JP2009180747A - Partial discharge diagnostic method for gas insulation electric device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ガス絶縁電気装置の部分放電診断方法に関するものである。 The present invention relates to a partial discharge diagnosis method for a gas-insulated electrical apparatus.
従来のガス絶縁電気装置の部分放電診断方法においては、部分放電を検出するスペクトルアナライザにより電圧位相に対して数秒から数百秒間の最大値による分布パターン及び１周期の最大値による分布パターンを同時取得する。そして、２種の電荷量分布パターンを比較することにより内部部分放電と外部放電ノイズとの区別を行う（例えば、特許文献１参照）。 In the conventional partial discharge diagnosis method for gas-insulated electrical devices, a distribution pattern with a maximum value of several seconds to several hundred seconds and a distribution pattern with a maximum value of one period are simultaneously acquired with respect to the voltage phase by a spectrum analyzer that detects partial discharge. To do. Then, the internal partial discharge and the external discharge noise are distinguished from each other by comparing the two kinds of charge amount distribution patterns (see, for example, Patent Document 1).
従来のガス絶縁電気装置の部分放電診断方法では、２種の電荷量分布パターンを比較することにより内部部分放電と外部放電ノイズとの区別をしているため、形態の異なる部分放電の種類を特定することが困難であるという問題点があった。
さらに、部分放電による欠陥の進展度を判定することが困難であるという問題点があった。
The conventional partial discharge diagnosis method for gas-insulated electrical devices distinguishes between internal partial discharge and external discharge noise by comparing two types of charge distribution patterns. There was a problem that it was difficult to do.
Furthermore, there is a problem that it is difficult to determine the progress of defects due to partial discharge.
この発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、形態の異なる部分放電の種類を特定することができ、また部分放電による欠陥の進展度を判定することができるガス絶縁電気装置の部分放電診断方法を得るものである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is possible to identify the types of partial discharges having different forms and to determine the progress of defects due to partial discharges. A partial discharge diagnostic method for an apparatus is obtained.
この発明に係るガス絶縁電気装置の部分放電診断方法においては、電気機器が収納されて絶縁ガスが充填された金属容器内の部分放電による異常判定を行うガス絶縁電気装置の部分放電診断方法において、部分放電により検出された部分放電信号の発生時間間隔値を算出し、上記電気機器に印加されている印加電圧の極性別に統計的処理により上記発生時間間隔を使ってワイブル分布を求めて、上記発生時間間隔の５０％確率値が時間と共に小さくなるとき絶縁破壊の可能性があると判断するようにしたものである。 In the partial discharge diagnosis method for a gas-insulated electric apparatus according to the present invention, in the partial discharge diagnosis method for a gas-insulated electric apparatus for performing an abnormality determination due to partial discharge in a metal container in which an electrical device is housed and filled with an insulating gas, The generation time interval value of the partial discharge signal detected by the partial discharge is calculated, the Weibull distribution is obtained using the generation time interval by statistical processing according to the polarity of the applied voltage applied to the electrical equipment, and the generation When the 50% probability value of the time interval decreases with time, it is determined that there is a possibility of dielectric breakdown.
この発明は、部分放電により検出された部分放電信号の発生時間間隔値を算出し、電気機器に印加されている印加電圧の極性別に統計的処理により発生時間間隔を使ってワイブル分布を求め、上記発生時間間隔の５０％確率値が時間と共に小さくなることを検出して部分放電による欠陥の進展度を判定することにより、絶縁破壊の可能性を診断することができる。 This invention calculates the generation time interval value of the partial discharge signal detected by the partial discharge, obtains the Weibull distribution using the generation time interval by statistical processing according to the polarity of the applied voltage applied to the electrical equipment, The possibility of dielectric breakdown can be diagnosed by detecting that the 50% probability value of the occurrence time interval becomes smaller with time and determining the degree of defect progress due to partial discharge.
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるガス絶縁電気装置の部分放電診断方法を実施するための構成図である。図１において、絶縁ガスのＳＦ6ガスが充填された金属容器１、２内に交流の高電圧が印加される高圧導体の電気機器３が収納されている。そして、各金属容器１、２間に挿入された絶縁スペーサ４により電気機器３が支持されている。電気機器３の一端側はブッシング５を介して外部機器（図示せず）と接続されている。金属容器１、２内から絶縁スペーサ４を介して気中へ漏洩する部分放電により発生した電磁波信号を金属容器１、２の外部に配置されたアンテナ６で受信する。アンテナ６で受信された電磁波信号を信号増幅器７で増幅し、続いてＡ／Ｄ変換器８でＡ／Ｄ変換した部分放電信号をコンピュータ９へ送る。
一方、電気機器３に印加される印加電圧を分圧器１０で所定の電圧にして、さらにＡ／Ｄ変換器１１でＡ／Ｄ変換したデジタルデータの印加電圧信号をコンピュータ９へ送る。コンピュータ９で演算処理されたデータは記憶手段１２に記憶される。さらに、コンピュータ９で演算された結果は出力手段（図示せず）へ出力される。
Embodiment 1 FIG.
