中溶存ガス混合ガスをガス抽出器３から導出するガス抽出系配管１８Ｃ２と、このガス抽出系配管１８Ｃ２を通じて導かれた油中溶存ガス混合ガスをガス調整装置１３に導く油中溶存ガス混合ガス供給配管１８Ｄとに接続するように構成されている。
The four-
そして、この四方切替え弁１０を切替え操作することにより、ガス抽出器３からガス抽出系配管１８Ｃ２及び油中溶存ガス混合ガス供給配管１８Ｄを通じて油中溶存ガス混合ガスを後述する温度調節器１４に流下させて所定の温度に調整してガス検出器１５に供給する流路を形成する。
Then, by switching this four-
前記ガス抽出系配管１８Ｃ１にはエアポンプ１１が配設されており、このエアポンプ１１を稼動させることにより前述した第１の実施例と同様にバブリングを行なうようになっている。
The gas extraction system pipe 18C1 is provided with an
そして、ガス抽出器３にフィルタ１２を設けて、絶縁油２の油中に発生した油中溶存ガス混合ガスをガス抽出器３から四方切替え弁１０に導出する際に、油中溶存ガス混合ガスに霧状となって混入した絶縁油を除去している。
When the
前記ガス検出器１５には酸化スズ、酸化タングステン、酸化ジルコニウム等の金属酸化物からなる半導体センサが設置されており、この半導体センサによって試料ガスである窒素と酸素との混合ガス、及び窒素と酸素と油中溶存ガスとの混合ガスを夫々測定して、それらの測定値を出力信号としてコンピュータ１６に出力する。
The
コンピュータ１６では、ガス検知部１５に設置された半導体センサからの出力信号をもとに油中溶存ガスのガス成分濃度を演算により算出し、算出された油中溶存ガスのガス成分濃度等をモニタ等に表示する。このコンピュータ１６は、本発明の実施例に設置される油中ガス分析装置を構成するポンプ類のＯＮ、ＯＦＦや、切替え弁、排気弁類の切替え操作や開閉操作を各要素に指示するように構成されている。
The
次に、図７に示した本発明の第２の実施例である可搬型の油中ガス分析装置について、その油中ガス分析の各手順を図８に示す。図８において、測定操作は、まず測定準備１１１の手順を行なう。
Next, in the portable oil-in-gas analyzer of the second embodiment of the present invention shown in FIG. 7, each procedure of the gas-in-oil analysis is shown in FIG. In FIG. 8, the measurement operation starts with the procedure of
次に油中溶存ガス抽出１１２の手順を行なう。油中溶存ガス抽出１１２の手順と並行して、基準ガスである空気ガス測定１１３の手順を行なう。最後に試料ガス測定１１４の手順を行なう。空気ガス測定１１３の手順及び試料ガス測定１０４の手順の各測定結果をもとに各成分ガスの濃度を算出するガス濃度算出１１５の手順を行なう。また、測定操作の各手順は繰り返し行なう。
Next, the procedure of the dissolved
詳細に説明すると、測定準備１１１の手順では、四方切替え弁１０を図７に示すように操作して、空気浄化装置３１から清浄な空気を空気供給配管１８Ｆを通じて四方切替え弁１０に供給する。
More specifically, in the procedure of the
供給された清浄な空気は空気供給配管１８Ｆから四方切替え弁１０を経由して、ガス抽出系配管１８Ｃ１からガス抽出器３に流入する。その後、清浄な空気はこのガス抽出器３を経由してガス抽出系配管１８Ｃ２及び油中溶存ガス混合ガス供給配管１８Ｄを流下して、空気供給配管１８Ｆから油中溶存ガス混合ガス供給配管１８Ｄに至るこれらの各機器及び流路内を清浄な空気にて置換する。
The supplied clean air flows into the
次に、油中溶存ガス抽出１１２の手順では、図９に示すように四方切替え弁１０を操作して切替える。そして、この四方切替え弁１０の切替えによって、ガス抽出系配管１８Ｃ１、ガス抽出系配管１８Ｃ２及びガス抽出器３とで閉じた系となるような流路Ａを形成する。
Next, in the procedure for extracting the dissolved gas in
また、四方切替え弁１０の切替えによって、清浄な空気を空気浄化装置３１から空気供給配管１８Ｆ及び四方切替え弁１０を経由して温度調節器１４に供給するような流路Ｂを形成する。そして、温度調節器１４にて流路Ｂを流下する清浄な空気を設定温度に調整して基準ガスとなる清浄な空気を生成し、この基準ガスの清浄な空気をガス検知器１５に供給する。
Further, by switching the four-
前記流路Ａではガス抽出操作を行なう。流路Ａにおけるガス抽出の操作として、まず、ガス抽出器３に設けた開放弁４を開放した状態にしておき、絶縁油注入器２０１にて絶縁油２をガス抽出器３に注入する。
In the flow path A, a gas extraction operation is performed. As an operation of gas extraction in the flow path A, first, the
