JP2006058166A - Partial discharge detecting unit and detecting method for rotary electrical equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機の部分放電検出装置および検出方法に関する。 The present invention relates to a partial discharge detection device and a detection method for a rotating electrical machine.
高電圧回転電機においては、長期にわたり運用すると、電気的、熱的、機械的及び環境的なストレスにより、機器内部の電気絶縁体の劣化が進行し、最終的に絶縁破壊ひいては機器の故障に至ることがある。 In a high-voltage rotating electrical machine, when it is operated for a long period of time, the electrical insulator inside the equipment deteriorates due to electrical, thermal, mechanical and environmental stresses, and eventually leads to dielectric breakdown and eventually equipment failure. Sometimes.
従って、高電圧回転電機にあっては、機器の信頼性向上や運転管理の観点から機器内部の絶縁劣化を監視・診断する必要がある。特に回転電機の固定子コイルは、電気的、熱的および機械的ストレスが大きいことから、固定子コイルの絶縁劣化を監視・診断することは重要である。 Therefore, in a high-voltage rotating electrical machine, it is necessary to monitor and diagnose insulation deterioration inside the device from the viewpoint of improving the reliability of the device and operation management. In particular, since the stator coil of a rotating electrical machine has a large electrical, thermal and mechanical stress, it is important to monitor and diagnose the insulation deterioration of the stator coil.
ところで、固定子コイルの絶縁体の劣化を検出する方法として、コイルの絶縁劣化に伴い発生するパルス状の部分放電信号を検出する方法があるが、回転電機内部のコイルで発生した部分放電を直接検出することは困難である。 By the way, as a method for detecting the deterioration of the insulator of the stator coil, there is a method of detecting a pulsed partial discharge signal generated due to the deterioration of the insulation of the coil, but the partial discharge generated in the coil inside the rotating electric machine is directly detected. It is difficult to detect.
このため、従来では固定子コイル内部に検出センサを収めたり(例えば、特許文献1)、回転電機内部の端部スペースに検出センサを取付けたりして、部分放電の発生に伴って回転電機内部を伝搬する電磁波やコイル、コイル接続線および電力線を流れる電気的なパルス信号を検出するようにしたものがある。 For this reason, conventionally, a detection sensor is housed inside the stator coil (for example, Patent Document 1), or a detection sensor is attached to an end space inside the rotating electrical machine, so that the interior of the rotating electrical machine can be accommodated with the occurrence of partial discharge. There are some which detect an electromagnetic wave propagating, an electric pulse signal flowing through a coil, a coil connection line and a power line.
しかし、この検出方法は部分放電発生源とセンサの位置が最も近いので、検出感度が高く、ノイズの低減などの利点がある一方で、センサの設置にはコイルの引き抜きなど時間を要するばかりでなく、取付けが困難であるという問題があった。 However, this detection method has the advantages of high detection sensitivity and noise reduction because the position of the partial discharge generation source and the sensor is the closest, but on the other hand, it takes time to install the sensor, such as pulling out the coil. There was a problem that it was difficult to install.
特に既設数十年にわたって運転されている回転電機に対しては、絶縁劣化の診断の必要性が高いことから、これらの既設の回転電機に追加して取付けやすい部分放電検出センサが必要になる。 In particular, for rotating electrical machines that have been operating for several decades, there is a high need for diagnosis of insulation deterioration, and therefore, a partial discharge detection sensor that is easy to attach to these existing rotating electrical machines is required.
そこで、回転電機内の固定子コイルや回転電機に接続した電力線など高電圧充電部に静電コンデンサや変流器等の直接検出用センサを接続して部分放電信号を検出するものがある(例えば、特許文献2)。 Therefore, there is one that detects a partial discharge signal by connecting a direct detection sensor such as an electrostatic capacitor or a current transformer to a high voltage charging unit such as a stator coil in a rotating electric machine or a power line connected to the rotating electric machine (for example, Patent Document 2).
しかし、この検出方法は、検出感度が高いという利点がある一方で、直接検出センサに電気的な高ストレスが加わるため、センサ自身に高い絶縁性能が要求されるという問題があった。 However, while this detection method has an advantage of high detection sensitivity, there is a problem in that high electrical insulation stress is directly applied to the detection sensor, so that the sensor itself is required to have high insulation performance.
さらに、回転電機フレーム内部の固定子コイル端部で高電圧電力線と非接触にて部分放電による放射電磁波の検出や静電結合による部分放電を検出するものがある(特許文献3)。 Furthermore, there is a type that detects a radiated electromagnetic wave by partial discharge or a partial discharge by electrostatic coupling without contact with a high voltage power line at the end of a stator coil inside the rotating electrical machine frame (Patent Document 3).
しかし、この検出方法では、検出センサを回転電機内部への取付けが必要なため、回転電機フレーム内部のガス置換などの取付け作業に手間がかかるという問題があった。
このように従来のいずれの部分放電検出方法も、検出センサの取付けに多くの手間や時間がかかるという問題があり、しかもセンサ自身に高い絶縁性能が要求されるという問題がある。 As described above, any of the conventional partial discharge detection methods has a problem that it takes a lot of labor and time to install the detection sensor, and further, there is a problem that a high insulation performance is required for the sensor itself.
本発明は、これらの点を鑑みてなされたもので、高電圧部に非接触で取付けが容易な部分放電検出装置およびその検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and it is an object of the present invention to provide a partial discharge detection device and a detection method thereof that can be easily attached to a high voltage portion without contact.
請求項1に対応する発明は、回転電機の固定子フレームに接続された金属フレームと、この金属フレーム内に配設され前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を伝播する電力線又は中性点引出線と、前記金属フレーム内の導電線周囲部に設置され前記電力線又は中性点引出線に伝播される部分放電信号が静電及び電磁誘導されるロッド状アンテナ又はループ状アンテナからなるセンサと、このセンサに発生する信号を信号引出線を通して取込んで信号処理により部分放電を検出する検出器とを備える。
The invention corresponding to
請求項2に対応する発明は、回転電機の固定子フレームに接続された金属フレームと、この金属フレーム内に配設され前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を伝播する電力線又は中性点引出線と、前記金属フレーム内の電力線又は中性点引出線の周囲部に配置され前記電力線又は中性点引出線に伝播される部分放電信号が静電及び電磁誘導される一端が電気的に接続された複数のロッド状アンテナからなるセンサと、このセンサに発生する信号を信号引出線を通して取込んで信号処理により部分放電を検出する検出器とを備える。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a metal frame connected to a stator frame of a rotating electric machine, and a power line or neutral that is disposed in the metal frame and propagates a partial discharge signal generated by deterioration of the stator coil. A point leader and one end where a partial discharge signal that is disposed around the power line or neutral point leader in the metal frame and propagates to the power line or neutral point leader is electrostatically and electromagnetically induced is electrically connected A sensor composed of a plurality of rod-shaped antennas connected to, and a detector that detects a partial discharge through signal processing by taking a signal generated in the sensor through a signal lead line.
