JP2015169470A

JP2015169470A - 部分放電測定装置用模擬試料、および部分放電測定装置の検査方法

Info

Publication number: JP2015169470A
Application number: JP2014042908A
Authority: JP
Inventors: 竜也浅木; Tatsuya Asaki; 拓也富澤; Takuya Tomizawa
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2015-09-28

Abstract

【課題】動作させるための電源を必要とすることなく、しかも高い耐久性を有し得る部分放電測定装置用模擬試料を提供する。【解決手段】所定の電圧が印加されたときに、アレスタの放電によって部分放電を模擬するために、部分放電測定装置用模擬試料３００は、直列に接続された第１のコンデンサ３０３、および第２のコンデンサ３０４と、第２のコンデンサ３０４に並列に接続されたアレスタ３０５とを備える。絶縁不良の程度差や劣化の進展による測定値のばらつきや変化が生じにくく、放電開始電圧、放電電荷量に関しておおよそ安定した測定値を得ることが可能になる。【選択図】図１

Description

本発明は、部分放電測定装置の動作確認等に用いることができる部分放電測定装置用模擬試料に関するものである。

部分放電測定装置は、１対の電極間に高電圧を印加したときに、電極間の絶縁物中のボイド等で発生する放電を検出するもので、その動作を確認するためには、実際に部分放電を起こさせて、その部分放電の開始電圧や終了電圧、放電電荷量などを観察する必要がある。しかし、部分放電はランダムに発生するものである上、被試験物自体は部分放電を繰り返すと劣化するため、一定の放電開始電圧や放電電荷量で部分放電させることは困難である。

そこで、直列接続した２つのコンデンサの一方の両端にスイッチを並列接続し、上記一方のコンデンサの両端の電圧が基準電圧よりも高くなったことを比較器で検出して、上記スイッチを閉じてパルス信号を発生させることにより、部分放電を模擬する回路が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−２０７５３６号公報

しかしながら、上記のような比較器は、動作させるために、部分放電測定装置とは別個の低電圧の電源を必要とする上、高電圧にさらされると破損したり劣化したりしやすいデリケートな部品であるため、耐久性が低いという問題点を有していた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、動作させるための電源を必要とすることなく、しかも高い耐久性を有し得る部分放電測定装置用模擬試料を得ることにある。

第１の発明は、部分放電測定装置用模擬試料であって、
直列に接続された第１のコンデンサ、および第２のコンデンサと、
第２のコンデンサに並列に接続されたアレスタと、
を備えたことを特徴とする。

これにより、所定の電圧が印加されたときに、アレスタの放電によって部分放電が模擬されるので、実際の部分放電のように絶縁不良の程度差や劣化の進展による測定値のばらつきや変化が生じにくく、放電開始電圧、放電電荷量に関しておおよそ安定した測定値を得ることが可能になる。

第２の発明は、
第１の発明の部分放電測定装置用模擬試料であって、
上記第１のコンデンサは、複数の単位コンデンサが直列、および／または並列に接続されて構成されていることを特徴とする。

これにより、個々のコンデンサに必要とされる定格電圧を低く抑えたり、部分放電を模擬させる印可電圧の設定を柔軟に設定したりすることが容易にできる。

本発明では、動作させるための電源を必要とすることなく、しかも高い耐久性を有し得る部分放電測定装置用模擬試料を得ることができる。

模擬試料の具体的構成を示す回路図である。模擬試料が用いられる部分放電測定装置の例を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の実施形態の部分放電測定装置用模擬試料３００は、例えば、図１に示すように、２つのワニ口クリップ３０１・３０２の間に、第１のコンデンサ３０３と、１０００ｐＦの第２のコンデンサ３０４とが直列に接続されている。上記第１のコンデンサ３０３は、それぞれ１００ｐＦで定格電圧がＡＣ１０ｋＶの３つの第１の単位コンデンサ３０３ａ〜３０３ｃが直列に接続されて構成されている。また、上記第２のコンデンサ３０４には、並列に、９０Ｖで放電するアレスタ３０５が並列に接続されている。

上記部分放電測定装置用模擬試料３００は、例えば図２に示すような部分放電測定装置１００の動作確認に用いられる。上記部分放電測定装置１００は、例えばＡＣ５ｋＶの試験電圧を発生するもので、ブロッキングコイル１０２を介して、接続端子１０５に接続されている。接続端子１０５の電圧の変化は、カップリングコンデンサ１０３を介し測定器１０４によって測定される。供試体２０１は、上記接続端子１０５と、接地された１０６との間に接続されて、部分放電試験が行われる。

上記部分放電測定装置用模擬試料３００を用いた部分放電測定装置１００の動作確認検査は、例えば次のようにして行われる。

まず、部分放電測定装置１００の接続端子１０５・１０６に、上記供試体２０１に代えて、それぞれ部分放電測定装置用模擬試料３００のワニ口クリップ３０１・３０２を接続する。

