JP2000352571A - 碍子の汚損検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 碍子汚損を常時監視し、碍子の汚損状況を確
実に把握することができる碍子の汚損検出装置を提供す
る。 【解決手段】 碍子の汚損時に発生する電磁波を検出す
るアンテナ機能と碍子と容量結合する電極機能とを備え
たセンサ３が設けられる。差動回路４１により、センサ
の高周波出力信号から、外部ノイズ検出用のアンテナ５
の出力信号分が除去されて外部ノイズの影響が排除され
る。信号処理回路３５は、センサの低周波出力信号から
印加電圧のピーク付近でオンとなる信号を作成し、ゲー
ト回路４２を制御する。判定回路４３は、印加電圧のピ
ーク付近に現れる電磁波信号に基づいて碍子の汚損の有
無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、碍子の汚損を検出
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】塩分の付着などにより碍子汚損が進む
と、碍子の絶縁性能が低下し、部分放電が発生すると共
に漏れ電流、放電電流が流れることがある。この状態を
放置した場合、絶縁破壊が生じ、重大な事故に進展する
場合がある。従来より碍子の汚損度を測定するための方
法が種々提案されている。以下、代表的な方法を説明す
る。

【０００３】通常の方法として、パイロット碍子を用い
る方法がある。これは、汚損を検出しようとする碍子の
実機と同一環境にパイロット碍子を設置して、実機と同
程度に汚損を進行させる。そして、パイロット碍子を人
手によって真水に浸け、真水に溶け込んだ塩分の量を測
定することにより塩分の付着量を実測する。他の方法と
して、アンテナセンサを用いる方法がある。この方法
は、実機の汚損が進行して発生した部分放電及びアーク
放電に伴う電磁波を、アンテナセンサにより検出する。
そして、アンテナセンサが電磁波を検出したときに、碍
子が汚損されたと判定する。

【０００４】また、実機の漏れ電流を変流器により測定
する方法がある。碍子の汚損が進行すると、碍子表面の
抵抗値が低下し、漏れ電流が増加する。したがって、変
流器により測定された漏れ電流が所定の判定レベルを超
えたときに碍子が汚損されたと判定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記パイロット碍子を
用いる方法は、装置及び手間に多大の時間と費用を費や
す。また、この方法は、連続的に汚損状況を監視するこ
とができない。アンテナセンサを用いて検出する方法
は、外部ノイズの影響を受けやすく、また、空間距離減
衰特性などがあって、正確に碍子の汚損状況を検出する
ことが難しい。

【０００６】漏れ電流を検出する方法では、塩分と共に
碍子表面に付着した水分が氷結すると、同じ状態の高温
時に比べて漏れ電流は非常に小さくなり、碍子の汚損状
況を正確に把握することができなかった。本発明は、碍
子汚損を常時監視し、碍子の汚損状況を確実に把握する
ことができる碍子の汚損検出装置を提供することを目的
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためなされたものである。本発明の碍子汚損検出装
置は、汚損を検出しようとする碍子の近傍に配置され、
碍子から発生する電磁波を検出するアンテナと前記碍子
と容量結合する電極とを兼ねたセンサと、前記碍子から
発生する電磁波に影響され難い位置に配置され、外部ノ
イズによる電磁波を検出するアンテナと、前記センサの
出力信号と前記アンテナの出力信号との差の信号を取り
出す差動回路と、前記センサの出力信号に基づいて、前
記碍子の印加電圧のピーク付近のタイミングで前記差動
回路の出力信号を通過させるゲート回路と、このゲート
回路の出力信号に基づいて前記碍子に汚損が発生してい
るか否かを判定する判定回路とから構成される。

【０００８】前記センサは、碍子の汚損による電磁波だ
けでなく、外部ノイズによる電磁波も検出をする。この
ため、センサによる検出のみでは、外部ノイズの電磁波
を検出したときに碍子の汚損が発生したと誤判定するこ
ととなる。これに対し、本発明は、外部ノイズを検出す
るアンテナと差動回路を設けることにより、センサの出
力信号から外部ノイズによる電磁波成分を除去して、一
般的な外部ノイズの影響を排除する。

【０００９】また、碍子の汚損から発生する電磁波は、
印加電圧のピーク値付近で発生する。したがって、本発
明では、ゲート回路により碍子の印加電圧のピーク付近
のタイミングで差動回路の出力信号を通過させ、この出
力信号に基づいて、判定回路が碍子に汚損が発生してい
るか否かを判定する。これにより、他相の汚損碍子から
の電磁波による影響などを排除することができる。