請求項3に対応する発明は、回転電機の固定子フレーム内部の固定子コイル端部又はコイル接続導体の周囲部に設置され前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号が静電及び電磁誘導される一端が電気的に接続された複数のロッド状アンテナからなるセンサと、このセンサに発生する信号を信号引出線を通して取込んで信号処理により部分放電を検出する検出器とを備える。 According to a third aspect of the present invention, the partial discharge signal generated by the deterioration of the stator coil installed at the end of the stator coil inside the stator frame of the rotating electrical machine or around the coil connecting conductor is electrostatic and electromagnetic induction. A sensor comprising a plurality of rod-shaped antennas, one end of which is electrically connected, and a detector for detecting a partial discharge by signal processing by taking a signal generated in the sensor through a signal lead line.
請求項4に対応する発明は、回転電機の固定子フレームに接続された金属フレームと、この金属フレーム内に配設され前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を伝播する電力線又は中性点引出線と、前記金属フレーム内の電力線又は中性点引出線の周囲部に直列に接続して配置され前記電力線又は中性点引出線に伝播される部分放電信号が静電及び電磁誘導される複数のループ状アンテナからなるセンサと、このセンサに発生する信号を信号引出線を通して取込んで信号処理により部分放電を検出する検出器とを備える。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a metal frame connected to a stator frame of a rotating electric machine, and a power line or neutral that is disposed in the metal frame and propagates a partial discharge signal generated by deterioration of the stator coil. Electrostatic and electromagnetic induction is applied to the partial discharge signal that is arranged in series around the leader line and the periphery of the power line or neutral point leader line in the metal frame and propagates to the power line or neutral point leader line. And a sensor that takes in a signal generated in the sensor through a signal lead line and detects a partial discharge by signal processing.
請求項5に対応する発明は、回転電機の固定子フレームに接続された金属フレームと、この金属フレーム内に配設され前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を伝播する電力線又は中性点引出線と、前記金属フレーム内の電力線又は中性点引出線に同心円状に配置され前記電力線又は中性点引出線と静電結合を有する円筒状又は円弧状の電極と、この電極と金属フレーム間もしくは電極とアース間に接続された抵抗体と、前記電力線又は中性点引出線に部分放電信号が伝播されたとき前記電極より前記抵抗体を通して流れる高周波電流を取込んで信号処理により部分放電を検出する検出器とを備える。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a metal frame connected to a stator frame of a rotating electrical machine, and a power line or neutral that is disposed in the metal frame and propagates a partial discharge signal generated by deterioration of the stator coil. A point leader, a cylindrical or arc-shaped electrode concentrically arranged on the power line or neutral point leader in the metal frame and having electrostatic coupling with the power line or neutral point leader, and the electrode and metal When the partial discharge signal is propagated to the resistor connected between the frames or between the electrode and the ground, and the power line or the neutral point lead line, a high-frequency current flowing through the resistor is taken in from the electrode and is partially processed by signal processing. And a detector for detecting discharge.
請求項6に対応する発明は、回転電機の固定子フレームに接続された金属フレームと、この金属フレーム内に配設され前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を伝播する電力線又は中性点引出線と、前記金属フレーム内の電力線又は中性点引出線に同心円状に配置され前記電力線又は中性点引出線と静電結合を有する円筒状又は円弧状の電極と、この電極と金属フレーム間もしくは電極とアース間に接続された接続線に設けられた高周波変流器と、前記電力線又は中性点引出線に部分放電信号が伝播されたとき前記接続線を通して流れる高周波電流を前記高周波変流器より取込んで信号処理により部分放電を検出する検出器とを備える。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a metal frame connected to a stator frame of a rotating electrical machine, and a power line or neutral that is disposed in the metal frame and propagates a partial discharge signal generated by deterioration of the stator coil. A point leader, a cylindrical or arc-shaped electrode concentrically arranged on the power line or neutral point leader in the metal frame and having electrostatic coupling with the power line or neutral point leader, and the electrode and metal A high-frequency current transformer provided in a connection line connected between the frames or between the electrode and the ground, and a high-frequency current flowing through the connection line when a partial discharge signal is propagated to the power line or neutral lead-out line And a detector that takes in from the current transformer and detects partial discharge by signal processing.
請求項7に対応する発明は、請求項1乃至請求項6の何れかに対応する発明の部分放電検出装置を備えた回転電機とする。
The invention corresponding to
請求項8に対応する発明は、回転電機の固定子フレームに接続された金属フレーム内に前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を伝播する電力線又は中性点引出線を配設し、ロッド状アンテナ、ループ状アンテナ、一端が電気的に接続された複数のロッド状アンテナのいずれかからなる2つのセンサを前記電力線又は中性点引出線の1相につき少なくとも2ヶ所にそれぞれ所定の距離だけ離して設置し、同相の前記2つのセンサにそれぞれ接続された長さが同じ又は既知の差がある2つの信号引出線を通して得られる出力信号波形の到達時間差を比較して前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を検出する。
The invention corresponding to
請求項9に対応する発明は、回転電機の固定子フレームに接続された金属フレーム内に前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を伝播する電力線又は中性点引出線を配設し、ロッド状アンテナ、ループ状アンテナ、一端が電気的に接続された複数のロッド状アンテナのいずれかからなる2つのセンサの一方を前記固定子フレーム内部の固定子コイルの端部、又は固定子コイル接続導体の周囲に設置し、他方を前記一方のセンサに対して所定の距離を存して前記金属フレーム内の電力線又は中性点引出線の周囲に設置し、前記2つのセンサにそれぞれ接続された長さが同じ又は既知の差がある2つの信号引出線を通して得られる出力信号波形の到達時間差を比較して前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を検出する。
The invention corresponding to
請求項10に対応する発明は、回転電機の固定子フレームに接続された金属フレーム内に前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を伝播する電力線又は中性点引出線を配設し、前記金属フレーム内の前記電力線又は中性点引出線の周囲にループ状アンテナ又は直列に接続された複数のループ状アンテナからなる2つのセンサを所定の距離を存して設置すると共に、各センサに接続された信号引出線の出力パルス波形の波高値の極性が互いに逆向きになるように配置又は各センサからの信号引出線の配線を行い、回転電機に進入する方向に前記電力線又は中性点引出線を伝搬する電気的なパルス信号によって誘起される前記固定子コイル側から離れたセンサに接続された信号引出線端子に出力されるパルス信号が前記電力線又は中性点引出線を流れる同パルス信号によって誘起された前記固定子コイル側のセンサに接続された信号引出線端子に出力されるパルス信号と同じ時間に到達するように前記各センサの信号引出線の長さを調節し、これら2つの信号引出線を通して得られるパルス波形の和から前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を検出する。 The invention corresponding to claim 10 arranges a power line or a neutral point lead line that propagates a partial discharge signal generated by deterioration of the stator coil in a metal frame connected to a stator frame of a rotating electrical machine, Two sensors consisting of a loop antenna or a plurality of loop antennas connected in series around the power line or neutral lead line in the metal frame are installed at a predetermined distance, and each sensor Arrange the output pulse waveform of the connected signal leader line so that the polarities of the peak values are opposite to each other, or wire the signal leader line from each sensor, and place the power line or neutral point in the direction of entering the rotating electrical machine. A pulse signal output to a signal lead line terminal connected to a sensor away from the stator coil side induced by an electric pulse signal propagating through the lead line is the power line or medium The length of the signal leader line of each sensor so as to reach the same time as the pulse signal output to the signal leader terminal connected to the sensor on the stator coil side induced by the same pulse signal flowing through the point leader line The partial discharge signal generated by the deterioration of the stator coil is detected from the sum of pulse waveforms obtained through these two signal lead lines.
