JP2001091565A - Method for measuring partial discharge in winding of rotating machine - Google Patents
Method for measuring partial discharge in winding of rotating machineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば水力発電所
等に設置されている発電機、同期電動機、誘導電動機も
しくは直流電動機等の各種の回転機における巻線の絶縁
劣化状態を、部分放電法を用いて測定，評価する回転機
巻線の部分放電測定方法に関し、特に、回転機の運転中
に部分放電を測定する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a partial discharge method for detecting the deterioration of winding insulation in various types of rotating machines such as generators, synchronous motors, induction motors, and DC motors installed in, for example, hydroelectric power plants. The present invention relates to a method for measuring a partial discharge of a winding of a rotating machine, which is measured and evaluated by using the method, and particularly to a method of measuring a partial discharge during operation of the rotating machine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】同期電動機、誘導電動機や直流電動機等
の各種回転機は回転子巻線及び固定子巻線を備えてお
り、これらの巻線の絶縁状態は回転機の性能維持のため
の重要な要素である。2. Description of the Related Art Various types of rotating machines, such as synchronous motors, induction motors, and DC motors, have a rotor winding and a stator winding, and the insulation of these windings is important for maintaining the performance of the rotating machine. Element.
【０００３】このため、例えば、水力発電所の水車発電
機用として用いられる同期機の固定子巻線にあっても、
各種の方法で絶縁状態の測定が行われている。この種の
測定は、一般的に、発電機の運転を停止させたうえで、
巻線の絶縁体の部分放電等を測定することにより行われ
ている。従来、この固定子巻線の部分放電の測定は、そ
の固定子巻線に対し電荷を直接注入する方法が採られる
ことが多かった。具体的には、まず、発電機の運転を停
止させ、次に巻線の口出し部の絶縁を剥ぎ取り、その剥
ぎ取った巻線に対し電荷を直接注入することにより行わ
れていた（直接注入法）。For this reason, for example, even in a stator winding of a synchronous machine used for a turbine generator of a hydroelectric power plant,
Measurement of the insulation state is performed by various methods. This type of measurement is typically performed after the generator is shut down,
This is performed by measuring a partial discharge or the like of the insulator of the winding. Conventionally, the method of measuring the partial discharge of the stator winding often employs a method of directly injecting charge into the stator winding. Specifically, first, the operation of the generator is stopped, then the insulation of the lead portion of the winding is stripped, and the electric charge is directly injected into the stripped winding (direct injection). Law).
【０００４】すなわち、部分放電現象は、放電が電極と
電極との間を橋絡するように発生しているのではなく、
電極に挟まれた絶縁体の一部分で発生しているものであ
り、その等価回路は、図４に示すように、放電が発生す
る部分のＣｃと、この放電部分に直列に挟まれる放電が
発生しない健全部分Ｃｂと、残りの健全部分Ｃａとによ
って表される。同図において、供試体となる巻線の絶縁
体はＣに対応することになり、上記直接注入法において
は、Ｃｋ1なる結合コンデンサを通して測定器３１を接
続し、この測定器３１が電圧変化を測定することによっ
て放電電荷を測定するようにしている。[0004] In other words, the partial discharge phenomenon does not occur so that the discharge bridges between the electrodes,
As shown in FIG. 4, the equivalent circuit is generated by a part of the insulator sandwiched between the electrodes. It is represented by a healthy part Cb that does not work and a remaining healthy part Ca. In the drawing, the insulator of the winding as the specimen becomes to correspond and C, in the above-described direct injection method, connect the measuring instrument 31 through Ck 1 comprising coupling capacitor, the instrument 31 is a voltage change By measuring, the discharge charge is measured.
【０００５】ところが、直接注入法を実施するために
は、巻線に対し電圧を直接印加させる必要があることか
ら発電機の運転を停止させなければならず、発電機の運
転中に実施することは不可能であるという不都合があ
る。However, in order to carry out the direct injection method, it is necessary to apply a voltage directly to the windings, so that the operation of the generator must be stopped. Is not possible.
【０００６】そこで、発電機の運転中であっても部分放
電現象を検出し得る方法として、発電機固定子の巻線を
収容するスロット内部の測温用サーチコイルを用いた部
分放電測定法が知られている。この方法は、図２に示す
ように、固定子１のスロット３内に収容された巻線４、
およびその絶縁体の過加熱を検知するために、このスロ
ット３内の巻線４ａ，４ｂ間に配設されているサーチコ
イル型の温度センサ６が、たまたま巻線４の部分放電を
静電結合で検知し得る構成であることを利用して部分放
電現象を知見しようとするものである。Therefore, as a method of detecting the partial discharge phenomenon even during the operation of the generator, a partial discharge measurement method using a search coil for temperature measurement inside a slot accommodating the winding of the generator stator is known. Are known. This method comprises, as shown in FIG. 2, a winding 4 housed in a slot 3 of the stator 1,
In order to detect overheating of the insulator, a search coil type temperature sensor 6 arranged between the windings 4a and 4b in the slot 3 happens to couple the partial discharge of the winding 4 electrostatically. It is intended to find out the partial discharge phenomenon by utilizing the configuration that can be detected by the method.
【０００７】すなわち、このサーチコイル６を用いた部
分放電測定方法は、上記巻線４とサーチコイル６が静電
結合し得ることから、図４に示すような巻線４の絶縁体
に該当するコンデンサＣに対して、巻線４とサーチコイ
ル６による結合コンデンサＣｋ2が並列に配設したよう
な等価回路が構成されることを利用している。このた
め、上記巻線４の絶縁体５における部分放電現象が上記
結合コンデンサＣｋ2に直列に配設された測定器２５に
よって検出することが可能となる。That is, the partial discharge measuring method using the search coil 6 corresponds to an insulator of the winding 4 as shown in FIG. 4 because the winding 4 and the search coil 6 can be electrostatically coupled. against capacitor C, an equivalent circuit as a coupling capacitor Ck 2 by winding 4 and search coil 6 is arranged in parallel is utilized to be configured. Therefore, it is possible to partial discharge phenomenon in the insulator 5 of the winding 4 is detected by a measuring device 25 disposed in series with the coupling capacitor Ck 2.
