JP2013134134A

JP2013134134A - 部分放電測定装置、及び部分放電測定方法

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Publication number: JP2013134134A
Application number: JP2011284279A
Authority: JP
Inventors: Takuya Sonoda; ▲琢▼哉園田; Kazuya Tokuda; 一也徳田; Hideaki Yasukawa; 英明安川
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2013-07-08

Abstract

【課題】電力機器の本体部から離れた位置から高感度な部分放電の測定を行うことができる部分放電測定装置を提供する。
【解決手段】一対のセンサ電極２３と各センサ電極２３に跨って共に接触する金属板２５とを備え、電力機器（電力機器本体部）１に存在し得る部分放電の測定の際、金属板２５の反電極側の面２５ａを測定対象の電力機器１に向けて測定が実施される。つまり、電力機器１に生じた場合の部分放電箇所（電荷消失源２）と測定装置１０の金属板２５とを浮遊静電容量にて結合し、部分放電による電荷消失に伴うその浮遊静電容量を介しての金属板２５上の任意点間に生じる電位差を一対のセンサ電極２３にて測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば変圧器、リアクトル、コンデンサ、整流器、遮断器、開閉装置、配電盤等の電力機器の本体部で発生する部分放電を測定する部分放電測定装置、及び部分放電測定方法に関する。

電力機器における部分放電（導体間の絶縁部分の一部で限定的に生じる放電）の測定は、絶縁破壊に至る前の前駆現象を捉えることから、電力機器の健全性や状態把握に有効な手段である。例えば電力機器の本体部における導体間の絶縁部分に微小なボイド（空隙状欠陥）がある場合、電力機器への電圧印加に伴ってボイドに電界が集中し、ボイドでの電圧が放電電圧に達すると火花放電が生じる。すると、放電により消失した分の電荷を外部から補填しようと電流が生じるため、例えば特許文献１に開示の測定装置は、これに係る電流変化（パルス電流）を検出することで部分放電の測定を行うというものである。

因みに、特許文献１に開示の測定装置は、そのセンサ部を電力機器の容器に接触させ、電力機器の本体部に対する部分放電の測定を容器から間接的に行うようにしたものである。そのため、部分放電の測定を容易に行うことができるばかりか、容器の壁面を通じて測定することで、結果的にＳＮ比が良好で高感度な測定を行うことができるようになっている。

特開２０１１−１４９８９６号公報

ところで、上記した測定装置では、電力機器の本体部が容器に収納された構成のものを測定対象としており、センサ部を容器に接触させて電力機器の本体部から離れた位置にて部分放電の測定が行われるものである。しかしながら、電力機器の本体部のそのものが導体部の絶縁モールドにて構成されて収納容器を不要としたものもあり、このような電力機器に対しても、電力機器の本体部から離れた位置から部分放電の測定を可能とすることが望まれている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電力機器の本体部から離れた位置から高感度な部分放電の測定を行うことができる部分放電測定装置、及び部分放電測定方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電力機器の本体部で発生する部分放電をその本体部から離れた位置から測定する部分放電測定装置であって、一対のセンサ電極と各センサ電極に跨って共に接触する金属板とを備え、測定時には前記金属板の反電極側の面を測定対象の前記電力機器の本体部に向け、前記電力機器の本体部に生じた場合の部分放電箇所と前記金属板とを浮遊静電容量にて結合し、部分放電による電荷消失に伴うその浮遊静電容量を介しての前記金属板上任意点間に生じる電位差を前記一対のセンサ電極にて測定するように構成されたことをその要旨とする。