【００１０】以上の本発明によれば、碍子汚損を常時監
視することができ、かつ、外部ノイズの影響を排除し
て、碍子の汚損状況を正確に把握することができる。ま
た、以上の碍子汚損検出装置では、センサが特異的な非
同期の電磁波を受信した場合、又は、外部ノイズが過大
な時などに、それらの影響を除去できない場合がある。
これに対しては、本発明は、更に、ゲート回路により、
印加電圧のゼロ値付近においても差動回路の出力信号を
通過させ、判定回路が、印加電圧のピーク値付近のタイ
ミングの波形とゼロ値付近のタイミングの波形とを比較
して汚損の発生の有無を判定する。

【００１１】このとき、ピーク値付近の波形とゼロ値付
近の波形が類似である場合は、外部ノイズが検出されて
いるだけで、碍子の汚損による電磁波が検出されていな
いと判定する。逆に、印加電圧のピーク付近で電磁波が
検出され、ゼロ付近で電磁波が検出されなければ、碍子
の汚損による電磁波が発生していると判定でき、汚損の
有無の判定がより確実に行えるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図を用
いて説明する。図１は、碍子に対するセンサ及びアンテ
ナの取付け構造を示し、図２は、図１のセンサとアンテ
ナを使用した碍子汚損検出装置の回路構成を示す。図１
には、汚損を検出しようとする碍子１が、接地電位にあ
る支持ポール２の上に支持されていることが示されてい
る。図１の碍子１は、支持碍子である。碍子１の先端の
電極９には、高電圧の印加電圧が印加される。塩分の付
着などにより碍子汚損が進むと、碍子の絶縁性能が低下
し、部分放電又はアーク放電により電磁波が発生する。

【００１３】碍子１の下部のフランジ部分に、碍子１の
汚損時に発生する電磁波を検出し、かつ、碍子１への印
加電圧を検出するためのセンサ３が設けられる。このセ
ンサ３は円板状に形成され、接地電位部分から絶縁され
る。センサ３の円板部分は、碍子１と対向して碍子１か
ら放射される電磁波を検出し、碍子１と容量結合して印
加電圧を検出する。センサ３は、同軸ケーブル４により
検出回路と接続される。

【００１４】センサ３の下方に、外部ノイズによる電磁
波を検出するためのアンテナ５が設けられる。アンテナ
５は、遠方の外部ノイズ発生源から同等の受信構造とな
るように配置され、碍子１からの電磁波を受信し難くし
碍子１との容量結合を少なくするため、センサ３を中心
に碍子１と反対側に配置される。アンテナ５は、同軸ケ
ーブル４により検出回路と接続される。

【００１５】図３は、センサ３の電圧検出機能について
説明する図である。センサ３は、円板面が碍子１に対向
していることにより容量性電極として機能し、碍子１と
容量結合する。このため、碍子１に電源６から電圧が印
加されると、センサ３には、印加電圧Ｖに対応する電圧
が現れる。センサ３と接地間に電圧検出部７を接続した
場合、（ａ）のように、センサ３と接地間に流れる電流
を変流器により検出する充電電流検出方式を用いた場合
は、印加電圧Ｖより９０°進んだ信号が得られる。ま
た、（ｂ）のように、センサ３と接地間に電圧トランス
を接続した電圧トランス方式を用いた場合は、印加電圧
Ｖと同相の信号が得られる。

【００１６】図４は、印加電圧Ｖのピーク付近で電磁波
の検出を行う理由を説明する図である。図４（ａ）は、
Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の３相電圧の各相の電圧波形を示す。
（ｂ）は、Ａ相に設けられたセンサ３により検出される
センサ検出電圧を示す。この電圧は印加電圧Ｖより９０
°進んだものとなる。（ｃ）は、Ａ相の電圧のゼロクロ
ス付近で作成したゲート制御信号を示す。

【００１７】このゲート制御信号（ｃ）がオンのときの
（ａ）の各相の電圧波形を見ると、Ａ相についてはピー
ク付近のタイミングにあり、波高値が他のＢ相Ｃ相に比
べて大きいことが理解できる。一方、碍子１の汚損によ
る電磁波は、印加電圧Ｖのピーク付近で発生する。した
がって、このゲート制御信号がオンのときの電磁波の波
形をチェックすれば、Ａ相の碍子の汚損による電磁波の
みを検出することが可能となる。

【００１８】図２により、センサ３及びアンテナ５を使
用した碍子汚損検出回路の構成について説明する。セン
サ３は、碍子１の汚損により発生する電磁波との高周波
成分と、印加電圧Ｖに比例した低周波成分の信号を検出
する。センサ３は、更に、これ以外の外部ノイズによる
電磁波の高周波成分も検出をする。アンテナ５は、外部
ノイズによる高周波成分の電磁波を検出する。