【０００８】ところが、このサーチコイル６を用いた部
分放電検出方法においては、放電の電荷量が不明である
ため、放電特性を定量的に評価できないという不都合が
ある。すなわち、測定器２５，３１によって検出される
のはパルス電圧であるが、このパルス電圧値は上記コン
デンサＣにおける健全部分Ｃａに依存してしまうことに
なる。このため、放電現象を定量的に評価するには、上
記Ｃａに依存しない量で評価する必要があり、このた
め、Ｃｃにおいて放電が生じるときの電圧Ｖと、このＣ
ｃに直列に接続された健全部分Ｃｂとの積によって表さ
れる放電電荷Ｑ（＝Ｃｂ×Ｖ）を用いるようにしてい
る。However, in the method of detecting partial discharge using the search coil 6, there is an inconvenience that the discharge characteristics cannot be quantitatively evaluated because the charge amount of the discharge is unknown. That is, although the pulse voltage is detected by the measuring devices 25 and 31, this pulse voltage value depends on the sound portion Ca of the capacitor C. Therefore, in order to quantitatively evaluate the discharge phenomenon, it is necessary to evaluate the amount by the amount independent of the above Ca.
The discharge charge Q (= Cb × V) represented by the product of c and the healthy part Cb connected in series is used.
【０００９】そこで、上記測定器２５，３１で測定され
た変動電圧を放電電荷に校正する電荷校正が必要である
が、このような電荷校正は、供試体であるコンデンサＣ
に対して上記コンデンサＣの健全部分Ｃｂに対応するコ
ンデンサＣ01を有し、放電が生じた放電部分Ｃｃに対応
するパルス発生器ＰＧ１を並列に接続することによって
行われる（図４参照）。すなわち、上記パルス発生器Ｐ
Ｇ１により既知電圧Ｖのパルスを発生させることによっ
て部分放電が発生した状態を擬似的を再現することにな
り、上記既知電圧ＶとコンデンサＣ01との積によって表
される放電電荷Ｑが、上記測定器２５，３１において検
出される電圧値と対応づけされる。このようにして、上
記測定器２５，３１の電荷校正を行うようにしている。Therefore, it is necessary to perform a charge calibration for calibrating the fluctuating voltage measured by the measuring devices 25 and 31 into a discharge charge. Such a charge calibration is performed by the capacitor C which is a test object.
The have a capacitor C 01 which corresponds to the sound portion Cb of the capacitor C, discharge is performed by connecting the pulse generator PG1 corresponding to the discharge portion Cc generated in parallel to (see FIG. 4). That is, the pulse generator P
By generating a pulse of a known voltage V by G1, a state in which a partial discharge has occurred is reproduced in a simulated manner, and the discharge charge Q expressed by the product of the known voltage V and the capacitor C01 is determined by the measurement. And the voltage values detected by the detectors 25 and 31. In this way, the charge calibration of the measuring devices 25 and 31 is performed.
【００１０】ところが、このような電荷校正は、発電機
が停止した状態であれば可能であるが、パルス発生器Ｐ
Ｇ１が高電圧に耐え得るものではないことから、発電機
の運転中にはパルス発生器ＰＧ１接続することが困難で
あり、電荷校正を行うことができない。従って、サーチ
コイル６を用いることで発電機の運転中の部分放電測定
をしようとしても、電荷校正を行えないことからその定
量的な評価が困難となってしまうという不都合がある。[0010] However, such charge calibration is possible if the generator is stopped, but the pulse generator P
Since G1 cannot withstand high voltage, it is difficult to connect the pulse generator PG1 during operation of the generator, and charge calibration cannot be performed. Therefore, even if an attempt is made to measure the partial discharge during operation of the generator by using the search coil 6, there is an inconvenience that the electric charge cannot be calibrated, so that the quantitative evaluation becomes difficult.
【００１１】そこで、発電機の運転中に電荷校正を可能
とするために、特開平９−２２２４５６号公報には、固
定子のスロット内にサーチコイルとは別のコイルを配置
して、電荷校正を行うことが記載されている。この方法
では、上記コイルと巻線とが静電結合することによって
結合コンデンサ（図４のＣ01に対応するコンデンサ）が
構成されることを利用して、上記コイルにパルス発生器
を接続して発電機の運転中であっても電荷校正を行うこ
とを可能となるようにしている。In order to enable charge calibration during operation of the generator, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 9-222456 discloses that a coil other than a search coil is arranged in a slot of a stator and charge calibration is performed. Is described. In this method, a pulse generator is connected to the coil by utilizing the fact that a coupling capacitor (a capacitor corresponding to C01 in FIG. 4) is formed by electrostatically coupling the coil and the winding. Even during the operation of the generator, the charge calibration can be performed.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載された電荷校正方法では、スロット３内にサーチコイ
ル６とは別のコイルを配設しておく必要があり、既存の
発電機においては、そのコイルの設置が困難であるとい
う不都合がある。However, in the charge calibration method described in the above publication, it is necessary to arrange a coil different from the search coil 6 in the slot 3, and in the existing generator, However, there is an inconvenience that installation of the coil is difficult.
【００１３】また、巻線と上記コイルとによって構成さ
れる結合コンデンサの静電容量を予め、測定によりある
いは計算によって求めておく必要があるが、当該静電容
量の測定には多くの手間と時間がかかり、また、その測
定あるいは計算を正確に行うことは困難であるという不
都合がある。このため、電荷校正として、容易、かつ正
確に行い得るものではないという不都合がある。Further, the capacitance of the coupling capacitor formed by the winding and the coil needs to be obtained in advance by measurement or calculation, but the measurement of the capacitance requires much labor and time. And it is difficult to perform the measurement or calculation accurately. Therefore, there is an inconvenience that charge calibration cannot be easily and accurately performed.