この発明では、一対のセンサ電極と各センサ電極に跨って共に接触する金属板とが備えられ、電力機器の本体部に存在し得る部分放電の測定の際、金属板の反電極側の面が測定対象の電力機器の本体部に向けられて測定が実施される。つまり、電力機器の本体部に生じた場合の部分放電箇所と測定装置の金属板とを浮遊静電容量にて結合し、部分放電により電荷が消失すると、該電荷消失に伴うその浮遊静電容量を介しての金属板上任意点間に生じる電位差が一対のセンサ電極にて測定される。これにより、電力機器の本体部から離れた位置からの測定装置の金属板を向けての測定にて、浮遊静電容量を利用した高感度な部分放電の測定が可能となる。また、この測定手法では、特に容器に収納されない電力機器の部分放電の測定を適切に行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の部分放電測定装置において、前記金属板は、保持手段にて着脱可能に保持されることをその要旨とする。
この発明では、金属板を用いる測定、金属板を用いない測定等、測定手法の変更が金属板の着脱にて可能となり、様々な仕様の電力機器の多くを測定対象とすることができる。

請求項３に記載の発明は、電力機器の本体部で発生する部分放電をその本体部から離れた位置から測定する部分放電測定方法であって、一対のセンサ電極と各センサ電極に跨って共に接触する金属板を用い、測定時には前記金属板の反電極側の面を測定対象の前記電力機器の本体部に向け、前記電力機器の本体部に生じた場合の部分放電箇所と前記金属板とを浮遊静電容量にて結合し、部分放電による電荷消失に伴うその浮遊静電容量を介しての前記金属板上任意点間に生じる電位差を前記一対のセンサ電極にて測定することをその要旨とする。

この発明では、上記と同様に、電力機器の本体部から離れた位置から高感度な部分放電の測定が可能となる。

本発明によれば、電力機器の本体部から離れた位置から高感度な部分放電の測定を行うことができる部分放電測定装置、及び部分放電測定方法を提供することができる。

実施形態における部分放電測定装置とその測定対象を示す概略図である。部分放電測定装置とその測定対象の等価回路図である。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の部分放電測定装置１０は、センサ部１１と測定器１２とがケーブル１３にて接続されてなる。センサ部１１は、センサ本体２１から突出する一対の取付軸２２に取り付けられ互いに所定間隔を有する一対のセンサ電極２３を備えている。センサ電極２３間のセンサ本体２１には保持マグネット２４が固着され、該マグネット２４の吸着力にて１枚の例えば鉄系の金属板２５が保持される。金属板２５は、対のセンサ電極２３に跨って共に接触し、測定に適した所定面積を有している。また、金属板２５は、保持マグネット２４の吸着力による保持がなされるため、センサ部１１に対して着脱可能である。部分放電の測定の際、金属板２５を用いての測定の際には、センサ電極２３の接触面とは反対側の面を対向面２５ａとし、該対向面２５ａが測定対象の電力機器１に向けられる。測定対象の電力機器１は、変圧器、リアクトル、コンデンサ、整流器、遮断器、開閉装置、配電盤等であり、金属板２５を用いての測定は、これらの電力機器１そのものが導体部の絶縁モールドにて構成された本体部であり、収容容器を不要としたものである。尚、収容容器を不要とする電力機器として、乾式絶縁物を用いる電力機器や絶縁架台上に設置されてなる電力機器等、これら以外の構成の電力機器であってもよい。

次に、部分放電の測定のメカニズムを図２の等価回路を参照して説明すると、先ず電力機器（電力機器本体部）１にて部分放電箇所（ボイド等の微小な絶縁異常箇所）が存在する場合、その部分放電箇所は電荷ｑを消失させる電荷消失源２とみなされる。即ち、部分放電測定を行う場合、電力機器１に対して測定用の交流電源や実運転時の商用電源等の交流電源Ｅから交流電圧Ｖａｃが印加されると、部分放電箇所では交流電圧Ｖａｃの印加に基づいて火花放電が繰り返して生じ、電荷消失源２として電荷ｑを消失する。電荷消失源２にて消失した分の電荷ｑは、電力機器１に向けられた測定装置１０の金属板２５と測定対象の電力機器１との間に存在する浮遊静電容量Ｃ１から補填され、このような電荷ｑの補填は、電力機器１の部分放電箇所（電荷消失源２）、浮遊静電容量Ｃ１、測定装置１０の金属板２５、グランドとの間の浮遊静電容量Ｃ２を通る回路上にパルス電流Ｉ１を生じさせる。パルス電流Ｉ１は、数ＭＨｚ〜十数ＭＨｚの高周波帯域の電流である。