1 is a configuration diagram for carrying out a partial discharge diagnostic method for a gas-insulated electric apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a high voltage conductor electrical device 3 to which an alternating high voltage is applied is housed in metal containers 1 and 2 filled with SF 6 gas as an insulating gas. And the electric equipment 3 is supported by the insulating spacer 4 inserted between the metal containers 1 and 2. One end side of the electric device 3 is connected to an external device (not shown) via the bushing 5. An electromagnetic wave signal generated by partial discharge leaking from the inside of the metal containers 1 and 2 into the air through the insulating spacer 4 is received by the antenna 6 disposed outside the metal containers 1 and 2. The electromagnetic wave signal received by the antenna 6 is amplified by the signal amplifier 7, and then the partial discharge signal A / D converted by the A / D converter 8 is sent to the computer 9.
On the other hand, an applied voltage applied to the electrical device 3 is set to a predetermined voltage by the voltage divider 10, and an applied voltage signal of digital data that is A / D converted by the A / D converter 11 is sent to the computer 9. Data calculated by the computer 9 is stored in the storage means 12. Further, the result calculated by the computer 9 is output to output means (not shown).
図２は、印加電圧と部分放電信号とを示す説明図である。図１及び図２において、電気機器３に印加されている印加電圧波形１３に対してコンピュータ９に取り込まれた部分放電信号１４ａ、１４ｂ、１４ｃが示されている。
Ｔｎは部分放電が発生した時刻、ｑｎは部分放電信号１４ａ〜１４ｃの大きさ（絶対値）、φｎは部分放電が発生した時刻Ｔｎにおける印加電圧の電圧位相、Ｖｎは部分放電が発生したときの印加電圧瞬時値である。Δｔは部分放電の発生時間間隔値で、時刻Ｔｎから時刻Ｔｎ−１を引いたものである。さらに、部分放電の発生時点から次の発生時点までの印加電圧の差電圧ΔＶｎは時刻Ｔｎにおける印加電圧瞬時値Ｖｎから時刻Ｔｎ−１における印加電圧瞬時値Ｖｎ−１を引いたものである。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an applied voltage and a partial discharge signal. 1 and 2, partial discharge signals 14a, 14b, and 14c captured by the computer 9 with respect to the applied voltage waveform 13 applied to the electrical device 3 are shown.
Tn is the time when the partial discharge occurs, qn is the magnitude (absolute value) of the partial discharge signals 14a to 14c, φn is the voltage phase of the applied voltage at the time Tn when the partial discharge occurs, and Vn is the time when the partial discharge occurs This is the instantaneous value of applied voltage. Δt is a time interval value of partial discharge, which is obtained by subtracting time Tn −1 from time Tn. Furthermore, the difference voltage ΔVn between the applied voltages from the occurrence of the partial discharge to the next occurrence time is obtained by subtracting the applied voltage instantaneous value Vn −1 at time Tn −1 from the applied voltage instantaneous value Vn at time Tn.
次に動作について説明する。図３は部分放電診断方法を示す説明図である。図１から図３において、絶縁スペーサ４から漏洩する部分放電により発生した電磁波信号をアンテナ６が受信する。アンテナ６で受信された電磁波信号は信号増幅器７及びＡ／Ｄ変換器８を介してデジタルデータの部分放電信号としてコンピュータ９へ入力される。一方、分圧器１０及びＡ／Ｄ変換器１１を介してデジタルデータの印加電圧信号もコンピュータ９へ入力される。コンピュータ９は入力された部分放電信号及び印加電圧信号をデータの順に１からＮ個までカウントして記憶手段１２に保存する。さらに、コンピュータ９は前段の部分放電信号１４ａと続いて発生した後段の部分放電信号１４ｂとの発生時間間隔値Δｔ（Δｔ＝Ｔｎ−Ｔｎ−１）、及び部分放電信号１４ｂが発生したときに電気機器３に印加されている印加電圧の電圧位相φｎから演算処理により、図３に示すように部分放電信号の発生時間間隔値Δｔと電気機器３に印加されている印加電圧の電圧位相φとの相関図を作成する。 Next, the operation will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a partial discharge diagnosis method. 1 to 3, the antenna 6 receives the electromagnetic wave signal generated by the partial discharge leaking from the insulating spacer 4. The electromagnetic wave signal received by the antenna 6 is input to the computer 9 through the signal amplifier 7 and the A / D converter 8 as a partial discharge signal of digital data. On the other hand, an applied voltage signal of digital data is also input to the computer 9 via the voltage divider 10 and the A / D converter 11. The computer 9 counts 1 to N input partial discharge signals and applied voltage signals in the order of data and stores them in the storage means 12. Further, the computer 9 generates the time interval value Δt (Δt = Tn−Tn −1 ) between the partial discharge signal 14a of the preceding stage and the subsequent partial discharge signal 14b generated subsequently, and when the partial discharge signal 14b is generated. By calculating from the voltage phase φn of the applied voltage applied to the device 3, the generation time interval value Δt of the partial discharge signal and the voltage phase φ of the applied voltage applied to the electrical device 3 as shown in FIG. Create a correlation diagram.