【００１４】これを解消するために、例えば、発電機の
停止時に、サーチコイル６に接続された測定器２５にお
ける電荷校正を予め行っておき、発電機の運転時には、
上記測定器２５の入り口にパルス発生器を接続して、上
記測定器２５の応答が、上記発電機の停止時に電荷校正
を行った際の状態と同じになるように、上記パルス発生
器のパルスを調整して電荷校正を行う方法が考えられ
る。すなわち、発電機の停止時に、部分放電現象を擬似
的に再現した回路による通常の電荷校正を行えば、発電
機の運転時には、測定器に対してのみ電荷校正時の状態
を擬似的に再現させれば、電荷校正し得るという考えに
基づく電荷校正方法である。In order to solve this, for example, when the generator is stopped, the charge calibration in the measuring device 25 connected to the search coil 6 is performed in advance.
A pulse generator is connected to the entrance of the measuring device 25 so that the response of the measuring device 25 is the same as the state when the charge calibration is performed when the generator is stopped. A method of adjusting the charge and performing the charge calibration can be considered. In other words, when the generator is stopped, if the normal charge calibration is performed by a circuit that simulates the partial discharge phenomenon, during operation of the generator, the state at the time of charge calibration is simulated only for the measuring instrument. This is a charge calibration method based on the idea that charge calibration can be performed.
【００１５】具体的には、図３に示すように、発電機の
停止時に、高圧電源及び測定器を備えた診断車３１の測
定ケーブル３２、及びパルス発生器ＰＧ１を固定子の巻
線につながっている引出口に接続する。一方、サーチコ
イル６に接続された中継端子２０に測定器２５を接続す
る。このときの等価回路は、図６に示すようになる。す
なわち、巻線４の絶縁体５に対応するコンデンサＣに対
し、並列にパルス発生器ＰＧ１及び測定器２５が接続さ
れた状態となる。そして、パルス発生器ＰＧ１よりパル
スを発生させたときの測定器２５の応答を検出する。こ
れによって、発電機の停止時に電荷校正が行われたこと
になる。なお、このとき、後述するパルス発生器ＰＧ２
は接続されていない。Specifically, as shown in FIG. 3, when the generator is stopped, the measurement cable 32 of the diagnostic vehicle 31 equipped with a high-voltage power supply and a measuring device, and the pulse generator PG1 are connected to the stator winding. Connected to the outlet. On the other hand, the measuring device 25 is connected to the relay terminal 20 connected to the search coil 6. The equivalent circuit at this time is as shown in FIG. That is, the pulse generator PG1 and the measuring device 25 are connected in parallel to the capacitor C corresponding to the insulator 5 of the winding 4. Then, the response of the measuring device 25 when the pulse is generated from the pulse generator PG1 is detected. This means that the charge calibration was performed when the generator was stopped. At this time, a pulse generator PG2 described later is used.
Is not connected.
【００１６】ついで、発電機の運転時には、図７に示す
ように、パルス発生器ＰＧ２を中継端子２０に接続す
る。このとき、パルス発生器ＰＧ２が接続されている一
方、他方のパルス発生器ＰＧ１は接続されていない（図
６参照）。そして上記パルス発生器ＰＧ２から注入する
パルスを調整して、測定器２５の応答が上記発電機の停
止時において得られた測定器２５の応答と同一になるよ
うにして上記測定器２５のみにおいて部分放電が発生し
た状態を擬似的に再現し電荷校正を行う。このようにす
れば、サーチコイル６とは別のコイルを配設する必要も
ない上に、静電容量を予め測定あるいは計算しておくこ
とが省略され、発電機の運転時の電荷校正を、正確、か
つ容易に行うことができるようになる。Then, during operation of the generator, the pulse generator PG2 is connected to the relay terminal 20, as shown in FIG. At this time, the pulse generator PG2 is connected, while the other pulse generator PG1 is not connected (see FIG. 6). Then, the pulse injected from the pulse generator PG2 is adjusted so that the response of the measuring device 25 is the same as the response of the measuring device 25 obtained when the generator is stopped. A state in which a discharge has occurred is reproduced in a pseudo manner to perform charge calibration. In this way, there is no need to provide a coil other than the search coil 6, and it is not necessary to measure or calculate the capacitance in advance. It can be performed accurately and easily.
【００１７】ところが、本発明者が上記の考えに基づき
実験を繰り返して検討したところ、発電機の運転時にパ
ルス発生器ＰＧ２からパルスを注入しても、測定器２５
の応答が小さい場合があり、このように校正電荷の電荷
の応答が小さいと運転時に測定した部分放電現象を過大
に評価してしまうこととなってしまい、正確な部分放電
測定が実現し得ない場合があることが判明した。このよ
うな測定器２５の応答はサーチコイル６の配置状態等に
依存していると考えられ、上記の電荷校正方法は、正確
に電荷校正が行え運転中に部分放電現象を容易かつ正確
に測定し得る場合もあるが、全てのサーチコイル６に対
して常に確実に電化校正することができないという不都
合があることが判明した。However, when the present inventor repeatedly examined the experiment based on the above idea, it was found that even if a pulse was injected from the pulse generator PG2 during the operation of the generator, the measuring instrument 25
If the response of the calibration charge is small, the partial discharge phenomenon measured during operation will be overestimated, and accurate partial discharge measurement cannot be realized. It turns out that there are cases. It is considered that the response of the measuring instrument 25 depends on the arrangement state of the search coil 6 and the like, and the above-described charge calibration method allows accurate and accurate measurement of the partial discharge phenomenon during operation. In some cases, however, it has been found that there is a disadvantage that the electrification calibration cannot always be reliably performed on all the search coils 6.