請求項11に対応する発明は、回転電機の固定子フレームに接続された金属フレーム内に前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を伝播する電力線又は中性点引出線を配設し、ループ状アンテナ又は直列に接続された複数のループ状アンテナからなる2つのセンサの一方を前記固定子フレーム内部の固定子コイルの端部、又は固定子コイル接続導体の周囲に設置し、他方を前記一方のセンサに対して所定の距離を存して前記金属フレーム内の電力線又は中性点引出線の周囲に設置すると共に、各センサに接続された信号引出線の出力パルス波形の波高値の極性が互いに逆向きになるように配置又は各センサからの信号引出線の配線を行い、回転電機に進入する方向に前記電力線又は中性点引出線を伝搬する電気的なパルス信号によって誘起される前記固定子コイル側から離れたセンサに接続された信号引出線端子に出力されるパルス信号が前記電力線又は中性点引出線を流れる同パルス信号によって誘起された前記固定子コイル側のセンサに接続された信号引出線端子に出力されるパルス信号と同じ時間に到達するように前記各センサの信号引出線の長さを調節し、これら2つの信号引出線を通して得られるパルス波形の和から前記固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を検出する。 The invention corresponding to claim 11 arranges a power line or a neutral point lead line for propagating a partial discharge signal generated by deterioration of the stator coil in a metal frame connected to a stator frame of a rotating electrical machine, One of two sensors consisting of a loop antenna or a plurality of loop antennas connected in series is installed at the end of the stator coil inside the stator frame or around the stator coil connection conductor, and the other is Installed around the power line or neutral point leader in the metal frame with a predetermined distance from one sensor, and the polarity of the peak value of the output pulse waveform of the signal leader connected to each sensor Arrange the signal leaders from each sensor so that they are opposite to each other, or wire the signal lead lines from each sensor to the electrical pulse signal that propagates the power line or neutral point leader line in the direction of entering the rotating electrical machine. The stator coil in which a pulse signal output to a signal lead terminal connected to a sensor remote from the stator coil side induced by the same pulse signal flowing through the power line or neutral point lead line is induced The length of the signal lead line of each sensor is adjusted so as to reach the same time as the pulse signal output to the signal lead terminal connected to the sensor on the side, and the pulse waveform obtained through these two signal lead lines The partial discharge signal generated by the deterioration of the stator coil is detected from the sum of the above.
請求項12に対応する発明は、回転電機の固定子フレームの内面又は外面或いは回転電機の固定子フレームに接続され内部に電力線あるいは中性点引出線を配設した金属フレームの内面又は外面に、片側が終端抵抗に接続された導体平板、絶縁板および伝送線路から構成されたマイクロストリップアンテナを設置し、固定子コイルの劣化により発生する部分放電により固定子コイルから前記固定子フレーム間或いは前記電力線又は中性点引出線から前記金属フレーム間の空間中を伝播する電磁波によって前記マイクロストリップアンテナより出力される電流信号を処理して前記固定子コイルの部分放電を検出する。
The invention corresponding to
請求項13に対応する発明は、回転電機の固定子フレームの内部に、片側が終端抵抗に接続された導体平板、絶縁板および伝送線路から構成される複数のマイクロストリップアンテナを設置し、固定子コイルの劣化により発生する部分放電により固定子コイルから前記固定子フレーム間の空間中を伝播する電磁波によって前記各マイクロストリップアンテナより出力される信号強度を比較して部分放電発生源を特定する。 According to a thirteenth aspect of the present invention, a plurality of microstrip antennas each including a conductor flat plate, an insulating plate, and a transmission line, one side of which is connected to a terminating resistor, are installed inside a stator frame of a rotating electrical machine. A partial discharge generation source is specified by comparing the signal intensity output from each of the microstrip antennas by an electromagnetic wave propagating from the stator coil through the space between the stator frames due to the partial discharge generated by the deterioration of the coil.
本発明による部分放電検出装置及び検出方法は、非接触で取付けを簡単且つ容易にして高電圧回転電機の部分放電信号を検出および絶縁診断が可能になり、高電圧回転電機の適正な補修計画の策定および信頼性の向上に大きく貢献できる。 The partial discharge detection device and the detection method according to the present invention can detect and insulate the partial discharge signal of a high-voltage rotating electrical machine by making contactless and easy installation without contact, and can make an appropriate repair plan for the high-voltage rotating electrical machine. It can greatly contribute to development and improvement of reliability.
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の第1の実施形態を示す回転電機の部分放電検出装置の構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a partial discharge detection device for a rotating electrical machine showing a first embodiment of the present invention.