ここで、接地側で部分放電する場合について説明する。絶縁ガスのＳＦ６ガス及び空気中の針先放電を比較すると図３に示すように顕著な差異がある。図３（ａ）はＳＦ６ガス中の針先放電における相関図であり、図３（ｂ）は空気中の針先放電における相関図である。図３から次のことが判る。
（１）針先がマイナス、即ち印加電圧の電圧位相が正極性の場合、ＳＦ６ガス中での針先放電はある電圧位相φにおける部分放電信号の発生時間間隔値Δｔが１０−３〜１０−９秒の広範囲に分布する放電パターンを示す（図３（ａ）参照）。一方、空気中ではΔｔが狭い範囲に集中した放電パターンを示す（図３（ｂ）参照）。
（２）針先がプラス、即ち印加電圧の電圧位相が負極正の場合、ＳＦ６ガス中での針先放電は発生時間間隔値Δｔが分布１５、１６のように二つの領域に存在する（図３（ａ）参照）。一方、空気中では分布領域が分離した現象が見られない。
Here, a case where partial discharge is performed on the ground side will be described. There is a significant difference, as shown in FIG. 3 when comparing the needlepoint discharge of SF 6 gas and air insulating gas. FIG. 3A is a correlation diagram in the needle tip discharge in SF 6 gas, and FIG. 3B is a correlation diagram in the needle tip discharge in the air. The following can be seen from FIG.
(1) When the needle tip is negative, that is, the voltage phase of the applied voltage is positive, the needle tip discharge in SF 6 gas has a partial discharge signal generation time interval value Δt of 10 −3 to 10 at a certain voltage phase φ. A discharge pattern distributed over a wide range of −9 seconds is shown (see FIG. 3A). On the other hand, a discharge pattern in which Δt is concentrated in a narrow range in the air is shown (see FIG. 3B).
(2) When the needle tip is positive, that is, the voltage phase of the applied voltage is negative, the needle tip discharge in SF 6 gas is present in two regions with occurrence time interval values Δt as distributions 15 and 16 ( (See FIG. 3 (a)). On the other hand, the phenomenon in which the distribution areas are separated is not seen in the air.
ここで、図３に示す部分放電信号の発生時間間隔値Δｔの分布について説明する。図４はＳＦ６ガス中及び空気中の針先放電において検出された部分放電パルスを示す説明図である。図４（ａ）に示すようにＳＦ６ガス中では部分放電パルスが密集して発生するが、発生時間間隔値Δｔが一定ではなく、ばらついている。一方、空気中では針先が負極正の場合、部分放電パルスを「トリチェリパルス」と呼称し、図１に示す電気機器３の印加電圧に依存して発生時間間隔が規則的に発生する特徴がある。このように空気中ではＳＦ６ガス中とは物理現象が異なるので、ＳＦ６ガス中の針先放電と空気中の針先放電とを区別することができる。 Here, the distribution of the generation time interval value Δt of the partial discharge signal shown in FIG. 3 will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram showing partial discharge pulses detected in needle tip discharge in SF 6 gas and air. As shown in FIG. 4A, partial discharge pulses are generated densely in the SF 6 gas, but the generation time interval value Δt is not constant but varies. On the other hand, when the needle tip is positive in the air, the partial discharge pulse is referred to as “tricelli pulse”, and the generation time interval is regularly generated depending on the applied voltage of the electric device 3 shown in FIG. is there. Since the physical phenomenon different from the SF 6 gas in air, it is possible to distinguish between needle tip discharge needle tip discharge in the air of the SF 6 gas.