【００１８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、発電機等の回
転機の運転時に部分放電を測定する場合に、確実、か
つ、より容易に回転機の運転中の電荷校正を実現して、
部分放電の測定を行うことにあり、さらに、回転機の停
止時と運転時とのそれぞれの部分放電測定結果を対比可
能とする部分放電測定方法を提供することにある。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to reliably and more easily measure partial discharge during operation of a rotating machine such as a generator. To realize the charge calibration during the operation of the rotating machine,
Another object of the present invention is to provide a partial discharge measurement method capable of comparing partial discharge measurement results when a rotating machine is stopped and when a rotating machine is in operation.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、実験を重ねた結果、発電機の停止時に
巻線に対しこの発電機の定格電圧に等しい電圧を印加し
た場合の直接注入法による測定結果と、発電機の運転時
にサーチコイルを用いて部分放電現象を測定した結果と
が、ほぼ等しいことを見いだして本発明を完成するに至
ったものである。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventor repeated experiments and found that when a voltage equal to the rated voltage of the generator was applied to the winding when the generator was stopped. The present inventors have found that the measurement results obtained by the direct injection method described above and the results obtained by measuring the partial discharge phenomenon using the search coil during the operation of the generator are substantially equal, thereby completing the present invention.
【００２０】すなわち、図８に示すように、発電機の運
転時の部分放電現象、すなわち、巻線にＥ／√３の電圧
が印加している状態での部分放電現象をサーチコイルを
用いることによって測定した結果（同図の（ａ））と、
発電機の停止時に巻線にＥ／√３の電圧を印加したとき
の部分放電現象をサーチコイルにより測定した結果（同
図の（ｂ））とを比較したところ、その検出した電圧レ
ベルがほぼ同レベルであることが見い出された。That is, as shown in FIG. 8, the search coil is used to detect the partial discharge phenomenon during the operation of the generator, that is, the partial discharge phenomenon when a voltage of E / $ 3 is applied to the winding. (A) in FIG.
When the partial discharge phenomenon when the voltage of E / √3 was applied to the winding when the generator was stopped was compared with the result ((b) in the same figure) measured by the search coil, the detected voltage level was almost equal. It was found to be at the same level.
【００２１】また、サーチコイルを用いた部分放電現象
の測定が、発電機の運転時であっても雑音の増大などを
伴うことなく、印加した電圧に対応して検出されること
を確認することができた。Further, it is confirmed that the measurement of the partial discharge phenomenon using the search coil is detected in accordance with the applied voltage without increasing noise even during the operation of the generator. Was completed.
【００２２】そこで、発電機の停止中に所定の電荷を注
入することによって行った電荷校正の状態と同じ状態を
発電機の運転中に再現しなくてもよい点に着目した。す
なわち、発電機の停止時に、この発電機の定格電圧に等
しい電圧を印加した場合に測定された放電電荷を、その
運転中にサーチコイルを用いて検出した測定器の検出信
号に対応させることによっても電荷校正を行い得るとの
結論に到達し、本発明を完成するに至ったものである。Therefore, attention has been paid to the point that the same state as the state of charge calibration performed by injecting a predetermined charge while the generator is stopped need not be reproduced during the operation of the generator. That is, when the generator is stopped, the discharge charge measured when a voltage equal to the rated voltage of the generator is applied is made to correspond to the detection signal of the measuring device detected using the search coil during the operation. Also reached the conclusion that charge calibration could be performed, and completed the present invention.
【００２３】具体的に、本発明は、回転機の停止時に、
上記回転機の固定子のスロットに配置された巻線の絶縁
体に対し、それぞれ並列に接続されたパルス発生器と第
１測定器とを用いて、上記パルス発生器から既知電圧の
パルスを上記巻線に注入し、このときの上記第１測定器
の応答からこの第１測定器における電荷校正を行った上
で、上記巻線に対し上記回転機の定格電圧に等しい電圧
を印加したときの上記絶縁体に生じる部分放電現象を、
上記第１測定器によって測定する。一方、上記回転機の
運転中に、上記スロット内の巻線近傍に設けられてこの
巻線と静電結合するセンサと、このセンサに接続された
第２測定器とを用いて、上記第２測定器によって検出さ
れた検出信号が、上記回転機の停止時に上記巻線に対し
定格電圧に等しい電圧を印加したときの上記第１測定器
が検出した検出信号と同一であるとして、上記第２測定
器における電荷校正を行った後に、上記回転機の運転中
の部分放電現象を、上記第２測定器によって測定するこ
とを特定事項とする方法である。Specifically, according to the present invention, when the rotating machine is stopped,
Using a pulse generator and a first measuring instrument connected in parallel to the insulator of the winding arranged in the slot of the stator of the rotating machine, a pulse of a known voltage is applied from the pulse generator to the above-mentioned pulse generator. Injecting into the winding, performing the charge calibration in the first measuring device from the response of the first measuring device at this time, and then applying a voltage equal to the rated voltage of the rotating machine to the winding. The partial discharge phenomenon that occurs in the insulator,
The measurement is performed by the first measuring device. On the other hand, during the operation of the rotating machine, the sensor is provided near the winding in the slot and is electrostatically coupled to the winding, and the second measuring device connected to the sensor is used to perform the second measurement. Assuming that the detection signal detected by the measuring device is the same as the detection signal detected by the first measuring device when a voltage equal to the rated voltage is applied to the winding when the rotating machine is stopped, This is a method in which after the charge calibration in the measuring device is performed, the partial discharge phenomenon during the operation of the rotating machine is measured by the second measuring device.