【００１９】センサ３の出力信号の内、高周波信号は、
ＲＦ保護回路３１を通過し、ＲＦアンプ３２、検波回路
３３を通って差動回路４１に入力される。アンテナ５の
出力信号も、ＲＦ保護回路５１、ＲＦアンプ５２、検波
回路５３を通して差動回路４１に入力される。差動回路
４１は、両入力信号の差をとることによって、センサ３
の出力信号からアンテナ５の出力信号を除去し、その出
力信号が、ゲート回路４２を通して判定回路４３へ導か
れる。

【００２０】センサ３の出力信号の内、商用周波の低周
波成分は、接地との間に接続されたＬ，Ｃの直列回路３
４を通り、Ｃの両端から取り出されて、信号処理回路３
５に入力される。信号処理回路３５は、商用周波成分の
電圧を適当な値に変換した後、印加電圧のピーク付近及
びゼロ点付近で差動回路４１の出力信号を取り込むよう
に、ゲート回路４２をコントロールする。判定回路４３
は、入力された信号波形に基づいて、碍子の汚損の有無
を判定する。

【００２１】図５及び図６を用いて、図２の回路の動作
について説明する。図５は、碍子１が汚損している時の
波形を示す。（Ａ）は、碍子１への印加電圧Ｖの波形を
示す。（Ｂ）は、センサ３の検出信号を示す。センサ３
の検出信号は、低周波成分（Ｃ）と高周波成分（Ｄ）に
分けられる。

【００２２】（Ｃ）の低周波成分（直列回路３４の出力
信号）は、印加電圧Ｖに対応しており、かつ、充電電流
方式（図３（ａ））で電圧を検出しているため、印加電
圧Ｖより９０°位相が進む。（Ｄ）の高周波成分（差動
回路４１への入力信号）は、碍子１の汚損による電磁波
と外部ノイズによる電磁波が重畳した波形である。

【００２３】（Ｅ）は、アンテナ５で検出された外部ノ
イズによる電磁波の波形を示す。（Ｆ）は、差動回路４
の出力信号を示す。この信号は、（Ｄ）−（Ｅ）である
から、センサ３の高周波成分から外部ノイズによる電磁
波が除去され、碍子１の汚損による電磁波のみの波形と
なる。実際には、除去しきれなかった外部ノイズによる
電磁波が現れる。

【００２４】（Ｇ）は、信号処理回路３５が作成した、
センサ３の低周波成分（Ｃ）のゼロクロス付近のタイミ
ング（即ち、印加電圧Ｖのピーク付近のタイミング）で
オンとなるゲート制御信号である。（Ｈ）は、ゲート制
御信号（Ｇ）の位相を調整することにより得た、印加電
圧Ｖのゼロクロス付近のタイミングでオンとなるゲート
制御信号である。

【００２５】（Ｉ）は、ゲート制御信号（Ｇ）がオンの
ときに、ゲート回路４２を通して判定回路４３に入力さ
れる信号波形である。この信号は、印加電圧Ｖのピーク
付近で発生した電磁波であり、碍子１の汚損に発生した
電磁波はここに現れる。（Ｊ）は、ゲート制御信号
（Ｈ）がオンのときに、ゲート回路４２を通して判定回
路４３に入力される波形信号である。この信号は、印加
電圧Ｖのゼロ付近で発生した電磁波であるから、碍子１
の汚損時により発生したものではなく、外部ノイズによ
り発生したものであると言える。

【００２６】判定回路４３では、（Ｉ）の印加電圧のピ
ーク付近で発生した電磁波の波形に基づいて碍子１の汚
損の有無を判定する。この場合、判定回路４３は、検出
した波形のパルスのレベル及びパルスの頻度などが、所
定の判定レベルを超えた場合に汚損が発生していると判
定する。ただ、外部ノイズによる電磁波を検出するアン
テナが特異的な非同期の電磁波を受信した場合、又は、
外部ノイズが過大な場合などには、これらの電磁波が
（Ｉ）の波形に現れることがあるので、これを碍子の汚
損による電磁波であると誤って判定することがある。

【００２７】これに対処するため、判定回路４３では、
図５の（Ｉ）と（Ｊ）の２つの波形のパルスのレベル、
パルスの頻度などを比較して、検出された波形が碍子１
の汚損によるものか外部ノイズによるものかを更に正確
に判定することができる。図５の例の場合は、印加電圧
Ｖのピーク時の波形（Ｉ）とそれ以外の時の波形（Ｊ）
とが異なっているので、（Ｉ）の波形は碍子の汚損によ
る電磁波であると判定できる。そして、（Ｉ）の波形に
ついて検出したパルスのレベル及びパルスの頻度が基準
の判定レベルを超えれば、碍子１に汚損が発生したと判
定する。