従って、電気機器３の加工時におけるバリや付着したごみ等の突起物（導体固定）による部分放電か、金属容器１、２側のバリや付着したごみ等の突起物（タンク固定）による部分放電かの識別は図３の相関図により可能である。即ち、図１及び図３において、電気機器３に印加されている印加電圧の電圧位相が１８０度から３６０度の範囲に分布１５，１６のように時間領域が発生すれば、コンピュータ９は「タンク固定の突起物による部分放電である」と判別する。一方、電圧位相が０度から１８０度の範囲に分布１５、１６の時間領域が発生すれば、コンピュータ９は「導体固定の突起物による部分放電である」と判別する。 Therefore, partial discharge due to burrs and protrusions such as attached dust (conductor fixing) during processing of the electrical equipment 3, or partial discharge due to burrs on the metal container 1 and 2 side and attached dust and other protrusions (tank fixing) Such identification is possible by the correlation diagram of FIG. That is, in FIG. 1 and FIG. 3, if the time domain is generated as distributions 15 and 16 in the voltage phase of the applied voltage applied to the electrical equipment 3 in the range of 180 degrees to 360 degrees, the computer 9 It is determined that the discharge is a partial discharge caused by a fixed protrusion. On the other hand, if the time regions of distributions 15 and 16 occur in the voltage phase range of 0 degrees to 180 degrees, the computer 9 determines that “the partial discharge is due to the conductor-fixed protrusion”.
以上のように、部分放電信号の発生時間間隔値と部分放電信号が検出されたときに電気機器３に印加されている印加電圧の電圧位相との相関図を作成し、相関図上の放電パターンにより金属容器１、２内で発生した部分放電を検出するようにしたことにより、絶縁ガス中の部分放電か空気中の部分放電かを判別できると共に、電気機器３側の部分放電か金属容器１，２側の部分放電かを判別することができる。
実施の形態１において、アンテナ６を金属容器１、２の外部に配置したものについて説明したが、図５のガス絶縁電気装置の部分放電診断方法を実施するための構成図に示すように、例えば金属容器１内に配置した内部電極型センサで部分放電信号を受信するようにしてもよい。これにより、他相で発生した空気中での部分放電信号を受信するのを防止できるので、部分放電型センサが受信した部分放電信号は部分放電型センサが配置された相で発生した部分放電のものと特定することができる。
As described above, a correlation diagram between the generation time interval value of the partial discharge signal and the voltage phase of the applied voltage applied to the electrical device 3 when the partial discharge signal is detected is created, and the discharge pattern on the correlation diagram is created. By detecting the partial discharge generated in the metal containers 1 and 2, it can be determined whether the partial discharge in the insulating gas or the partial discharge in the air, and the partial discharge on the electric equipment 3 side or the metal container 1. , 2 side partial discharge can be discriminated.
In the first embodiment, the antenna 6 is disposed outside the metal containers 1 and 2. However, as shown in the configuration diagram for carrying out the partial discharge diagnosis method for the gas-insulated electric device in FIG. You may make it receive a partial discharge signal with the internal electrode type sensor arrange | positioned in the metal container 1. FIG. This prevents the partial discharge signal in the air generated in the other phase from being received, so that the partial discharge signal received by the partial discharge type sensor is the same as the partial discharge generated in the phase where the partial discharge type sensor is arranged. Can be identified.
実施の形態２．
図６は実施の形態２における部分放電信号の処理方法を示す説明図である。
まず、ガス絶縁電気装置における浮き電極の放電について説明する。浮き電極とは、金属容器１、２や電気機器３から絶縁された金属であり、例えばガス絶縁電気装置を構成する金属部品の一つが、ボルトの締め付け不良等で電気的に接触不良の状態にある場合に締め付け不良の金属製部品を浮き電極と呼ぶ。
浮き電極の放電は、金属容器１、２や電気機器等との接触不良で発生、あるいは絶縁スペーサ４等との微少ギャップで発生し、部分放電の発生時点から次の発生時点までの印加電圧の差電圧ΔＶｎがほぼ一定の値となる特徴がある。さらに、部分放電は図２に示すようにΔＶ＝Ｖｎ−Ｖｎ−１のようにΔＶがプラス（＋）になる場合と、ΔＶｎ＋１＝Ｖｎ＋１−ＶｎのようにΔＶがマイナス（−）になる場合とがあり、極性効果によりそれぞれの大きさが多少ばらつくことがある。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of processing a partial discharge signal in the second embodiment.
First, the discharge of the floating electrode in the gas insulated electric device will be described. The floating electrode is a metal insulated from the metal containers 1 and 2 and the electrical equipment 3, and for example, one of the metal parts constituting the gas-insulated electrical device is in an electrically poor contact state due to a poor bolt tightening or the like. In some cases, a poorly tightened metal part is called a floating electrode.
The discharge of the floating electrode occurs due to poor contact with the metal containers 1, 2, electrical equipment, etc., or occurs in a small gap with the insulating spacer 4, etc., and the applied voltage from the time of occurrence of partial discharge to the next occurrence time There is a feature that the difference voltage ΔVn becomes a substantially constant value. Further, in the partial discharge, as shown in FIG. 2, ΔV becomes positive (+) as ΔV = Vn−Vn− 1 , and ΔV becomes negative (−) as ΔVn + 1 = Vn + 1 −Vn. In some cases, the size may vary somewhat due to the polarity effect.