図1において、回転電機の固定子コイル6は固定子フレーム7の内周面に取付けられた図示しない固定子鉄心に有するスロットに収納されている。
In FIG. 1, a
また、固定子フレーム7に円筒状の金属フレーム5を取付け、この金属フレーム5内の中心軸線上に固定子コイル6に電力線又は中性点引出線4を図示しない絶縁支持体に支持させて配設すると共に、この電力線又は中性点引出線4に非接触にて電気伝導材料で構成されたロッド状アンテナ1をセンサとして設置する。
A
この場合、このロッド状アンテナ1は、図2に示すように電力線又は中性点引出線4に対して平行に配置され、金属フレーム5の適宜2か所に取付けられたアンテナ支持用絶縁部材8に固定される。
In this case, the rod-
このようなロッド状アンテナ1の一方の端部に信号引出線2を接続し、この信号引出線2を通して入力される部分放電パルスが図示しない抵抗器又は高周波変流器を介して検出器3に取込まれる。この場合、検出器3に入力される部分放電パルスは必要に応じて信号増幅用プリアンプにより増幅される。
A
この検出器3は、図3に示すように比較回路51、ゲート52、積分回路やピーク検出回路等の演算回路53からなるアナログ信号処理回路54と、このアナログ信号処理回路54より出力される波高値を表示する表示装置55と、アナログ信号処理回路54より出力される積分値をディジタル変換するアナログ/ディジタル変換回路56及びこのアナログ/ディジタル変換回路56の出力を記憶する記憶装置57とを備えている。
As shown in FIG. 3, the
このような構成の部分放電パルス検出装置において、いま固定子コイル6の絶縁劣化により部分放電が発生すると、この部分放電信号は電力線又は中性点引出線4に伝播される。
In the partial discharge pulse detecting device having such a configuration, when a partial discharge occurs due to insulation deterioration of the
この部分放電信号は、電力線又は中性点引出線4からロッド状アンテナ1に静電及び電磁誘導され、信号引出線2より抵抗器又は高周波変流器を介して検出器3に取込まれる。
This partial discharge signal is electrostatically and electromagnetically induced from the power line or neutral
この検出器3では、比較回路51により図4に示すようにある決定されたしきい値62と信号波形値61とを比較して、しきい値以下の信号に対しては無視し、しきい値を超える信号に対してはゲート52によりある時間63取込み、その時間内で例えば最初に現れるピーク値64をピーク検出回路53によって部分放電の大きさ(積分値)65として検出し、オシロスコープの波形観測装置やレコーダ等の表示装置55に表示すると同時にピーク値等をアナログ/ディジタル変換回路56によりディジタル変換して記憶装置57に保存される。
In this
図5は電力線又は中性点引出線4を伝播する部分放電パルスをロッド状アンテナ1と検出器3で検出して波形観測器に表示した波形の一例を示している。図5に示すように電力線又は中性点引出線4を伝搬するパルス信号31によって、アンテナには導電線の伝搬パルスの第1波と同極性の第1波をもつパルス波形32が誘起される。
FIG. 5 shows an example of the waveform displayed on the waveform observer by detecting the partial discharge pulse propagating through the power line or the
従って、波形観測器に表示された第1波と同極性パルス波形を観測することで、固定子コイルに部分放電が発生していることが分かる。 Therefore, by observing a pulse waveform having the same polarity as the first wave displayed on the waveform monitor, it can be seen that partial discharge is generated in the stator coil.
このように金属フレーム5内に固定子コイル6に接続して配設された電力線又は中性点引出線4に対応させて非接触にてロッド状アンテナ1をセンサとして設置し、電力線又は中性点引出線4からロッド状アンテナ1に静電及び電磁誘導される部分放電信号を検出器3に取込んで固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を検出可能にしたので、回転電機内部を加工する必要がなく、回転電機の電力線又は中性点引出線4周辺の固定子フレームを改造するだけで、高電圧部に非接触でセンサを比較的簡単且つ容易に取付けることができる。
In this way, the rod-shaped
上記実施形態において、金属フレーム5内に配設される電力線又は中性点引出線4が固定子コイル6に接続された電力線の場合には、アンテナに高電圧が加わるため、アンテナをエポキシなどの絶縁材料で被覆したり、アンテナの端部を処理したりするなどして電界集中を緩和する必要がある。
In the above embodiment, in the case where the power line disposed in the
上記実施形態では、センサとしてロッド状アンテナ1を用いたが、図6に示すようにループ状アンテナ9を用いても前述同様に電力線又は中性点引出線4から静電及び電磁誘導される部分放電信号を検出することができる。
In the above embodiment, the rod-shaped
また、上記実施形態では、ロッド状アンテナ1又はループ状アンテナ9を電力線又は中性点引出線4に対して平行に設置したが、垂直に配置しても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the rod-shaped
図7(a)は本発明の第2の実施形態を示す回転電機の部分放電検出装置の軸方向断面図、(b)は径方向断面図で、図1及び図2と同一部品には同一符号を付して説明する。 FIG. 7A is an axial sectional view of a partial discharge detecting device for a rotating electrical machine showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a radial sectional view, which is the same as that of FIG. 1 and FIG. A description will be given with reference numerals.
第2の実施形態では、図7(a),(b)に示すように金属フレーム5の内周面に沿って複数本のロッド状アンテナ1をセンサとして電力線又は中性点引出線4を中心に円状に等間隔を存して配置し、これらは金属フレーム5に固定されたセンサ支持用絶縁部材8に支持されている。これら各ロッド状アンテナ1はその一端部が接続導体10により共通に接続されると共に、この接続導体10は信号引出線2を介して検出器3に接続される。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the power line or the neutral point
ここで、ロッド状アンテナの本数と検出感度=(センサの検出波形の第1波波高値)/(電力線又は中性点引出線を伝搬する波形の第1波波高値)の関係を図8に示す。 Here, FIG. 8 shows the relationship between the number of rod-shaped antennas and detection sensitivity = (the first peak value of the detection waveform of the sensor) / (the first peak value of the waveform propagating through the power line or neutral lead line). Show.
なお、検出感度はロッド状アンテナの数が1本のときを1とする。 The detection sensitivity is 1 when the number of rod-shaped antennas is one.
図8に示すグラフから明らかなようにロッド状アンテナ1の本数が多くなるほどセンサの出力が増加する傾向があり、ロッド状アンテナ1本よりも複数本配置した方がセンサの検出感度が増加することが分かる。
As is apparent from the graph shown in FIG. 8, the output of the sensor tends to increase as the number of rod-shaped
このような構成とすれば、第1の実施形態と同様に回転電機内部を加工する必要がなく、回転電機の電力線又は中性点引出線の周辺の固定子フレームを改造するだけで、高電圧部に非接触でセンサを比較的簡単且つ容易に取付けることができることに加えて、検出感度を高くできる。 With such a configuration, it is not necessary to process the inside of the rotating electrical machine as in the first embodiment, and a high voltage can be obtained simply by remodeling the stator frame around the power line or neutral point lead line of the rotating electrical machine. In addition to being able to attach the sensor to the part without contact relatively easily and easily, the detection sensitivity can be increased.