次に、ガス抽出器３への絶縁油２の注入が完了すると同時に開放弁４を閉じ、流路Ａを形成するガス抽出系配管１８Ｃ１に設けたエアポンプ１１を稼動させて、流路Ａ内の清浄な空気を循環させてバブリングによりガス抽出器３に注入した絶縁油２に溶存している溶存ガスを清浄な空気中に抽出して採取し、試料ガスを製造する。
Next, as soon as the injection of the insulating
次に、基準ガスである空気ガス測定１１３の手順では、四方切替え弁１０の切替え操作によって形成される流路Ｂを通じて空気浄化装置３１から温度調節器１４に供給されて温度を調整された基準ガスとなる清浄な空気に対する測定をガス検知器１５にて行なう。
Next, in the procedure of
即ち、空気浄化装置３１から空気供給配管１８Ｆ及び四方切替え弁１０を通じて清浄な空気を温度調節器１４に供給し、温度調節器１４にて設定温度に調節した基準ガスとなる清浄な空気を生成してガス検知器１５に供給する。ガス検出器１５に設置された半導体センサＳ１−Ｓ７で検出される基準ガスの清浄な空気を検出した出力が安定したところで、その検出した出力を基準ガスである清浄な空気に対するセンサ出力としてコンピュータ１６に入力する。
That is, clean air is supplied from the
次に、試料ガス測定１１４の手順では、図１０に示すように四方切替え弁１０を切替え、空気浄化装置３１から空気供給配管１８Ｆ、四方切替え弁１０、及びガス抽出系配管１８Ｃ１を通じてガス抽出器３に供給し、供給された清浄な空気をこのガス抽出器３からガス抽出系配管１８Ｃ２及び油中溶存ガス混合ガス供給配管１８Ｄを通じて温度調節器１４に流下させる。
Next, in the procedure of the
これらの操作によって、流路Ａ内の採取された油中溶存ガス混合ガスは浄化装置３１から供給された清浄な空気により押し出され、四方切替え弁１０を経由して温度調節器１４に導かれる。
By these operations, the gas-in-oil dissolved gas mixed gas collected in the flow path A is pushed out by the clean air supplied from the
導かれた油中溶存ガス混合ガスは、温度調節器１４にて設定温度に調節されて試料ガスを生成する。そして、この生成した試料ガスをガス検知器１５に供給して、試料ガスの成分濃度を検出することになる。
The introduced dissolved gas mixed gas in oil is adjusted to a set temperature by the
ガス検知器１５に設けた半導体センサＳ１、Ｓ３、Ｓ４に供給される気体が基準ガスの空気から試料ガスに切り替わることにより、半導体センサＳ１、Ｓ３、Ｓ４で検出する試料ガスのセンサ出力は供給される気体の切替え前後で大きく変化する。
When the gas supplied to the semiconductor sensors S1, S3, and S4 provided in the
センサ出力の変化後でセンサ出力がほぼ一定に安定したところで、これらのセンサ出力を試料ガスに対する半導体センサＳ１、Ｓ３、Ｓ４の各センサ出力としてコンピュータ１６に入力する。
When the sensor output stabilizes substantially constant after the change of the sensor output, these sensor outputs are input to the
このガス検知器１５に設けた半導体センサＳ１、Ｓ３、Ｓ４で検出される基準ガス並びに試料ガスについてのセンサ出力は、図示を省略するが前述の図５と同様のものである。
Sensor outputs for the reference gas and the sample gas detected by the semiconductor sensors S1, S3, and S4 provided in the
そして、これらの基準ガスに対するセンサ出力の電気抵抗Ｒ０と、試料ガスの中の測定対象ガスに対するセンサ出力の電気抵抗Ｒ１を計測して、コンプータ１６にて両者のセンサ出力の比Ｒ０/Ｒ１を算出して比較すれば、試料ガス中の測定対象ガスのガス濃度を正確に演算することができる。
Then, the electrical resistance R0 of the sensor output with respect to these reference gases and the electrical resistance R1 of the sensor output with respect to the measurement target gas in the sample gas are measured, and the ratio R0 / R1 of both sensor outputs is calculated by the
図１１は図７乃至図１０に示した本発明の第２の実施例の油中ガス分析装置におけるガス検出器１５に設置された半導体センサＳ１、Ｓ３、Ｓ４で検出した基準ガスと試料ガスに対するセンサ出力としてコンピュータ１６に入力し、試料ガスに含まれる検出対象の各ガスのガス濃度を演算する場合の演算シーケンスを示す。