図６は図１に示す金属容器１、２内で発生した部分放電による部分放電信号が検出されたときに電気機器３に印加されていた印加電圧の印加電圧瞬時値Ｖｎと、続いて発生した部分放電による部分放電信号が検出されたときに電気機器３に印加されていた印加電圧の印加電圧瞬時値Ｖｎ＋１ とのデータを連続的にプロットして作成した相関図である。図６は横軸が時刻Ｔｎにおける印加電圧瞬時値Ｖｎ、縦軸が次に部分放電が発生したときの時刻Ｔｎ＋１における印加電圧瞬時値Ｖｎ＋１であり、コンピュータ９により各データを１からＮ個までプロットして、リターンプロットを作成する。なお、図６においては電気機器３に印加される印加電圧の波高値を基準値１ｐ．ｕ．（ｐｅｒ ｕｎｉｔの略）として示してある。 6 shows the applied voltage instantaneous value Vn of the applied voltage applied to the electric device 3 when the partial discharge signal due to the partial discharge generated in the metal containers 1 and 2 shown in FIG. FIG. 6 is a correlation diagram created by continuously plotting data with an applied voltage instantaneous value Vn + 1 of an applied voltage applied to the electrical device 3 when a partial discharge signal due to partial discharge is detected. In FIG. 6, the horizontal axis represents the applied voltage instantaneous value Vn at time Tn, and the vertical axis represents the applied voltage instantaneous value Vn + 1 at time Tn + 1 when the next partial discharge occurs. Plot until and create a return plot. In FIG. 6, the peak value of the applied voltage applied to the electric device 3 is the reference value 1p. u. (Abbreviation of per unit).
ここで、例えば差電圧ΔＶが一定であり、部分放電のばらつきがない場合は、データのプロットは２個所に集中する。しかし、実際には部分放電のばらつきがあるためにデータのプロットがばらついて、図６に示すようにほぼΔＶの間隔を保って直線上に並んでプロットされる。電気機器３に印加される印加電圧が変化すると差電圧ΔＶの値も相対的に変化するため、図６におけるプロットの軌跡も印加電圧の値に合わせて変化するが、放電形態が変わらない限り直線上にプロットされて図７に示すような放電パターン１８ａ、１８ｂが得られる。 Here, for example, when the differential voltage ΔV is constant and there is no variation in partial discharge, data plots are concentrated at two locations. However, since there is actually a partial discharge variation, data plots vary and are plotted side by side on a straight line with an interval of approximately ΔV as shown in FIG. When the applied voltage applied to the electrical device 3 changes, the value of the differential voltage ΔV also changes relatively. Therefore, the locus of the plot in FIG. 6 also changes according to the value of the applied voltage. The discharge patterns 18a and 18b plotted as shown in FIG. 7 are obtained.
一方、絶縁スペーサ４の沿面に付着した沿面付着異物による部分放電は図８に示すように２種類がある。図８は絶縁スペーサ４の沿面に付着した金属異物による部分放電メカニズムの説明図である。図８において、電気機器３を支持している絶縁スペーサ４の沿面上に金属異物１９が静電力により付着している。
ここで、金属異物１９から放電形態２０、２１の部分放電が発生している。放電形態２０の部分放電は金属異物１９と絶縁スペーサ４との間で形成される一般にトリプルジャンクションと呼ばれるギャップ間で発生し、浮き電極と同様のメカニズムで発生する。従って、放電形態２０における部分放電による差電圧ΔＶのプロットは図９に示すように、浮き電極の場合（図７参照）と同様に直線上にプロットされた放電パターン２２ａ、２２ｂが得られる。なお、図９は部分放電信号の処理方法を示す説明図である。
On the other hand, as shown in FIG. 8, there are two types of partial discharges due to creeping foreign matter adhering to the creeping surface of the insulating spacer 4. FIG. 8 is an explanatory diagram of a partial discharge mechanism due to a metal foreign matter adhering to the creeping surface of the insulating spacer 4. In FIG. 8, the metal foreign material 19 has adhered to the creeping surface of the insulating spacer 4 supporting the electric device 3 by electrostatic force.
Here, partial discharges of discharge forms 20 and 21 are generated from the metal foreign matter 19. The partial discharge in the discharge mode 20 is generated between gaps formed between the metal foreign object 19 and the insulating spacer 4 and generally called a triple junction, and is generated by the same mechanism as that of the floating electrode. Therefore, as shown in FIG. 9, the discharge voltage 22a and 22b plotted on the straight line are obtained in the plot of the differential voltage ΔV due to the partial discharge in the discharge mode 20 as in the case of the floating electrode (see FIG. 7). FIG. 9 is an explanatory diagram showing a method of processing a partial discharge signal.