上記実施形態では、複数本のロッド状アンテナ1を円状に配置する場合について述べたが、図9に示すように複数本のロッド状アンテナ1を電力線又は中性点引出線4に対して同心円状(図示下半部)又は直線状(図示上半部)、あるいは図示するように上半部が直線状で下半部が円弧状又はこれらを逆向きに配置する構成としても、前述同様の作用効果を得ることができる。
In the above embodiment, the case where a plurality of rod-shaped
また、図7及び図9では、回転電機の固定子フレームに接続された金属フレーム5内に複数本のロッド状アンテナ1をセンサとして配置するようにしたが、回転電機内部の固定子コイル端部またはコイル接続導体の近傍に非接触で配置して部分放電を検出するようにしても良い。
7 and 9, the plurality of rod-shaped
このような構成とすれば、第1の実施形態と同様の効果が得られることに加えて、アンテナが部分放電発生源である固定子コイルに近いため、部分放電の検出感度を向上することができる。この場合、複数本のロッド状アンテナ間は端部の接合部を除き商用周波数帯域では電気的に絶縁されているので、回転電機内部の磁界が強い領域でもセンサに発生する渦電流による損失が少なくなると考えられる。 With such a configuration, in addition to obtaining the same effect as the first embodiment, the antenna is close to the stator coil that is the partial discharge generation source, so that the detection sensitivity of the partial discharge can be improved. it can. In this case, since the rod-shaped antennas are electrically insulated in the commercial frequency band except for the joints at the ends, the loss due to the eddy current generated in the sensor is small even in the region where the magnetic field inside the rotating electrical machine is strong. It is considered to be.
図10(a)は本発明の第3の実施形態を示す回転電機の部分放電検出装置の軸方向断面図、(b)は径方向断面図で、図1と同一部品には同一符号を付して説明する。 FIG. 10 (a) is an axial sectional view of a partial discharge detector for a rotating electrical machine showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 10 (b) is a radial sectional view. To explain.
図10(a),(b)において、回転電機の固定子コイル6は固定子フレーム7の内周面に取付けられた図示しない固定子鉄心に有するスロットに収納されている。
10 (a) and 10 (b), the
また、固定子フレーム7に円筒状の金属フレーム5を取付け、この金属フレーム5内の中心軸線上に固定子コイル6に電力線又は中性点引出線4を図示しない絶縁支持体に支持させて配設すると共に、この電力線又は中性点引出線4と静電結合する円筒形の電極11を電力線又は中性点引出線4を中心に同心円状に配設する。この場合、電極11は金属フレーム5の内周面の適宜箇所に取付けられた電極支持絶縁部材12に固定される。
A
このような電極11と金属フレーム5との間に図11(a),(b)に示すように抵抗体13を接続すると共に、この抵抗体13の電極側端に信号引出線2を接続し、この信号引出線2を通して流れる部分放電パルスによる高周波電流が図示しない抵抗器又は変流器を介して検出器3に取込まれる。この場合、検出器3に入力される部分放電パルスは、必要に応じて信号増幅用プリアンプにより増幅される。
A
この検出器3は、第1の実施形態で述べた図3に示す構成と同様なので、ここではその説明を省略する。
Since the
このような構成の部分放電パルス検出装置において、いま固定子コイル6の絶縁劣化により部分放電が発生すると、この部分放電信号は電力線又は中性点引出線4に伝播される。
In the partial discharge pulse detecting device having such a configuration, when a partial discharge occurs due to insulation deterioration of the
この部分放電信号が電力線又は中性点引出線4に伝播されると、この電力線又は中性点引出線4に静電結合を有する電極11と金属フレーム5との間に接続された抵抗体13を通して部分放電信号の数kHz以上の高周波電流が流れ、この高周波電流は信号線2より図示しない抵抗器又は変流器を介して検出器3に取込まれる。
When this partial discharge signal is propagated to the power line or neutral point
この検出器3では、第1の実施形態で述べたと同様の信号処理により最適な高周波帯域の信号を検出することができる。
The
図12は電力線又は中性点引出線4を伝搬する部分放電パルス33および電力線又は中性点引出線4に対して同心円状に配置された電極11に接続した抵抗体13で検出した波形34を示している。
FIG. 12 shows a
図12から明らかなように電力線又は中性点引出線4を伝搬するパルス信号33によって電極11及び抵抗体13からなる検出回路には導体の伝搬パルスの第1波と同極性の第1波をもつパルス波形34が誘起されることが分かる。
As is apparent from FIG. 12, a first wave having the same polarity as the first wave of the propagation pulse of the conductor is applied to the detection circuit composed of the
従って、波形観測器に表示された第1波と同極性パルス波形を観測することで、固定子コイルに部分放電が発生していることが分かる。 Therefore, by observing a pulse waveform having the same polarity as the first wave displayed on the waveform monitor, it can be seen that partial discharge is generated in the stator coil.
このように金属フレーム5内に固定子コイル6に接続して配設された電力線又は中性点引出線4と静電結合する円筒形の電極11を電力線又は中性点引出線4を中心に同心円状に設置し、この電極11と金属フレーム5(アース)間に接続された抵抗体13を通して流れる高周波電流を検出器3に取込んで信号処理することで、固定子コイルの劣化により発生する部分放電信号を検出可能にしたので、回転電機内部を加工する必要がなく、回転電機の電力線又は中性点引出線周辺の固定子フレームを改造するだけで、高電圧部に非接触でセンサを比較的簡単且つ容易に取付けることができる。
Thus, the
上記実施形態では、電極11と金属フレーム5(アース)間に接続された抵抗体13を通して流れる高周波電流を検出器3に取込むようにしたが、図13(a),(b)に示すように電極11と金属フレーム5(アース)との間を接続した接続導体に高周波変流器14を設け、この高周波変流器14により検出された高周波電流を検出器3に入力するようにしても良い。
In the above embodiment, the high-frequency current flowing through the
また、上記実施形態では、電力線又は中性点引出線4と静電結合する円筒形の電極11を電力線又は中性点引出線4を中心に同心円状に配設したが、図14(a),(b)に示すように円筒形の電極11を軸方向に複数に分割して円弧形に形成した分割電極15を電力線又は中性点引出線4を中心に同心円状に配設しても良い。この場合、複数個の分割電極15を電力線又は中性点引出線4の長手方向に沿って配置しても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the
このようにすれば、電力線又は中性点引出線4と分割電極15間の静電容量を調節することができ、最適な高周波帯域の信号を検出することができる。
In this way, the capacitance between the power line or neutral point
上記実施形態においては、電極表面に電気ストレスが加わるため、電極表面をエポキシなどの絶縁材料で被覆したり、電極の端部処理等を行ったりして電界集中部を緩和するようにしても良い。 In the above embodiment, since electric stress is applied to the electrode surface, the electric field concentration portion may be relaxed by covering the electrode surface with an insulating material such as epoxy or performing an edge treatment of the electrode. .