FIG. 11 shows the reference gas and sample gas detected by the semiconductor sensors S1, S3, and S4 installed in the
第１の実施例の場合と同様に、基準ガス、並びに検出対象の各種ガスに対応させて、予め、基準ガスと、特定の濃度における検出対象の各種ガスに対する半導体センサＳ１、Ｓ３、Ｓ４のセンサ出力である電気抵抗Ｒを得ておく。 As in the case of the first embodiment, the sensors of the semiconductor sensors S1, S3, and S4 corresponding to the reference gas and various gases to be detected at a specific concentration in advance corresponding to the reference gas and various gases to be detected. An electric resistance R as an output is obtained.
図１１において、基準ガスである清浄な空気及び試料ガスに対して特性が異なる複数の半導体センサＳ１、Ｓ３、Ｓ４によって検出した出力をもとに、試料ガスに含まれる測定対象の各ガス成分の濃度をコンピュータ１６に備えられた演算器３０１、演算器３０３及び演算器３０４によって算出する。使用する半導体センサは反応するガスの種類が少ない方が好ましい。
In FIG. 11, based on outputs detected by a plurality of semiconductor sensors S1, S3, and S4 having different characteristics with respect to clean air and sample gas that are reference gases, each gas component to be measured included in the sample gas The density is calculated by a
試料ガスに含まれる測定対象の各種ガスのガス濃度を算出する手順として、まず、半導体センサＳ１、Ｓ３、Ｓ４のうち、少数の半導体センサで検出した出力によって濃度を求めることが可能なガス成分から先にガス濃度を求めていく。 As a procedure for calculating the gas concentration of various gases to be measured included in the sample gas, first, out of the semiconductor components S1, S3, and S4, from the gas component whose concentration can be obtained by the output detected by a small number of semiconductor sensors. Find the gas concentration first.
次に、残りの半導体センサで検出した出力を用いて、反応特性とガス濃度との関係を表した計算式に、先に求めたガス成分の濃度を代入して未知のガス濃度を算出する。このような計算を繰り返して未知のガス濃度を求めていき、未知のガス濃度の数を計算により順次減らして最終的にすべてのガス成分の濃度を計算で求める。本実施例では、水素、アセチレン、エチレンの順でその濃度を算出する。 Next, using the outputs detected by the remaining semiconductor sensors, the unknown gas concentration is calculated by substituting the previously determined gas component concentration into a calculation formula representing the relationship between the reaction characteristics and the gas concentration. Such calculation is repeated to obtain an unknown gas concentration, and the number of unknown gas concentrations is sequentially reduced by calculation to finally obtain the concentrations of all gas components by calculation. In this embodiment, the concentrations are calculated in the order of hydrogen, acetylene, and ethylene.