次に、放電形態２１の部分放電は金属異物１９から金属容器１、２内の絶縁ガス空間に向かって発生する部分放電であり、電極に固定された針と同様のメカニズムで放電する。従って、絶縁スペーサ４の沿面に付着した金属異物１９の部分放電については、部分放電により発生した部分放電信号が検出されたときに電気機器３に印加されていた印加電圧の印加電圧瞬時値と、続いて発生した部分放電信号が検出されたときに電気機器３に印加されていた印加電圧の印加電圧瞬時値との相関図を作成して図９の放電パターン２２ａ、２２ｂを得ることにより、浮き電極による放電形態２０の部分放電を検出することができる。さらに、実施の形態１と同様に部分放電信号の発生時間間隔値と部分放電信号が検出されたときに電気機器３に印加されている印加電圧の電圧位相との相関図を作成して図９に示す放電パターン２３ａ、２３ｂを得ることにより、針先放電による放電形態２１の部分放電を検出することができる。 Next, the partial discharge of the discharge form 21 is a partial discharge generated from the metal foreign object 19 toward the insulating gas space in the metal containers 1 and 2 and is discharged by the same mechanism as that of the needle fixed to the electrode. Therefore, for the partial discharge of the metallic foreign matter 19 attached to the creeping surface of the insulating spacer 4, the instantaneous value of the applied voltage applied to the electrical device 3 when the partial discharge signal generated by the partial discharge is detected, Subsequently, when the generated partial discharge signal is detected, a correlation diagram with the applied voltage instantaneous value of the applied voltage applied to the electrical device 3 is created to obtain the discharge patterns 22a and 22b of FIG. The partial discharge of the discharge form 20 by the electrode can be detected. Further, similarly to the first embodiment, a correlation diagram between the generation time interval value of the partial discharge signal and the voltage phase of the applied voltage applied to the electrical device 3 when the partial discharge signal is detected is created and shown in FIG. By obtaining the discharge patterns 23a and 23b shown in FIG. 5, it is possible to detect the partial discharge of the discharge form 21 due to the needle tip discharge.
また、図６から部分放電開始電圧と部分放電消滅電圧を推測することができる。部分放電開始電圧とは、電気機器３に印加する印加電圧を零から徐々に上昇させていくときに、部分放電が始まる最小の印加電圧である。また、部分放電消滅電圧とは、部分放電が発生している状態から印加電圧を徐々に下降させていき、完全に部分放電がなくなるときの最小の印加電圧である。
一般的な部分放電では、部分放電開始電圧より部分放電消滅電圧の方が低くなる。浮き電極の場合は帯電等の現象を除けば、最初に放電が開始し得る印加電圧は印加電圧のピーク値がΔＶに達したときである。一方、放電が消滅するのはΔＶが印加電圧のピーク値の１／２倍の値に達したときである。例えば、印加電圧１００ｋＶ０−ｐで、ΔＶが図６の相関図により９０ｋＶ０−ｐと求められた場合、部分放電開始電圧は９０ｋＶ０−ｐ、部分放電消滅電圧は４５ｋＶ０−ｐとなる。
Further, the partial discharge start voltage and the partial discharge extinction voltage can be estimated from FIG. The partial discharge start voltage is a minimum applied voltage at which partial discharge starts when the applied voltage applied to the electrical device 3 is gradually increased from zero. The partial discharge extinction voltage is a minimum applied voltage when the applied voltage is gradually lowered from the state where the partial discharge is generated and the partial discharge is completely eliminated.
In a general partial discharge, the partial discharge extinction voltage is lower than the partial discharge start voltage. In the case of a floating electrode, except for a phenomenon such as charging, the applied voltage at which discharge can start first is when the peak value of the applied voltage reaches ΔV. On the other hand, the discharge disappears when ΔV reaches a value that is ½ times the peak value of the applied voltage. For example, at an applied voltage 100 kV 0-p, [Delta] V is when asked the 90 kV 0-p by the correlation diagram of FIG. 6, the partial discharge inception voltage is 90 kV 0-p, the partial discharge extinction voltage is 45 kV 0-p.