図15(a),(b)は本発明の第4の実施形態を示す回転電機の部分放電検出装置を示し、(a)は軸方向断面図、(b)は径方向断面図で、図11と同一部品には同一符号を付して説明する。 15 (a) and 15 (b) show a partial discharge detection device for a rotating electrical machine showing a fourth embodiment of the present invention, (a) is an axial sectional view, and (b) is a radial sectional view. The same parts as those in FIG.
第4の実施形態では、図15(a),(b)に示すように金属フレーム5の中途を径方向に切断して分離し、その間に該金属フレームと同一径の円筒形の電極16を電力線又は中性点引出線4を中心に同心円状に配置すると共に、この円筒形の電極16の両開口端をリング状の電極支持用絶縁部材17を介して分離された各々の金属フレーム5の開口端に取付けると共に、分離された各々の金属フレーム5に電極16を跨って配設された接続導体18の端部をそれぞれ接続する。
In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 15A and 15B, the middle of the
そして、電極16と金属フレーム5との間に抵抗体13を接続すると共に、この抵抗体13の電極側端に信号引出線2を接続し、この抵抗体13を通して流れる高周波電流を検出器3に入力するようにしたものである。
The
このような構成としても、第3の実施形態と同様の作用により部分放電を検出することが可能となるので、回転電機内部を加工する必要がなく、回転電機の中性点引出線周辺の固定子フレームを改造するだけで、高電圧部に非接触でセンサを比較的簡単且つ容易に取付けることができる。 Even in such a configuration, partial discharge can be detected by the same action as in the third embodiment, so there is no need to process the inside of the rotating electrical machine, and fixing around the neutral point leader line of the rotating electrical machine. By simply remodeling the child frame, the sensor can be attached to the high voltage portion in a non-contact manner relatively easily and easily.
上記実施形態では、電極16と金属フレーム5(アース)間に接続された抵抗体13を通して流れる高周波電流を検出器3に取込むようにしたが、図16(a),(b)に示すように電極16と金属フレーム5(アース)との間を接続した導体に高周波変流器14を挿入し、この高周波変流器14により検出された高周波電流を検出器3に入力するようにしても良い。
In the above embodiment, the high-frequency current flowing through the
図17は本発明の第5の実施形態を示す回転電機の部分放電検出装置を示す構成図で、図1と同一部品には同一符号を付して説明する。 FIG. 17 is a block diagram showing a partial discharge detection device for a rotating electrical machine showing a fifth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG.
図17において、回転電機の固定子コイル6は固定子フレーム7の内周面に取付けられた図示しない固定子鉄心に有するスロットに収納されている。
In FIG. 17, the
また、固定子フレーム7に円筒状の金属フレーム5を取付け、この金属フレーム5内の中心軸線上に固定子コイル6に電力線又は中性点引出線4が図示しない絶縁支持体に支持させて配設されている。
In addition, a
この電力線又は中性点引出線4の1相につき2ヶ所A,Bにそれぞれ所定の距離を存してロッド状アンテナからなるセンサ21,22を電力線又は中性点引出線4に対応させて設置し、各々の出力を波形比較器23にそれぞれ取込んで、波形比較を行い、その結果を波形観測装置により波形観測が可能になっている。
このような構成の部分放電検出装置において、センサ21および22と波形比較器23との間を同じ長さの検出導線により接続し、各出力を同時波形観測装置で観測した波形を図18に示し、回転電機の反対側から回転電機に進入する向きに伝搬したパルスを検出したときのパルス波形を図19示す。なお、図18及び図19において、横軸は時間を表し、縦軸は波形出力(大きさ)に相当する。
In the partial discharge detection device having such a configuration, the
回転電機側からパルスが伝搬されてきた場合には、図18に示すようにセンサ21の出力波形35、数ns遅れてセンサ22の出力波形36の順に観測され、系統側からパルスが伝搬されてきた場合は図19に示すようにセンサ22の出力波形39、数ns遅れてセンサ21の出力波形38の順に観測される。
When a pulse is propagated from the rotating electrical machine side, the
この数nsの遅れ時間37および40はセンサ21と22の間のパルス伝搬時間に相当する。従って、センサ21と22の波形の到達時間差37または40を検出することによって、パルスの伝搬方向が推定できる。
The
なお、センサ21とセンサ22の距離は、センサ21とセンサ22の波形時間差が識別できる程度必要である。
Note that the distance between the
例えば、パルス信号(例えば35)の最初の立ち上りである第1半波の時間幅の1/4程度であれば、到達時間差の識別は波形観測器でも容易に可能であることから、パルス信号の周波数が10MHzであれば必要なセンサ設置箇所AとBの距離は4m程度となる。 For example, if the time width of the first half wave that is the first rise of the pulse signal (for example, 35) is about ¼, the arrival time difference can be easily identified by the waveform observer. If the frequency is 10 MHz, the required distance between the sensor installation locations A and B is about 4 m.
また、信号の周波数が低いほどパルス波形の振動周期が長くなるため、パルス波形の到達時間差37および40を精度よく検出するためには、センサ21および22の間隔を広くすることが必要である。
Further, since the vibration period of the pulse waveform becomes longer as the signal frequency is lower, it is necessary to widen the interval between the
一般に、回転電機側からは部分放電信号を含んだ信号が伝搬するのに対して、回転電機の反対側の系統側からはノイズが主であることから、このようにセンサ21と22の波形の到達時間差を計測することによって、系統側からのノイズを分離できる。 In general, a signal including a partial discharge signal propagates from the rotating electrical machine side, whereas noise is mainly from the system side on the opposite side of the rotating electrical machine. By measuring the arrival time difference, noise from the system side can be separated.