半導体センサＳ１、Ｓ３、Ｓ４のうち、少数の半導体センサによって濃度を求めることが可能なガス成分から先にガス濃度を求めていくことにより、ガス濃度算出の計算量を減らすことができ、また、検出対象のガスに対する検出精度も向上する。 Of the semiconductor sensors S1, S3, and S4, by calculating the gas concentration first from the gas components that can be determined by a small number of semiconductor sensors, the amount of calculation for calculating the gas concentration can be reduced. The detection accuracy for the detection target gas is also improved.
また、図１１に示したガス濃度を演算する演算シーケンスにおいて、演算器３０１、演算器３０３及び至演算器３０４によって算出した試料ガスに含まれる検出対象の水素、アセチレン、エチレンの各ガス濃度の演算値を監視装置３１０に入力して常時監視することも可能である。
Further, in the calculation sequence for calculating the gas concentration shown in FIG. 11, calculation of gas concentrations of hydrogen, acetylene, and ethylene to be detected included in the sample gas calculated by the
この場合、前記検出対象の各ガス濃度の許容値を設定装置３２０から監視装置３１０に入力しておけば、これらの許容値を越えた検出対象の各ガス濃度に対して監視装置３１０にて警報を出すことも可能となる。また、表示装置３３０には前記検出対象の各ガス濃度と警報表示を監視装置３１０から表示させることも可能である。
In this case, if the permissible value of each gas concentration of the detection target is input from the
次に、本実施例において、検出対象のガス濃度と半導体センサの検出特性との間に線形性が成立する場合について、ガス濃度の算出方法を説明する。 Next, in this embodiment, a method for calculating the gas concentration will be described in the case where linearity is established between the gas concentration to be detected and the detection characteristics of the semiconductor sensor.
図１１において、基準ガスである清浄な空気及び試料ガスを検出する場合のガス濃度算出について説明する。まず、試料ガスから水素の濃度NH2を求める場合、センサＳ１が検出した出力G1と検出対象のガスである水素の濃度NH2についての検量線（検出濃度とセンサ出力の電気抵抗の比）は、演算器３０１に登録された関数式である（式７）で表わされる。
In FIG. 11, gas concentration calculation in the case of detecting clean air and sample gas as reference gases will be described. First, when obtaining the hydrogen concentration NH2 from the sample gas, the calibration curve (the ratio of the detected concentration to the electrical resistance of the sensor output) for the output G1 detected by the sensor S1 and the hydrogen concentration NH2 as the gas to be detected is calculated. It is expressed by (Expression 7) which is a function expression registered in the
G1＝１＋A11・（NH2）B11 ・・・（式７）
ここで、A11、B11はセンサＳ１によって水素と空気との混合ガスを測定して求めた定数である。
G1 = 1 + A11 ・ (NH2) B11 ... (Formula 7)
Here, A11 and B11 are constants obtained by measuring a mixed gas of hydrogen and air by the sensor S1.
センサＳ１が検出した出力を演算器３０１の（式７）におけるG1に代入することにより水素濃度NH2が演算により求められる。
By substituting the output detected by the sensor S1 into G1 in (Equation 7) of the
次に試料ガスからアセチレンの濃度NC2H2を求める場合、センサＳ３が検出した出力G3とアセチレンの濃度NC2H2、エチレンの濃度NC2H4についての検量線は、演算器３０３に登録された関数式である（式８）で表わされる。 Next, when obtaining the acetylene concentration NC2H2 from the sample gas, the calibration curves for the output G3, the acetylene concentration NC2H2, and the ethylene concentration NC2H4 detected by the sensor S3 are function equations registered in the calculator 303 (Equation 8). ).
G3＝1+NC2H2/（NC2H2+NC2H4）・A31・（NC2H2）B31＋NC2H4/（NC2H2+NC2H4）A32・（NC2H4）B32 ・・・（式８）
ここで、A31、A32、B31、B32はセンサＳ３によりアセチレンと空気の混合ガスおよびエチレンと空気の混合ガスを測定して求めた定数である。
G3 = 1 + NC2H2 / (NC2H2 + NC2H4) ・ A31 ・ (NC2H2) B31 + NC2H4 / (NC2H2 + NC2H4) A32 ・ (NC2H4) B32・ ・ ・ （Formula 8）
Here, A31, A32, B31, and B32 are constants obtained by measuring the mixed gas of acetylene and air and the mixed gas of ethylene and air by the sensor S3.