実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３におけるガス絶縁電気装置の部分放電診断方法の説明図である。図１、図２及び図１０において、電気機器３に印加されている印加電圧の電圧位相φｎ−１における前段の部分放電が発生したときの印加電圧瞬時値Ｖｎ−１と、電圧位相φｎにおける後段の部分放電が発生したときの印加電圧瞬時値Ｖｎとの差電圧ΔＶｎをコンピュータ９により算出する。さらに、部分放電信号の大きさｑが分圧器１０及びＡ／Ｄ変換器１１を介してコンピュータ９に入力される。コンピュータ９は図１０に示すように、部分放電信号の大きさｑに差電圧ΔＶを乗じたｑ×ΔＶと、電気機器３に印加されている印加電圧の電圧位相φとの関係を順次プロットした放電パターン２４ａ、２４ｂ，２４ｃとなる相関図を作成する。部分放電信号の大きさｑと差電圧ΔＶは、それぞれ浮き電極に蓄積された電荷と、例えば浮き電極と金属容器１、２等の対向電極とのギャップ間にかかる電圧との比例関係にあると考えられる。従って、ｑ×ΔＶは浮き電極をコンデンサと仮定した場合のエネルギーに比例していると考えられるので、部分放電の性質を表すパラメータとなり得る。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a partial discharge diagnosis method for a gas-insulated electric apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 10, the applied voltage instantaneous value Vn −1 when the preceding partial discharge occurs in the voltage phase φn −1 of the applied voltage applied to the electrical device 3, and the subsequent stage in the voltage phase φn. The computer 9 calculates a difference voltage ΔVn from the applied voltage instantaneous value Vn when the partial discharge occurs. Further, the magnitude q of the partial discharge signal is input to the computer 9 via the voltage divider 10 and the A / D converter 11. As shown in FIG. 10, the computer 9 sequentially plots the relationship between q × ΔV obtained by multiplying the magnitude q of the partial discharge signal by the difference voltage ΔV and the voltage phase φ of the applied voltage applied to the electrical device 3. Correlation diagrams that form the discharge patterns 24a, 24b, and 24c are created. The magnitude q of the partial discharge signal and the difference voltage ΔV are proportional to the charge accumulated in the floating electrode and the voltage applied between the gap between the floating electrode and the counter electrode such as the metal container 1 or 2, for example. Conceivable. Therefore, since q × ΔV is considered to be proportional to the energy when the floating electrode is assumed to be a capacitor, it can be a parameter representing the property of partial discharge.
ここで、浮き電極の部分放電信号の大きさｑは差電圧ΔＶに依存する性質を有する。また、絶縁ガス中の浮き電極は基本的に差電圧ΔＶが一定であると共に部分放電信号の大きさｑも一定である性質を有する。従って、ｑ×ΔＶの値は印加電圧の電圧位相φに依存せずに一定値となるので、浮き電極の判断が可能となる。
実施の形態３において、ｑ×ΔＶと電圧位相φとの相関図を作成して浮き電極の判断をするものについて説明したが、差電圧ΔＶ及び部分放電信号の大きさｑが共に一定であるので、電圧位相φと差電圧ΔＶとの相関図、又は電圧位相φと部分放電信号の大きさｑとの相関図を作成することでも浮き電極の判断をすることができる。
また、浮き電極をコンデンサと考えると、ｑ／ΔＶの値は浮き電極の容量に比例した値となる。絶縁ガス中の浮き電極は容量が一定値であるため、電圧位相φに依存することなく一定値となるため、ｑ／ΔＶと電圧位相φとの相関図を作成することでも浮き電極の判断をすることができる。
Here, the magnitude q of the partial discharge signal of the floating electrode has a property that depends on the differential voltage ΔV. Further, the floating electrode in the insulating gas basically has a property that the difference voltage ΔV is constant and the magnitude q of the partial discharge signal is also constant. Therefore, since the value of q × ΔV becomes a constant value without depending on the voltage phase φ of the applied voltage, the floating electrode can be determined.
In the third embodiment, the correlation diagram between q × ΔV and the voltage phase φ is created to determine the floating electrode. However, since the difference voltage ΔV and the partial discharge signal magnitude q are both constant. The floating electrode can also be determined by creating a correlation diagram between the voltage phase φ and the difference voltage ΔV or a correlation diagram between the voltage phase φ and the partial discharge signal magnitude q.
When the floating electrode is considered as a capacitor, the value of q / ΔV is a value proportional to the capacitance of the floating electrode. Since the floating electrode in the insulating gas has a constant capacity, it has a constant value without depending on the voltage phase φ. Therefore, the floating electrode can be judged by creating a correlation diagram between q / ΔV and the voltage phase φ. can do.
実施の形態４．
図１１から図１３は実施の形態４におけるガス絶縁電気装置の部分放電診断方法の説明図である。図１１は電気機器へ印加される印加電圧と部分放電の発生状況を示す説明図である。図１２はワイブル分布を使用した統計的処置を示す。図１３は電気機器へ印加される印加電圧と部分放電信号の発生時間間隔値との相関図である。
図１において、絶縁ガスが封入された金属容器１中で針先放電が発生するように設置して、電気機器３の印加電圧を上昇させて図１１の部分放電信号を観測する。印加電圧を０Ｖから上昇させると、図１１（ａ）に示すように１００μｓｅｃオーダーの範囲の発生時間間隔値Δｔでパルス状の部分放電信号が発生する。続いて、印加電圧を上昇させると、図１１（ｂ）に示すように１０μｓｅｃオーダーの範囲の発生時間間隔値Δｔで部分放電信号が発生する。さらに、印加電圧を上昇させると、図１１（ｃ）に示すように１μｓｅｃオーダーの範囲の発生時間間隔値Δｔで部分放電信号が発生する。そして、印加電圧の上昇を続けると、針先放電は遂に電気的な破壊をして電気機器３と金属容器１間で短絡する。
Embodiment 4 FIG.