【００２４】ここで、「パルス発生器」及び「第１測定
器」は、共にそれぞれコンデンサを有するものとするの
がよい。すなわち、パルス発生器に備えられたコンデン
サは電荷校正の際の健全部分Ｃｂに対応するコンデンサ
となる。一方、第１測定器に備えられたコンデンサは、
部分放電の測定の際に結合コンデンサＣｋとなるもので
ある。また、「センサ」は、回転機の運転中に巻線と静
電結合することによって、結合コンデンサＣｋを構成す
ることになる。Here, it is preferable that each of the "pulse generator" and the "first measuring device" has a capacitor. That is, the capacitor provided in the pulse generator is a capacitor corresponding to the sound part Cb at the time of charge calibration. On the other hand, the capacitor provided in the first measuring instrument is
This serves as a coupling capacitor Ck when measuring partial discharge. The “sensor” forms a coupling capacitor Ck by being electrostatically coupled to the winding during the operation of the rotating machine.
【００２５】そして、この場合、発電機の停止時に所定
の電荷を注入することによって行った電荷校正の状態を
回転機の運転中に再現しなくても、電荷校正を行うこと
が可能となり、例えば、サーチコイルの配置状態などに
起因する、パルス入力による電荷校正を行うことができ
ないこと等が確実に回避される。その結果、発電機の運
転中の電荷校正を、常に、確実に行うことが可能になる
と共に、回転機の運転中の部分放電の測定を、この校正
電荷に基づいて定量的に、しかも、正確に行い得る。In this case, it is possible to perform the charge calibration without having to reproduce the state of the charge calibration performed by injecting a predetermined charge when the generator is stopped, during the operation of the rotating machine. In addition, the inability to perform charge calibration by pulse input due to the arrangement state of the search coil and the like can be reliably avoided. As a result, the charge calibration during the operation of the generator can always be performed reliably, and the measurement of the partial discharge during the operation of the rotating machine can be quantitatively and accurately performed based on the calibration charge. Can be done.
【００２６】ここで、「センサ」としては、巻線と静電
結合し得る電極であればよく、具体的には、例えば請求
項２記載の如く、巻線の温度監視用としてスロットに予
め付設されている測温用サーチコイルを利用するように
してもよい。この場合、センサとして、新たな電極をス
ロット内に配置させることなく電荷校正及び部分放電の
検出が可能となり、既存の発電機においてもそのまま部
分放電の検出・測定が可能となる。Here, the "sensor" may be any electrode that can be electrostatically coupled to the winding. More specifically, for example, as described in claim 2, it is provided in advance in a slot for monitoring the temperature of the winding. A search coil for temperature measurement may be used. In this case, as a sensor, charge calibration and detection of partial discharge can be performed without disposing a new electrode in the slot, and detection and measurement of partial discharge can be performed even in an existing generator.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明における回
転機巻線の部分放電測定方法によれば、発電機の停止時
に所定の電荷を注入することによって行った電荷校正の
状態を、回転機の運転中に再現しなくても、電荷校正を
行うことができるようになり、例えば、サーチコイルの
配置状態などによって、運転中にパルス入力による電荷
校正を行うことができないこと等を確実に回避すること
ができる。その結果、発電機の運転中の電荷校正を、常
に、確実に行うことができると共に、部分放電の測定を
より容易に、かつ正確に行うことができるようになる。As described above, according to the method for measuring the partial discharge of the winding of the rotating machine according to the present invention, the state of the charge calibration performed by injecting a predetermined charge when the generator is stopped is used for the rotating machine. Charge calibration can be performed even if it is not reproduced during operation, and it is possible to reliably avoid, for example, the inability to perform charge calibration by pulse input during operation due to the search coil arrangement state, etc. can do. As a result, the charge calibration during the operation of the generator can always be reliably performed, and the partial discharge can be measured more easily and accurately.
【００２８】さらに、回転機の停止中の部分放電現象の
測定結果を、回転機の運転中に測定器で測定された電圧
レベルを同一視することによって、運転中に測定された
放電電荷のレベルと、発電機の停止時に測定された放電
電荷のレベルとが互いに一致することになり、その結
果、両測定結果の対比ができるようになる。このため、
巻線の部分放電状態を確定した評価に基づいて運転中で
も継続して管理することができ、発電機巻線の時系列的
な劣化状況を正確に把握してその寿命などを推定するこ
とができるようになる。Further, the measurement result of the partial discharge phenomenon when the rotating machine is stopped is identified with the voltage level measured by the measuring device during the operation of the rotating machine, so that the level of the discharge charge measured during the operation is determined. And the level of the discharge charge measured when the generator is stopped, and thus the two measurement results can be compared. For this reason,
Based on the finalized evaluation of the partial discharge state of the winding, it can be continuously managed even during operation, and it is possible to accurately grasp the chronological deterioration of the generator winding and estimate its life. Become like
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３０】図１は、本実施形態に係る部分放電測定の
対象となる発電機を示し、１は固定子、２はこの固定子
１の中心部に図１の紙面に直交する方向の軸の回りに回
転する回転子である。FIG. 1 shows a generator to be subjected to partial discharge measurement according to the present embodiment, wherein 1 is a stator, and 2 is a central portion of the stator 1 having an axis perpendicular to the plane of FIG. It is a rotor that rotates around.
【００３１】上記固定子１には、等角度に多数個のスロ
ット３,３,…が設けられている。なお、図示の便宜上、
図１では１２個のスロット３,３,…のみを図示してい
る。The stator 1 is provided with a number of slots 3, 3,. In addition, for convenience of illustration,
In FIG. 1, only twelve slots 3, 3,... Are shown.
【００３２】そして、図２に示すように、各スロット３
には上巻線４ａと下巻線４ｂとからなる巻線４が設けら
れており、これらの巻線４ａ,４ｂはマイカ等の絶縁体
５により囲まれている。Then, as shown in FIG.
Is provided with a winding 4 composed of an upper winding 4a and a lower winding 4b, and these windings 4a and 4b are surrounded by an insulator 5 such as mica.