このような構成とすれば、センサ21が部分放電発生源である固定子コイル6に近いため、部分放電の検出感度の向上が期待できる。
With such a configuration, since the
なお、センサ21および22に接続された各信号引出線の長さが異なっても、その長さが概知であればパルス検出時に補正可能となるので、前述同様に系統側からのノイズを分離できる。
Even if the lengths of the signal leaders connected to the
このように本実施形態では、回転電機に接続された電力線又は中性点引出線4を収納した金属フレーム5の内部にセンサ21,22を電力線又は中性点引出線4の1相につき2ヶ所に所定距離だけ離して設置し、同相に設置された2つのセンサからの出力信号波形の到達時間差を比較して、部分放電を検出するようにしたので、回転電機内部を加工する必要がなく、回転電機の電力線又は中性点引出線周辺の固定子フレームを改造するだけで、高電圧部に非接触でセンサを比較的簡単且つ容易に取付けることができることに加え、系統側からのパルスと回転電機側からのパルスを分離できるので、部分放電を精度よく検出することが可能である。
As described above, in the present embodiment, the
上記実施形態ではロッド状アンテナからなる2つのセンサ21,22を設置する場合について述べたが、ループ状アンテナ或いは一端が電気的に接続された複数のロッド状アンテナからなる2つのセンサを設置するようにしても良いことは勿論である。
In the above-described embodiment, the case where two
上記実施形態では、センサ21,22を電力線又は中性点引出線4に対応させて設置したが、図20に示すように2つのセンサの一方、本例ではセンサ21を回転電機内部の固定子コイルの端部、または固定子コイル接続導体に対応させて非接触にて設置し、他方のセンサ22を回転電機に接続された電力線又は中性点引出線4を収納した金属フレーム5の内部に設置し、その出力をそれぞれ波形比較器23に取込むことにより、上記同様の作用効果を得ることができる。
In the above embodiment, the
図21は本発明の第6の実施形態を示す回転電機の部分放電検出装置の構成図で、図1と同一部品には同一符号を付して説明する。 FIG. 21 is a configuration diagram of a partial discharge detection device for a rotating electric machine showing a sixth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG.
図21において、回転電機の固定子コイル6は固定子フレーム7の内周面に取付けられた図示しない固定子鉄心に有するスロットに収納されている。
In FIG. 21, the
また、固定子フレーム7に円筒状の金属フレーム5を取付け、この金属フレーム5内の中心軸線上に相分離母線やコイル接続導体あるいは中性点引出線など部分放電パルス信号が伝搬する導体4が図示しない絶縁支持体に支持させて配設されている。
Further, a
この導体4の周囲に所定の距離だけ離れた位置A,Bに2つのループ状アンテナ24および25を導体4に対応させて同一の向きに配置し、これらループ状アンテナ24,25に接続した信号引出線の端子AaとAbの向き、又は端子BaとBbの向きを逆に配置して、各ループ状アンテナの信号引出線から得られる各出力波形の第1波波高値の極性が互いに反対になるように配線する。
Two
さらに、回転電機に進入する向きに導体4をパルスが伝播した場合に、端子Aa,Ab間と端子Ba,Bb間にそれぞれ発生する出力波形が同一タイミングになるように、回転電機から遠い方のループ状アンテナ25に接続された信号引出線の長さを長くする。すなわち、ループ状アンテナ25の信号引出線の信号伝播時間がループ状アンテナ25と24間の信号伝播時間分だけループ状アンテナ24の信号引出線の信号伝播時間より長くなるように、ループ状アンテナ25の信号引出線の長さを長くする。
Furthermore, when the pulse propagates through the
そして、同一パルスの検出に対して極性が互いに逆向きの電圧として取り出せるように接続し、その共通接続点X,Yより得られる各々の電圧を信号処理器26にそれぞれ取込んで、これらのパルス波形の和を検出し、その結果を波形観測装置により波形観測を可能にしている。
And it connects so that it can take out as a voltage with a polarity mutually opposite to the detection of the same pulse, and each voltage obtained from the common connection point X and Y is taken into the
このような構成の部分放電検出装置において、信号が回転電機に進入する向きに伝搬した時の端子Aa−AbとBb−Baの出力波形例およびこれら2つの波形和を図22に示す。 FIG. 22 shows an example of output waveforms of the terminals Aa-Ab and Bb-Ba and a sum of these two waveforms when the signal propagates in the direction of entering the rotating electrical machine in the partial discharge detection device having such a configuration.
図22において、41は端子Aa−Abで観測された電圧波形、42は端子Ba−Bbで観測された電圧波形、43は電圧波形41と42の和波形である。
In FIG. 22, 41 is a voltage waveform observed at terminals Aa-Ab, 42 is a voltage waveform observed at terminals Ba-Bb, and 43 is a sum waveform of
また、逆に信号が回転電機側から外部に向かって伝搬した時のAa−AbとBa−Bb端子の出力波形例およびこれら2つの波形和を図23に示す。 Conversely, FIG. 23 shows an example of output waveforms of the Aa-Ab and Ba-Bb terminals and a sum of these two waveforms when the signal propagates from the rotating electrical machine side to the outside.
図23において、44は端子Aa−Abで観測された電圧波形、45は端子Ba−Bbで観測された電圧波形、46は電圧波形44と45の和波形である。
In FIG. 23, 44 is a voltage waveform observed at terminals Aa-Ab, 45 is a voltage waveform observed at terminals Ba-Bb, and 46 is a sum waveform of
図23に示したように、ループ状アンテナ24及び25の波形和は、回転電機側から伝搬した場合のパルス波形の第1半波波高値は保持されるが、回転電機に進入する側から伝搬した場合の第1半波波高値はキャンセルされる。
As shown in FIG. 23, the sum of waveforms of the
なお、図23に示した回転電機から外部にパルスが伝搬した時の波形和46の第1半波を保持するためには、ループ状アンテナ24と25との間は波形和46の第1半波の時間幅分に相当する距離が必要である。
In order to maintain the first half wave of the
例えば、パルス信号(例えば39)の周波数が10MHzであれば必要なループ状アンテナ24及び25の距離は7m程度と考えられる。一般に、回転電機側からは部分放電信号を含んだ信号が伝搬し、系統側からはノイズが主であることから、系統側からのノイズを分離できる。
For example, if the frequency of the pulse signal (for example, 39) is 10 MHz, the necessary distance between the
なお、上記では、2つのループ状アンテナ24及び25に接続した信号引出線の端子AaとAbの向き、又は端子BaとBbの向きを逆に配置して、各ループ状アンテナの信号引出線から得られる各出力波形の第1波波高値の極性が互いに反対になるように配線したが、これらのループ状アンテナ24及び25を互いに逆向きの電圧が誘起されるように互いに向きを逆にして配置しても良い。
In the above, the direction of the terminals Aa and Ab of the signal lead lines connected to the two loop-shaped
また、上記実施形態では、ループ状アンテナ24及び25を金属フレーム5内の導体4に対応させて配置したが、ループ状アンテナ24を回転電機フレーム内部の固定子コイルの端部、または固定子コイル接続導体の周囲に設置し、ループ状アンテナ25を回転電機に接続された電力線又は中性点引出線4を収納した金属フレーム5内部に設置するようにしても良い。
In the above-described embodiment, the
このように本実施形態では、回転電機に接続された電力線又は中性点引出線4を収納した金属フレーム5内部にループ状アンテナ24,25を所定の距離だけ離して設置し、各アンテナに接続された信号引出線より得られる出力パルス波形の波高値の極性が互いに逆向きになるようにアンテナからの信号引出線の配線を行い、回転電機の固定子コイルに遠い方のアンテナに接続された信号引出線端子に出力されるパルスが回転電機の固定子コイルに近い方のアンテナに接続された信号引出線端子に出力されるパルスと同じ時間に到達するようにして両アンテナに誘起するパルス信号を信号処理器26に取込んでパルス波形の和を検出することにより、回転電機内部を加工する必要がなく、中性点引出線又は電力線周辺の固定子フレームを改造するだけで、高電圧部に非接触でセンサを比較的簡単且つ容易に取付けることができることに加えて、検出感度を高くできる。
As described above, in this embodiment, the
上記実施形態では2つのループ状アンテナ24,25を設置する場合であるが、2つの直列に接続された複数のループ状アンテナを設置する場合も前述同様の作用効果を得ることができる。
In the above embodiment, two
図24(a),(b)は本発明の第7の実施形態における回転電機の部分放電検出装置に用いられるセンサとしてマイクロストリップアンテナの構造を示すもので、(a)は長手方向断面図、(b)は幅方向断面図である。 24 (a) and 24 (b) show the structure of a microstrip antenna as a sensor used in the partial discharge detection device for a rotating electric machine according to the seventh embodiment of the present invention, (a) is a longitudinal sectional view, (B) is sectional drawing of the width direction.