パルス電流Ｉ１は高周波帯域の電流であることから、測定装置１０の金属板２５のインピーダンスＺ１のインダクタンス成分により、金属板２５の任意の２点間で電位差が生じる。つまり、一対のセンサ電極２３が接触する金属板２５の接触点間では、金属板２５を流れるパルス電流Ｉ１の発生に基づいて電位差が生じる。一方、センサ本体２１及び測定器１２におけるセンサ電極２３間は、先の高周波のパルス電流Ｉ１に対するインピーダンスＺ２が金属板２５でのインピーダンスＺ１と比べても非常に低くなるように内部回路が構成されているため、金属板２５を流れるパルス電流Ｉ１がそのセンサ電極２３を通じて測定器１２側に取り込まれる。因みに、金属板２５を用いないで測定を行った場合、センサ電極２３と電力機器１との間の浮遊静電容量が非常に小さいため、高感度な測定は困難であるが、本実施形態のように一定の面積を有する金属板２５を用いると浮遊静電容量が十分に得られるようになり、高感度な測定が可能となっている。そして、測定器１２は、このように発生するパルス電流Ｉ１に基づいて、電力機器１での部分放電箇所の少なくともその存在の有無が判定可能な表示、例えば部分放電のレベル表示を行って、測定作業者等に報知するようになっている。

尚、収納容器を不要とした電力機器（電力機器本体部）１を測定対象としたが、勿論、本体部が金属製等の容器に収納された電力機器も測定可能である。このような電力機器に対しては、扉の有る容器ではその扉を開放し、容器内の本体部に測定装置１０の金属板２５を対向させることで、上記と同様な測定が可能である。また、扉の無い容器等に本体部が収納された電力機器に対しては、金属板２５の対向面２５ａを容器の壁面に当接させて金属板２５を容器の壁面と一体とみなす、若しくは金属板２５を取り外してセンサ電極２３を直接容器の壁面に当接させて容器の壁面を金属板２５とみなすことでも、測定装置１０による上記と同様な測定が可能である。この場合、センサ部１１においての金属板２５の保持がマグネット２４にて行われるため、金属板２５の着脱が容易で、金属板２５を取り外しての測定も容易に対応することができる。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）一対のセンサ電極２３と各センサ電極２３に跨って共に接触する金属板２５とが備えられ、電力機器（電力機器本体部）１に存在し得る部分放電の測定の際、金属板２５の反電極側の面２５ａが測定対象の電力機器１に向けられて測定が実施される。つまり、電力機器１に生じた場合の部分放電箇所（電荷消失源２）と測定装置１０の金属板２５とを浮遊静電容量Ｃ１にて結合し、部分放電により電荷ｑが消失すると、該電荷ｑの消失に伴うその浮遊静電容量Ｃ１を介しての金属板２５上の任意点間に生じる電位差が一対のセンサ電極２３にて測定される。これにより、電力機器１から離れた位置からの測定装置１０の金属板２５を向けての測定にて、浮遊静電容量Ｃ１を利用した高感度な部分放電の測定を実施することができる。また、この測定手法では、特に容器に収納されない電力機器１の部分放電の測定を適切に行うことができる。

（２）金属板２５を保持する手段として保持マグネット２４が用いられ、センサ部１１における金属板２５の着脱が可能とされている。これにより、金属板２５を用いる測定、金属板２５を用いない測定等、測定手法の変更が可能で、様々な仕様の電力機器１の多くを測定対象とすることができる。また、金属板２５の着脱が容易となるため、測定手法の変更を容易に行うことができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・金属板２５を例えば鉄系材料としたが、他の導電性の金属材料を用いてもよい。
・センサ部１１において、センサ本体２１に設けた保持マグネット２４にて金属板２５をセンサ電極２３と接触状態で保持したが、金属板２５を保持する手段を適宜変更してもよい。例えば、センサ電極２３自身と金属板２５とを磁力にて吸着させてもよい。また、磁力以外の手段にて金属板２５の保持を行ってもよい。この場合、金属板２５を用いる測定のみならず、センサ電極２３を測定対象に直接接触させる測定を想定する場合、金属板２５を容易に着脱できる保持が好ましいが、金属板２５を用いる測定のみを想定する場合等、金属板２５をセンサ電極２３やセンサ本体２１に対して着脱不能に固定させてもよい。