また、センサＳ４の出力G4とアセチレンの濃度NC2H2、エチレンの濃度NC2H4についての検量線は、演算器３０４に登録された関数式である（式９）で表わされる。 Further, the calibration curves for the output G4 of the sensor S4, the acetylene concentration NC2H2, and the ethylene concentration NC2H4 are expressed by a function equation registered in the calculator 304 (Equation 9).
G4＝1+NC2H2/（NC2H2+NC2H4）・A41・（NC2H2）B41＋NC2H4/（NC2H2+NC2H4）A42・（NC2H4）B42 ・・・（式９）
ここで、A41、A42、B41、B42はセンサＳ４によりアセチレンと空気の混合ガスおよびエチレンと空気の混合ガスを測定して求めた定数である。
G4 = 1 + NC2H2 / (NC2H2 + NC2H4) ・ A41 ・ (NC2H2) B41 + NC2H4 / (NC2H2 + NC2H4) A42 ・ (NC2H4) B42・ ・ ・ （Formula 9）
Here, A41, A42, B41, and B42 are constants obtained by measuring the mixed gas of acetylene and air and the mixed gas of ethylene and air by the sensor S4.
センサＳ３、センサＳ４の各出力を演算器３０３の関数式である（式８）のG3、演算器３０４の関数式である（式９）のＧ4に夫々代入して連立方程式とする。NCH4、NC2H6について解くことにより、エチレンとアセチレンの濃度が演算により求められる。以上より、水素、アセチレンの濃度が演算により夫々求められる。
The respective outputs of the sensors S3 and S4 are respectively substituted into G3 of (Equation 8) which is a function expression of the
本発明の第３の実施例として、複数の油入変圧器を一括監視して油入変圧器に封入された油中ガスを分析して監視を行なう油入変圧器の監視システムについて説明する。 As a third embodiment of the present invention, a monitoring system for an oil-filled transformer will be described in which a plurality of oil-filled transformers are collectively monitored and the gas in the oil enclosed in the oil-filled transformer is analyzed and monitored.
図１２は複数の油入変圧器１を一括監視している場合の監視システムの実施例を示す。通信手段付の油中ガス分析装置４０１、４０２、４０３と中央監視装置４２０は、電話回線４３０、携帯電話回線４５０、及び／或いは無線４４０を介して、交信することが可能である。
FIG. 12 shows an embodiment of a monitoring system when a plurality of oil-filled
通信装置付の夫々の油中ガス分析装置４０１、４０２、４０３には、油入変圧器１と、この油入変圧器１に封入された絶縁油２に含有される各種ガスを採取して分析する油中ガス分析装置２０及び３０と、この油中ガス分析装置２０及び３０で検出された各種ガスを監視する監視装置２１０及び３１０が複数組備えられている。
Each oil-in-
そして、これらの通信装置付の油中ガス分析装置４０１、４０２、４０３をＬＡＮで結びＨＵＢに集結して、油中ガス分析装置２０及び３０で採取し分析した各種ガスの濃度や監視結果のデータを中央監視装置４２０に送信するように構成されている。
These oil-in-
送信されるデータの送受信は常時行なう必要はなく、定期的にデータを送受信すればよい。中央監視装置４２０は、送られてきたデータの再現性を確認したい場合や監視による診断結果を受けて監視を強化したい場合には、再測定をしたり、測定間隔を短くしたりして油中ガス分析の指示をすることができる。
Transmission / reception of transmitted data need not always be performed, and data may be transmitted / received periodically. If the
また、診断結果が異常であれば、より高精度なガス分析や油入変圧器の停止などの対策をとることもできる。また、中央監視装置４２０では、通信手段付の油中ガス分析装置４０１、４０２、４０３の動作の確認や、エアボンベの空気残量の確認をすることができるようになっている。
In addition, if the diagnosis result is abnormal, measures such as more accurate gas analysis and oil-filled transformer stoppage can be taken. Further, the
このシステムは遠隔地に設置された油入変圧器や点在する油入変圧器を一括監して視するのに有効である。また、通信手段付の油中ガス分析装置４０１、４０２、４０３と中央監装置４２０をＬＡＮで直接結ぶシステムや、個々の通信手段付の油中ガス分析装置４０１、４０２、４０３が中央監視装置４２０と電話回線、携帯電話回線により直接交信するシステムを構築しても良い。
This system is effective for monitoring and supervising oil-filled transformers installed in remote locations and scattered oil-filled transformers. Further, a system for directly connecting the oil-in-
また、各種ガスのガス濃度を検出する各半導体センサの検出出力を中央監視装置４２０で受信して、中央監視装置４２０にて各種ガスのガス濃度の算出を行っても良い。
Alternatively, the
本発明の実施例によっても、汎用性のある半導体センサを使用して、検出の再現性が高い各種ガスの濃度の検出を可能にした、油中ガス分析装置、油中ガス分析装置を備えた変圧器、及び油中ガスの分析方法を実現することが可能となる。 Also according to the embodiment of the present invention, there is provided an in-oil gas analyzer and an in-oil gas analyzer capable of detecting various gas concentrations with high reproducibility of detection using a versatile semiconductor sensor. It becomes possible to realize a transformer and a method for analyzing gas in oil.