図24(a),(b)において、61は特性インピーダンス50Ωの同軸ケーブルで、この同軸ケーブル61は平板部と50Ωの終端抵抗62からなり、平板部は平板電極63の上に絶縁体64、伝送線路65の3層構造で、その上部に絶縁層66で被覆してある。
24A and 24B,
これらの幾何学的配置から決まる伝送線路65と平板電極63間の特性インピーダンスは、終端抵抗61と同じ50Ωになっている。
The characteristic impedance between the
信号引出線は特性インピーダンス50Ωの同軸ケーブルを使用し、平板の伝送線路65と同軸ケーブル60の中心線および平板電極63と同軸ケーブルシールド線を接続する。
The signal lead line uses a coaxial cable having a characteristic impedance of 50Ω, and connects the
なお、信号引出線として使用される同軸ケーブルはアンテナ以外の周囲部からのノイズの混入を防ぐものである。 Note that the coaxial cable used as the signal lead-out line prevents noise from being mixed from the surrounding area other than the antenna.
図25は、図24に示すマイクロストリップアンテナの等価回路である。 FIG. 25 is an equivalent circuit of the microstrip antenna shown in FIG.
図25において、67は同軸ケーブルの特性インピーダンス、68は電磁波の電界成分、69は電磁波の磁界成分であり、空間を伝搬する電磁波の進行方向70と伝送線路65のなす角度をθとする。
In FIG. 25, 67 is the characteristic impedance of the coaxial cable, 68 is the electric field component of the electromagnetic wave, 69 is the magnetic field component of the electromagnetic wave, and the angle between the traveling
図26は空間中を伝搬する電磁波によってマイクロストリップアンテナに発生する電流I0およびIlの指向性を示すものである。 FIG. 26 shows the directivity of the currents I 0 and I l generated in the microstrip antenna by the electromagnetic wave propagating in the space.
同軸ケーブル61に発生するマイクロストリップの端部電流I0は、電磁波進行方向に対してアンテナの伝送線路65となす角度が0°の時に最も感度は高くなる。言いかえれば、同軸ケーブルの出力は同軸ケーブル61の方向から伝搬する電磁波に対して最も大きくなる。
The end current I 0 of the microstrip generated in the
回転電機の固定子フレーム内部又は回転電機の固定子コイルに接続した電力線あるいは中性点引出線を収納した金属フレーム内面の空間では、固定子コイルでの部分放電の発生により電磁波が伝搬する。 Electromagnetic waves propagate in the space inside the stator frame of the rotating electrical machine or on the inner surface of the metal frame that houses the power line or neutral lead wire connected to the stator coil of the rotating electrical machine due to the occurrence of partial discharge in the stator coil.
従って、前述した構造のマイクロストリップアンテナ60を、例えば図27に示すように固定子フレーム7の内面、又は図28に示すように金属フレーム5の内面に固定子コイルの方向に合わせて設置することによって、感度の高い部分放電信号の検出が可能になる。
Therefore, the
図29は、高電圧導体と金属フレームとの間に上述したマイクロストリップアンテナ60を設置して固定子コイルの部分放電を検出した波形図を示すものである。
FIG. 29 shows a waveform diagram in which the
図29に示す波形から明らかなように部分放電パルス信号71によってアンテナに接続した同軸ケーブルにパルス波形72が発生することから、部分放電信号の検出が可能であることが分かる。
As apparent from the waveform shown in FIG. 29, the
また、回転電機のフレーム7や金属フレーム5に電磁波が外部に漏れる箇所が存在すれば、その周辺のフレーム外面にマイクロストリップラインを設置することによって、部分放電を検出することもできると考えられる。
Further, if there is a portion where electromagnetic waves leak to the outside in the
このように本実施形態では、回転電機の固定フレーム内面又は外面もしくは回転電機の固定子コイルに接続した電力線あるいは中性点引出線を収納した金属フレームの内面もしくは外面に片側を終端抵抗62に接続した平板電極63、絶縁体64および伝送線路65からなるマイクロストリップアンテナ60を設置して部分放電を検出可能にすることによって、回転電機内部を加工する必要がなく、回転電機の電力線又は中性点引出線周辺の固定子フレームを改造するだけで、高電圧部に非接触でセンサを比較的簡単且つ容易に取付けることができる。
As described above, in this embodiment, one end is connected to the terminating
上記実施形態において、アンテナの指向性を利用して回転電機の固定子フレーム内部に複数本のマイクロストリップアンテナ60を設置し、固定子コイルの劣化により部分放電が発生すると固定子コイルから前記固定子フレーム間の空間中を伝播する電磁波によって各アンテナから出力される信号強度を比較して、部分放電発生源を特定するようにしても良い。
In the above embodiment, when a plurality of
1…ロッド状アンテナ、2…信号引出線、3…検出器、4…中性点引出線又は電力線、5…金属フレーム、6…固定子コイル、7…固定子フレーム、8…アンテナ支持用絶縁部材、9…ループ状アンテナ、10…接続導体、11…円筒形の電極、12…電極支持絶縁部材、13…抵抗体、14…高周波変流器、15…円弧形の分割電極、16…円筒形の電極,17…電極支持用絶縁部材、18…接続導体、21,22…ロッド状アンテナ(又はループ状アンテナ)からなるセンサ、23…波形比較器、24,25…ループ状アンテナ、26…信号処理器、60…マイクロストリップアンテナ、61…同軸ケーブル62…終端抵抗、63…平板電極、64…絶縁体、65…伝送線路、66…絶縁層
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