・センサ電極２３の取付軸２２に対する取付態様について言及しなかったが、電極２３が取付軸２２に対して着脱可能、着脱不能のいずれであってもよい。例えば、金属板２５をセンサ電極２３に固定する場合等、電極２３を取付軸２２に対して着脱可能とし、電極２３部分から取り外して他の電極等に付け替え可能な態様としてもよい。

・測定装置１０を絶縁性の補助延長棒（図示略）の先端部に固定、若しくは着脱可能に取り付けて測定を行うようにしてもよい。この場合、測定対象の電力機器１が高所や大きく離間した位置、また高電圧箇所にある場合等の部分放電の測定を容易に実施することができる。尚、補助延長棒を使用する場合、測定作業者から電力機器までの距離が遠くなるが、レーザポインタを用いて測定対象の電力機器にレーザ光を照射させるようにすることで、レーザ光の電力機器への照射を手がかりとして測定装置の適正位置への補助延長棒の操作が容易となる。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）請求項２に記載の部分放電測定装置において、
前記金属板の保持手段は、マグネットを用いて構成されたことを特徴とする部分放電測定装置。

このようにすれば、金属板の着脱が容易となる。
（ロ）請求項１，２，上記（イ）のいずれか１項に記載の部分放電測定装置において、
補助延長棒の先端部に取り付け可能に構成され、測定作業者から離れた位置にある前記電力機器の測定を可能としたことを特徴とする部分放電測定装置。

このようにすれば、測定装置を補助延長棒の先端部に取り付けることで、測定作業者から離れた位置にある電力機器の測定が容易に実施できる。
（ハ）請求項３に記載の部分放電測定方法において、
収納容器を用いない構成の前記電力機器が測定対象とされることを特徴とする部分放電測定方法。

このようにすれば、収納容器を用いない構成の電力機器の部分放電測定を適切に実施できる。

１…電力機器（電力機器本体部）、２…電荷消失源（部分放電箇所）、１０…部分放電測定装置、２３…センサ電極、２４…保持マグネット（保持手段）、２５…金属板、２５ａ…対向面（面）、Ｃ１，Ｃ２…浮遊静電容量、ｑ…電荷。

Claims

電力機器の本体部で発生する部分放電をその本体部から離れた位置から測定する部分放電測定装置であって、
一対のセンサ電極と各センサ電極に跨って共に接触する金属板とを備え、測定時には前記金属板の反電極側の面を測定対象の前記電力機器の本体部に向け、前記電力機器の本体部に生じた場合の部分放電箇所と前記金属板とを浮遊静電容量にて結合し、部分放電による電荷消失に伴うその浮遊静電容量を介しての前記金属板上任意点間に生じる電位差を前記一対のセンサ電極にて測定するように構成されたことを特徴とする部分放電測定装置。
請求項１に記載の部分放電測定装置において、
前記金属板は、保持手段にて着脱可能に保持されることを特徴とする部分放電測定装置。
電力機器の本体部で発生する部分放電をその本体部から離れた位置から測定する部分放電測定方法であって、
一対のセンサ電極と各センサ電極に跨って共に接触する金属板を用い、測定時には前記金属板の反電極側の面を測定対象の前記電力機器の本体部に向け、前記電力機器の本体部に生じた場合の部分放電箇所と前記金属板とを浮遊静電容量にて結合し、部分放電による電荷消失に伴うその浮遊静電容量を介しての前記金属板上任意点間に生じる電位差を前記一対のセンサ電極にて測定することを特徴とする部分放電測定方法。