本発明は、油が内蔵された変圧器等の機器の油中ガス分析装置、油中ガス分析装置を備えた変圧器、及び油が内蔵された変圧器等の機器の油中ガスの分析方法に適用可能である。 The present invention relates to an oil-in-gas analyzer for a device such as a transformer with a built-in oil, a transformer provided with a gas-in-oil analyzer, and a method for analyzing a gas in oil of a device such as a transformer with a built-in oil. It is applicable to.
１：油入変圧器、２：絶縁油、３：ガス抽出器、４：開放弁、５Ａ、５Ｂ：送油ポンプ、６：窒素ボンベ、７：酸素ボンベ、８Ａ、８Ｂ：レギュレータ、９Ａ、９Ｂ：流量計、１０：四方切替え弁、１１：エアポンプ、１２：フィルタ、１３：ガス調整装置、１４：温度調節器、１５：ガス検出器、１６：コンピュータ、１７：逆止弁、１８Ａ：窒素供給配管、１８Ｂ：酸素供給配管、１８Ｃ１：ガス抽出系配管、１８Ｃ２：ガス抽出系配管、１８Ｄ：油中溶存ガス混合ガス供給配管、１８Ｅ：試料ガス供給配管、１８Ｆ：空気供給配管、１８Ｇ：排出配管、２０、３０：油中ガス分析装置、３１：空気浄化装置、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５：演算器、２１０：監視装置、２２０：設定装置、２３０：表示装置、３０１、３０２、３０３：演算器、３１０：監視装置、３２０：設定装置、３３０：表示装置、５０１：絶縁油注入器、５０２：油排出口、４０１、４０２、４０３：通信手段付の油中ガス分析装置、４２０：中央監視装置、４３０：電話回線、４５０：携帯電話回線、４４０：無線回線、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７：半導体センサ。 1: Oil-filled transformer, 2: Insulating oil, 3: Gas extractor, 4: Open valve, 5A, 5B: Oil pump, 6: Nitrogen cylinder, 7: Oxygen cylinder, 8A, 8B: Regulator, 9A, 9B : Flow meter, 10: four-way switching valve, 11: air pump, 12: filter, 13: gas regulator, 14: temperature regulator, 15: gas detector, 16: computer, 17: check valve, 18A: nitrogen supply Piping, 18B: oxygen supply piping, 18C1: gas extraction piping, 18C2: gas extraction piping, 18D: dissolved gas mixed gas supply piping in oil, 18E: sample gas supply piping, 18F: air supply piping, 18G: discharge piping 20, 30: Gas-in-oil analyzer, 31: Air purifier, 201, 202, 203, 204, 205: Calculator, 210: Monitoring device, 220: Setting device, 230: Display device, 301, 30 , 303: calculator, 310: monitoring device, 320: setting device, 330: display device, 501: insulating oil injector, 502: oil discharge port, 401, 402, 403: gas analyzer in oil with communication means, 420: Central monitoring device, 430: Telephone line, 450: Mobile phone line, 440: Wireless line, S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7: Semiconductor sensor.
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