11 to 13 are explanatory diagrams of a partial discharge diagnosis method for a gas-insulated electric apparatus according to Embodiment 4. FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram showing the applied voltage applied to the electrical equipment and the occurrence of partial discharge. FIG. 12 shows the statistical treatment using the Weibull distribution. FIG. 13 is a correlation diagram between the applied voltage applied to the electrical equipment and the generation time interval value of the partial discharge signal.
In FIG. 1, it installs so that needle-tip discharge may generate | occur | produce in the metal container 1 with which insulating gas was enclosed, the applied voltage of the electric equipment 3 is raised, and the partial discharge signal of FIG. 11 is observed. When the applied voltage is increased from 0 V, a pulsed partial discharge signal is generated at a generation time interval value Δt in a range of the order of 100 μsec as shown in FIG. Subsequently, when the applied voltage is increased, a partial discharge signal is generated at a generation time interval value Δt in a range of the order of 10 μsec as shown in FIG. When the applied voltage is further increased, a partial discharge signal is generated at a generation time interval value Δt in the range of 1 μsec order as shown in FIG. When the applied voltage continues to rise, the tip discharge finally breaks electrically, causing a short circuit between the electrical device 3 and the metal container 1.
以上の結果から、部分放電信号の発生時間間隔値Δｔは針先放電による破壊を予測することができる。
部分放電信号の発生時間間隔値Δｔは、図３に示すように１０−３〜１０−９秒の広範囲に分布している。そこで、図１２に示すように発生時間間隔値Δｔについてデータの１個目からＮ個目まで、電気機器３に印加される印加電圧の極性別にワイブル分布を使って統計的に処理する。図１２（ａ）は針先が負極性の放電であり、図１２（ｂ）は針先が正極性の放電についてのワイブル分布である。
From the above results, the occurrence time interval value Δt of the partial discharge signal can predict the destruction due to the needle tip discharge.
The generation time interval value Δt of the partial discharge signal is distributed over a wide range of 10 −3 to 10 −9 seconds as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 12, the first to Nth data of the generation time interval value Δt is statistically processed using the Weibull distribution for each polarity of the applied voltage applied to the electrical equipment 3. FIG. 12A shows a Weibull distribution for a discharge in which the needle tip has a negative polarity, and FIG. 12B shows a Weibull distribution for a discharge in which the needle tip has a positive polarity.
ここで、例えば発生時間間隔値Δｔの５０％確率値の分布を数値化して、図１３に示すように印加電圧との関係を整理する。図１３において、横軸の印加電圧は破壊電圧の波高値を基準値１ｐ．ｕ．とする。
針先放電は針の長さ、設定場所、ガス絶縁電気装置の構造等によって針先端の電界が変わるので、放電開始電圧や破壊電圧が変化するため、破壊電圧や部分放電の進展状態を印加電圧から推測するのは困難であった。しかし、ガス絶縁電気装置において針先放電による部分放電信号が検出されたときに図１３（ａ）（ｂ）のいずれかの分布により、部分放電が発生する印加電圧が破壊電圧に対して何％に相当するかを推定することができる。これにより針先放電の進展度を検出することができる。
実施の形態４において、針先放電の進展度を検出するものについて説明したが、図８に示す絶縁スペーサ４の沿面に付着した金属異物１９のように針先放電の形態を含む複合的な部分放電に対しても同様の効果を期待することができる。
Here, for example, the distribution of the 50% probability value of the occurrence time interval value Δt is digitized, and the relationship with the applied voltage is arranged as shown in FIG. In FIG. 13, the applied voltage on the horizontal axis represents the peak value of the breakdown voltage as a reference value 1p. u. And
Needle tip discharge changes the electric field at the tip of the needle depending on the length of the needle, the setting location, the structure of the gas-insulated electrical device, etc., so the discharge start voltage and breakdown voltage change. It was difficult to guess from. However, when a partial discharge signal due to a needle tip discharge is detected in the gas-insulated electric device, the applied voltage at which the partial discharge is generated is determined by what percentage with respect to the breakdown voltage due to any distribution in FIGS. Can be estimated. Thereby, the progress degree of the needle tip discharge can be detected.
In the fourth embodiment, the detection of the degree of progress of the needle tip discharge has been described. However, the composite portion including the form of the needle tip discharge such as the metal foreign matter 19 attached to the creeping surface of the insulating spacer 4 shown in FIG. Similar effects can be expected for discharge.
１，２ 金属容器、３ 電気機器。 1, 2 Metal containers, 3 Electrical equipment.
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