【００３３】各巻線４には、ガラステープやマイカテー
プを巻回した平角銅線が用いられる。なお、上記巻線４
は上巻線４ａと下巻線４ｂとに分かれた２層巻形態とさ
れている。このような２層巻形態は、固定子巻線をスロ
ット内へ収容する形態として広く用いられている。For each winding 4, a rectangular copper wire wound with a glass tape or a mica tape is used. The winding 4
Has a two-layer winding form divided into an upper winding 4a and a lower winding 4b. Such a two-layer winding form is widely used as a form for accommodating a stator winding in a slot.
【００３４】上記特定のスロット３には、上巻線４ａと
下巻線４ｂとの間に、温度測定用の抵抗を有するサーチ
コイル６が配置されている。このサーチコイル６は、本
来、巻線４の異常な温度上昇を監視するために設置され
ているものであるが、本実施形態では部分放電信号を検
出するためのセンサとしても用いられる。In the specific slot 3, a search coil 6 having a resistance for temperature measurement is arranged between the upper winding 4a and the lower winding 4b. The search coil 6 is originally provided to monitor an abnormal temperature rise of the winding 4, but in the present embodiment, it is also used as a sensor for detecting a partial discharge signal.
【００３５】ここで、各サーチコイル６には、温度変化
により抵抗値が変化する銅素子や白金素子を絶縁体で被
覆した平板状のものを好適に用いることができる。その
他、サーチコイル６として、熱電対式のものを用いるこ
とも可能である。Here, for each of the search coils 6, a flat plate-like element in which a copper element or a platinum element whose resistance value changes with a temperature change is coated with an insulator can be suitably used. In addition, a thermocouple type search coil 6 can be used.
【００３６】そして、各サーチコイル６は、上述のよう
に、上巻線４ａと下巻線４ｂとの間に埋込的に配置され
ているため、各サーチコイル６は巻線４の素線自体の各
絶縁体及び絶縁体５を隔てて充電部に接することとな
る。従って、各サーチコイル６と巻線４との間におい
て、静電結合が可能となり、運転中の部分放電の測定に
おいて、結合コンデンサとして利用することができる。As described above, since each search coil 6 is buried between the upper winding 4a and the lower winding 4b, each search coil 6 is formed of a wire of the winding 4 itself. It comes into contact with the charged part with each insulator and insulator 5 separated. Therefore, electrostatic coupling is enabled between each search coil 6 and the winding 4, and can be used as a coupling capacitor in measuring partial discharge during operation.
【００３７】また、各サーチコイル６からは三本のリー
ド線７が外部に引き出されている。なお、図２において
は、リード線７を図示簡略化のために横方向に延出する
ように図示しているが、実際は紙面と垂直な方向に延出
している。このリード線７の他端側は、通常は温度計測
装置に接続されているのであるが、本実施形態では、任
意のサーチコイル６のリード線７を部分放電信号検出用
のリード線として用いる。この特定スロット３,３,…の
サーチコイル６のリード線７は、固定子１に設けられた
中継端子２０に接続されている。From each search coil 6, three lead wires 7 are drawn out. In FIG. 2, the lead wires 7 are shown to extend in the horizontal direction for simplicity of illustration, but actually extend in the direction perpendicular to the paper surface. The other end of the lead wire 7 is normally connected to a temperature measuring device, but in this embodiment, the lead wire 7 of an arbitrary search coil 6 is used as a lead wire for detecting a partial discharge signal. The lead wires 7 of the search coil 6 in the specific slots 3, 3,... Are connected to relay terminals 20 provided on the stator 1.
【００３８】次に、発電機の運転を停止させた状態で行
う定期点検について説明する。Next, a description will be given of a periodic inspection performed while the operation of the generator is stopped.
【００３９】まず、図３に示すように、診断車３１の測
定ケーブル３２を固定子の引出口に接続する。この固定
子の引出口は、上記巻線に接続されているものである。
また、上記診断車３１は、高圧電源及び第１測定器を備
えている。この高圧電源は上記巻線に対して電圧を印加
するために用いられるものである。First, as shown in FIG. 3, the measuring cable 32 of the diagnostic vehicle 31 is connected to the outlet of the stator. The outlet of the stator is connected to the winding.
The diagnostic vehicle 31 has a high-voltage power supply and a first measuring device. This high-voltage power supply is used for applying a voltage to the winding.
【００４０】そして、既知の静電容量を有するコンデン
サＣ01を有するパルス発生器ＰＧ１を上記引き出し口に
接続する。このとき、等価回路は、図４に示すように、
巻線の絶縁体５であるコンデンサＣに対し、測定器３１
及びパルス発生器ＰＧ１が並列に接続されたようにな
る。同図において、測定器３１は、上記診断車３１に備
えられたものを示し、結合コンデンサＣｋ1は、同じく
この診断車３１に備えられたものを示している。なお、
図３において、発電機の停止中には測定器２５は接続さ
れていない。[0040] Then, connect the pulse generator PG1 having a capacitor C 01 having a known capacitance to said outlet. At this time, as shown in FIG.
The measuring device 31 is connected to the capacitor C, which is the insulator 5 of the winding.
And the pulse generator PG1 are connected in parallel. In the figure, a measuring device 31 is provided on the diagnostic vehicle 31, and a coupling capacitor Ck 1 is provided on the diagnostic vehicle 31. In addition,
In FIG. 3, the measuring device 25 is not connected while the generator is stopped.
【００４１】そして、まず、電荷校正を行うようにす
る。すなわち、上記パルス発生器ＰＧ１によって既知電
圧Ｖのパルスを発生させることによって、上記等価回路
は擬似的に部分放電現象が生じた状態となる。このと
き、上記パルス発生器ＰＧ１において印可した電圧Ｖと
上記コンデンサＣ01の静電容量とによって放電電荷Ｑが
特定される（Ｑ＝Ｃ01×Ｖ）。このときの測定器３１の
応答と、放電電荷Ｑを対応させることによって電荷校正
ができる。Then, first, charge calibration is performed. That is, by generating a pulse of the known voltage V by the pulse generator PG1, the equivalent circuit is in a state where a partial discharge phenomenon has occurred in a pseudo manner. At this time, the discharge charge Q is specified by the voltage V applied in the pulse generator PG1 and the capacitance of the capacitor C01 (Q = C01 × V). The charge calibration can be performed by associating the response of the measuring device 31 with the discharge charge Q at this time.