【００２８】図６は、外部ノイズが過大な時の波形を示
す。（Ａ）〜（Ｅ）、（Ｇ）〜（Ｈ）は図５の場合と同
じである。（Ｋ）はゲート制御信号（Ｈ）がオンのとき
に判定回路４３に入力される信号の波形であり、（Ｌ）
はゲート制御信号（Ｉ）がオンのときに、判定回路４３
に入力される信号の波形である。図６においては、
（Ｋ）（Ｌ）の波形はほぼ同じである。これは、外部ノ
イズが過大で、差動回路４１で外部ノイズ同士のキャン
セルをしようとしても、キャンセルしきれずに、外部ノ
イズによる高周波成分の信号（Ｆ）が出力された場合で
ある。この場合、波形（Ｋ）（Ｌ）はパルスのレベル、
パルスの頻度がほぼ同じとなるので、外部ノイズによる
信号であると判定し、碍子１の汚損は発生していないと
判定する。

【００２９】以上本発明の１実施形態について説明して
きたが、本発明は、種々の変形が可能である。以下にそ
の例をいくつか示す。図７は、図１に示したセンサ３の
構造の変形例を示すものである。本例のセンサ３は、円
筒形の部分３６と円錐形の部分３７が一体に形成されて
構成される。このセンサ３は、電極面積を大きくするこ
とができ、電磁波を検出しやすく、かつ、容量結合を大
きくしている。

【００３０】図８は、センサ３とアンテナ５の間にシー
ルド板８を設けた例を示す。このシールド板８は、円板
状に形成され、接地される。このシールド板８により、
アンテナ５は、碍子１に対してシールドされるので、碍
子１の汚損による碍子表面の電位分布の変化、及び、碍
子１からの電磁波の影響を受け難くなる。なお、アンテ
ナ５と碍子１との間の距離が十分に確保できれば、図１
に示すように、シールド板８を省略することができる。

【００３１】図９は、図１に示したセンサ５の構造の変
形例を示すものである。本例のセンサ５は、センサ３と
同一形状としたものである。センサ３とセンサ５の形状
を同じにすることにより、両センサの電磁波の受信周波
数特性を同じにすることができ、より正確な外来ノイズ
除去が可能となる。また、図示は省略するが、図２の回
路において、差動回路４１とゲート回路４２の間、及
び、ＬＣ直列回路３４と信号処理回路３５の間を、光ア
ナログ化することができる。これは、上記各回路間に、
電−光変換器と光ファイバと光−電変換器を挿入して各
信号を光により伝達するものである。そして、信号処理
回路３５、ゲート回路４２、判定回路４３をクリーンな
環境に置くことにより、更に外部ノイズの影響を受け難
い装置とすることができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、碍子汚損を常時監視
し、碍子の汚損状況を確実に把握することができる碍子
の汚損検出装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるセンサ及びアンテナの取付け構
造を示す図。

【図２】本発明を適用した碍子汚損検出装置の回路図。

【図３】図１のセンサの電圧検出機能を説明する図。

【図４】図２の回路において、印加電圧のピーク付近の
電磁波を検出する理由を説明する図。

【図５】図２の回路における各部の波形を示す図（その
１）。

【図６】図２の回路における各部の波形を示す図（その
２）。

【図７】図１のセンサの変形例を示す図。

【図８】図１のセンサとアンテナの間にシールドを設け
た例を示す図。

【図９】図１のセンサの第２の変形側を示す図。

【符号の説明】

１…碍子 ２…支持ポール ３…センサ ４…同軸ケーブル ５…アンテナ ６…電源 ７…電圧検出部 ８…シールド板 ９…電極 ３１，５１…ＲＦ保護回路 ３２，５２…ＲＦアンプ ３３，５３…検波回路 ３４…Ｌ，Ｃ直列回路 ３５…電圧変換／信号処理回路 ３６…円筒部分 ３７…円錐部分 ４１…差動回路 ４２…ゲート回路 ４３…判定回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚損を検出しようとする碍子の近傍に配
   置され、碍子から発生する電磁波を検出するアンテナと
   前記碍子と容量結合する電極とを兼ねたセンサと、 前記碍子から発生する電磁波に影響され難い位置に配置
   され、外部ノイズによる電磁波を検出するアンテナと、 前記センサの出力信号と前記アンテナの出力信号との差
   の信号を取り出す差動回路と、 前記センサの出力信号に基づいて、前記碍子の印加電圧
   のピーク付近のタイミングで前記差動回路の出力信号を
   通過させるゲート回路と、 このゲート回路の出力信号に基づいて前記碍子に汚損が
   発生しているか否かを判定する判定回路と、 を具備することを特徴とする碍子の汚損検出装置。
2. 【請求項２】 前記ゲート回路は、前記印加電圧のゼロ
   クロス付近のタイミングにおいても前記差動回路の出力
   信号を通過させ、前記判定回路は、前記印加電圧のピー
   ク付近の前記出力信号波形とゼロ付近の出力信号波形と
   を比較することにより汚損の発生の有無を判定する請求
   項１に記載の碍子の汚損検出装置。