【００４２】そして、電荷校正を行った後に、発電機の
停止時における部分放電の測定を行う。これは、上記診
断車３１の高圧電源によって巻線４に所定の電圧を印加
し、このときの電圧変動を診断車３１（測定器３１）が
測定することによって行う。この部分放電の測定によっ
て、例えば図５に示すような、印加電圧に対する放電電
荷のデータが得られることになる。なお、同図におい
て、実線は印加電圧を低い値から高い値に増加させてい
った場合に得られた結果であり、破線は印加電圧を高い
値から低い値に減少させていった場合に得られた結果を
示している。After the charge calibration is performed, the measurement of the partial discharge when the generator is stopped is measured. This is performed by applying a predetermined voltage to the winding 4 by the high-voltage power supply of the diagnostic vehicle 31 and measuring the voltage fluctuation at this time by the diagnostic vehicle 31 (measuring device 31). By measuring the partial discharge, data of the discharge charge with respect to the applied voltage, for example, as shown in FIG. 5, can be obtained. In the same figure, the solid line is the result obtained when the applied voltage was increased from a low value to a high value, and the broken line was obtained when the applied voltage was reduced from a high value to a low value. Shows the results obtained.
【００４３】次に、発電機の運転中の部分放電測定につ
いて説明する。Next, measurement of partial discharge during operation of the generator will be described.
【００４４】発電機の運転中に行う部分放電測定では、
図３に示すように、中継端子２０を介して測定対象のス
ロット３のサーチコイル６を測定器２５に接続する。な
お、図示は省略するが、測定器２５は、商用周波数を除
去するためのハイパスフィルタ等を含んだ検出回路と、
検出回路の出力を表示する表示器とを備えている。ま
た、同図において、診断車３１及びパルス発生器ＰＧ１
は、引出口に接続されていない。このとき等価回路は、
図４に示すようになる。すなわち、測定器２５は上記中
継端子２０に接続されたものであり、結合コンデンサＣ
ｋ2は、サーチコイル６によって構成されたものとなっ
ている。なお、図４においても、上述したようにパルス
発生器ＰＧ１は接続されていない状態となっている。In the partial discharge measurement performed during the operation of the generator,
As shown in FIG. 3, the search coil 6 of the slot 3 to be measured is connected to the measuring device 25 via the relay terminal 20. Although not shown, the measuring device 25 includes a detection circuit including a high-pass filter or the like for removing a commercial frequency,
A display for displaying the output of the detection circuit. In the same figure, the diagnostic vehicle 31 and the pulse generator PG1
Is not connected to the outlet. At this time, the equivalent circuit is
As shown in FIG. That is, the measuring device 25 is connected to the relay terminal 20, and the coupling capacitor C
k 2 is constituted by the search coil 6. Note that, also in FIG. 4, the pulse generator PG1 is not connected as described above.
【００４５】そして、まず、測定器２５における電荷校
正を行うが、この電荷校正は、図５に示す発電機の停止
時に得られた印加電圧に対する放電電荷の測定データに
おいて、試験電圧として定格電圧Ｅ／√３を印加した際
の放電電荷の値を、発電機の運転中に測定器２５で測定
された電圧に対応させることによって行う（同図の一点
鎖線参照）。すなわち、発電機の運転中には巻線４に定
格電圧Ｅ／√３が印可した状態となっており、このとき
の放電現象と、発電機の停止時に巻線４に定格電圧を印
加した時の放電現象とは同じ現象であるとみなすことに
なる。なお、放電電荷としては、図５において破線で示
される結果を用いるのが好ましい。First, the electric charge is calibrated in the measuring device 25. This electric charge calibration is performed by using the rated voltage E as the test voltage in the measurement data of the electric discharge charge with respect to the applied voltage obtained when the generator is stopped as shown in FIG. This is performed by making the value of the discharge charge when / 電荷 3 is applied correspond to the voltage measured by the measuring device 25 during the operation of the generator (see the dashed line in the figure). That is, the rated voltage E / $ 3 is applied to the winding 4 during the operation of the generator, and the discharge phenomenon at this time and the time when the rated voltage is applied to the winding 4 when the generator is stopped. The discharge phenomenon is regarded as the same phenomenon. Note that it is preferable to use the result shown by the broken line in FIG. 5 as the discharge charge.
【００４６】そして、このようにして得られた校正電荷
に基づいて、発電機の運転中に各スロット３の巻線４の
部分放電を電荷量に換算して測定する。Then, based on the calibration charge thus obtained, the partial discharge of the winding 4 of each slot 3 is converted into a charge amount and measured during the operation of the generator.
【００４７】このように、発電機の運転時において電荷
校正を行う際に、放電電荷の発生状態を再現して電荷校
正を行わなくても、発電機の停止時に測定された部分放
電現象の検出結果を利用して、運転中に電荷校正を行う
ことができるようになる。このため、サーチコイル６の
配設状態等に起因して電荷校正が正確に行えない等の不
具合を確実に回避することができるようになる。その結
果、発電機の運転中であっても常に、正確に、電荷校正
を行って、運転中の部分放電現象を正確に把握すること
ができるようになる。As described above, when the electric charge is calibrated during the operation of the generator, even if the electric charge generation state is not reproduced and the electric charge is calibrated, the detection of the partial discharge phenomenon measured when the generator is stopped can be performed. The results can be used to perform charge calibration during operation. For this reason, it is possible to reliably avoid such a problem that the charge calibration cannot be accurately performed due to the arrangement state of the search coil 6 and the like. As a result, even during the operation of the generator, the electric charge calibration is always performed accurately, and the partial discharge phenomenon during the operation can be accurately grasped.
【００４８】また、発電機の停止中に行った部分放電試
験の結果と、運転中に行った部分放電試験の結果とを対
比させることができるため、巻線の部分放電状態を確定
した評価に基づいて運転中でも継続して管理することが
でき、発電機巻線４の時系列的な劣化状況を正確に把握
してその寿命などを推定することができるようになる。In addition, since the results of the partial discharge test performed while the generator is stopped and the results of the partial discharge test performed during operation can be compared, the evaluation in which the partial discharge state of the winding is determined is evaluated. Based on this, it is possible to continuously manage even during operation, and it is possible to accurately grasp the chronological deterioration state of the generator winding 4 and estimate the life thereof.
【００４９】なお、本実施形態では、回転機として発電
機に適用しているが、これに限らず、例えば同期電動
機、誘導電動機もしくは直流電動機等の各種の回転機に
適用するようにしてもよい。この場合であっても、回転
機の運転中に電荷構成を確実に行うことができるように
なり、運転中の部分放電測定をより容易に、かつ正確に
行うことができるようになる。In this embodiment, the present invention is applied to a generator as a rotating machine. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to various rotating machines such as a synchronous motor, an induction motor or a DC motor. . Even in this case, the charge configuration can be reliably performed during operation of the rotating machine, and the partial discharge measurement during operation can be more easily and accurately performed.
【図１】本発明の実施形態の適用対象となる発電機の概
略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a generator to which an embodiment of the present invention is applied.
【図２】スロットの拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a slot.
【図３】発電機の停止時、及び運転時における部分放電
測定の機器配置図である。FIG. 3 is an arrangement diagram of the partial discharge measurement when the generator is stopped and during operation.
【図４】発電機の停止時、及び運転時における部分放電
測定の等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of partial discharge measurement when the generator is stopped and during operation.
【図５】発電機の停止時において測定された印加電圧と
放電電荷の関係の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a relationship between an applied voltage and a discharge charge measured when the generator is stopped.
【図６】従来の発電機の停止時、及び運転時における部
分放電測定の等価回路を示す図４対応図である。FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 4 showing an equivalent circuit for partial discharge measurement when the conventional generator is stopped and when it is operating.
【図７】従来の発電機の停止時における部分放電測定の
機器配置を示す図３対応図である。FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 3 showing a device arrangement for measuring a partial discharge when the conventional generator is stopped.
【図８】発電機の運転時と停止時とにおける部分放電現
象の検出結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing detection results of a partial discharge phenomenon when the generator is operating and when it is stopped.
１ 固定子 ３ スロット ４ 巻線 ５ 絶縁体 ６ サーチコイル（センサ） １１ パルス発生器 ２５ 測定器（第２測定器） ３１ 絶縁診断車（第１測定器） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator 3 Slot 4 Winding 5 Insulator 6 Search coil (sensor) 11 Pulse generator 25 Measuring instrument (2nd measuring instrument) 31 Insulation diagnostic car (1st measuring instrument)
フロントページの続き (72)発明者 角田 美伯 埼玉県熊谷市新堀1008番地 三菱電線工業 株式会社熊谷製作所内 Ｆターム(参考） 2G014 AA16 AA23 AB06 2G015 AA12 BA03 CA01 CA20 2G016 BA00 BB09 BC02 BD08 Continued on the front page (72) Inventor Mitake Tsunoda 1008 Shinbori, Kumagaya-shi, Saitama F-term (reference) in Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Kumagaya Works 2G014 AA16 AA23 AB06 2G015 AA12 BA03 CA01 CA20 2G016 BA00 BB09 BC02 BD08
Claims (2)
体に対し、それぞれ並列に接続されたパルス発生器と第
１測定器とを用いて、 上記パルス発生器から既知電圧のパルスを上記巻線に注
入し、このときの上記第１測定器の応答からこの第１測
定器における電荷校正を行った上で、 上記巻線に対し上記回転機の定格電圧に等しい電圧を印
加したときの上記絶縁体に生じる部分放電現象を、上記
第１測定器によって測定する一方、上記回転機の運転中
に、 上記スロット内の巻線近傍に設けられてこの巻線と静電
結合するセンサと、このセンサに接続された第２測定器
とを用いて、 上記第２測定器によって検出された検出信号が、上記回
転機の停止時に上記巻線に対し定格電圧に等しい電圧を
印加したときの上記第１測定器が検出した検出信号と同
一であるとして、上記第２測定器における電荷校正を行
った後に、 上記回転機の運転中の部分放電現象を、上記第２測定器
によって測定することを特徴とする回転機巻線の部分放
電測定方法。When a rotating machine is stopped, a pulse generator and a first measuring device are connected in parallel to an insulator of a winding disposed in a slot of a stator of the rotating machine, respectively. A pulse of a known voltage is injected from the pulse generator into the winding, the charge of the first measuring device is corrected based on the response of the first measuring device at this time, and then the rotating machine is The partial discharge phenomenon occurring in the insulator when a voltage equal to the rated voltage of the above is applied is measured by the first measuring device, and is provided near the winding in the slot during operation of the rotating machine. Using a sensor electrostatically coupled to the winding and a second measuring device connected to the sensor, a detection signal detected by the second measuring device is applied to the winding when the rotating machine stops. When a voltage equal to the rated voltage is applied Assuming that the detection signal is the same as the detection signal detected by the first measuring device, after performing the charge calibration in the second measuring device, measuring the partial discharge phenomenon during the operation of the rotating machine by the second measuring device. A method for measuring partial discharge of windings of a rotating machine.
されている測温用サーチコイルを利用することを特徴と
する回転機巻線の部分放電測定方法。2. The method according to claim 2, wherein the sensor uses a search coil for temperature measurement provided in advance in a slot for monitoring the temperature of the winding.
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|---|---|---|---|
| JP26548699A JP3730453B2 (en) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | Method of measuring partial discharge of rotating machine windings |
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