次に、試験電圧発生器１０１が発生する電圧（Ｅ）を例えば５ｋＶまで徐々に昇圧させる（なお、第１の単位コンデンサ３０３ａ〜３０３ｃの定格電圧はＡＣ１０ｋＶなので、５ｋＶまで昇圧されても問題は生じない。）。このとき、第１の単位コンデンサ３０３ａ〜３０３ｃの合成容量を（Ｃｈ）、第２のコンデンサ３０４の容量を（Ｃｌ）とすると、アレスタ３０５の両端に印加される電圧（Ｅａｒ）は、
Ｅａｒ＝Ｃｈ×Ｅ／（Ｃｈ＋Ｃｌ）
で表される。この電圧（Ｅａｒ）が９０Ｖになると、アレスタ３０５が短絡状態になって、第２のコンデンサ３０４に蓄積された電荷が放電される（なお、第２のコンデンサ３０４には、Ｅａｒの電圧が加わるのみで、かつ並列に接続しているアレスタが９０Ｖで放電するため、定格電圧の低いものが使用できる。）。すなわち、ワニ口クリップ３０１・３０２の間全体ではなく、第２のコンデンサ３０４の部分だけで絶縁破壊したのと同じ電荷の移動状態、すなわち部分放電が模擬的に生じたことになる。このときに試験電圧発生器１０１が発生する電圧（Ｅ）は、例えばＬＣＲメータで測定したＣｈ、Ｃｌの実測値（１ｋＨｚ）を
Ｃｈ＝３２．１ｐＦ
Ｃｌ＝１０２８ｐＦ
とすると、上記式より、
Ｅ＝Ｅａｒ×（Ｃｈ＋Ｃｌ）／Ｃｈ＝９０×１０６０．１／３２．１＝２９７２Ｖ
となる。なお、この値はピーク値なので、部分放電測定装置１００で実行電圧（Ｖｒｍｓ）が計測される場合には、２９７２／√２＝２１０２Ｖが計測されることになる。このような電圧が、部分放電測定装置１００で部分放電開始電圧として検出されていれば、部分放電測定装置１００が適切に動作していることを確認することができる。また、例えば、１、２回の予備動作試験の後、３〜５回程度繰り返して計測することにより、再現性を確認することもできる。

上記のように、実際の絶縁不良による部分放電を計測するのではなく、部分放電を模擬したアレスタ３０５の放電を計測するので、絶縁不良の程度差や劣化の進展による測定値のばらつきや変化が生じにくく、放電開始電圧、放電電荷量に関しておおよそ安定した測定値を得ることが可能になる。また、部分放電測定装置用模擬試料のために特に電源を設けたりする必要もない。

なお、第１のコンデンサの容量は、上記のように直列に接続された３つの第１の単位コンデンサ３０３ａ〜３０３ｃなどによって固定的に設定されるのに限らず、例えば１つまたは２つの第１の単位コンデンサ３０３ａ〜３０３ｃを短絡させたり、各コンデンサの接続点を選択的に部分放電測定装置１００に接続し得るようにしたりして、部分放電を模擬させようとする印可電圧を変更し得るようにしてもよい。

また、第１のコンデンサ３０３、および第２のコンデンサ３０４の容量や定格電圧は、上記に限らず、部分放電を模擬させようとする印可電圧や、最高試験電圧、入手し得るコンデンサの容量系列等に応じて種々設定すればよい。

例えば、最高試験電圧が３３００Ｖ、部分放電を模擬させる印可電圧を２８００Ｖｒｍｓ、第１のコンデンサの容量（Ｃｈ）を１０ｐＦ程度に設定するとすると、第１のコンデンサとしては、容量が１０ｐＦ、定格電圧が２ｋＶのセラミックコンデンサを２個直列に接続して５ｐＦとし、第２のコンデンサの容量（Ｃｌ）は、
９０／√２＝５×２８００／（５＋Ｃｌ）
より、Ｃｌ≒２１５ｐＦとなるので、例えば、２２０ｐＦ、５０Ｖのセラミックコンデンサを２個直列に接続したもの（合成容量１１０ｐＦ）と、３３０ｐＦ、５０Ｖのセラミックコンデンサ２個および２２０ｐＦ、５０Ｖのセラミックコンデンサ１個を直列に接続したもの（合成容量９５ｐＦ）とを並列に接続してＣｌ＝２０５ｐＦとしたものを用いることなどができる。このように設定したコンデンサのＬＣＲメータによる実測値（１ｋＨｚ）がＣｈ＝５．１ｐＦ、Ｃｌ＝２０７ｐＦだとすると、計算上、部分放電が模擬される印可電圧は、９０×（５．１＋２０７）／５．１／√２＝２６４６Ｖとなる。そこで、例えば試験を３回行って、それぞれ１００ｐＣでの放電開始電圧（ＣＳＶ）が、２．８０、２．７８、２．７７、放電消滅電圧（ＣＥＶ）が、２．５５、２．４６、２．４４と計測されたとすると、ほぼ再現性よく部分放電の計測が行われることを確認できる。

１００部分放電測定装置
１０１試験電圧発生器
１０２ブロッキングコイル
１０３カップリングコンデンサ
１０４測定器
１０５・１０６接続端子
２０１供試体
３００部分放電測定装置用模擬試料
３０１・３０２ワニ口クリップ
３０３第１のコンデンサ
３０３ａ〜３０３ｃ第１の単位コンデンサ
３０４第２のコンデンサ
３０５アレスタ

Claims

直列に接続された第１のコンデンサ、および第２のコンデンサと、
第２のコンデンサに並列に接続されたアレスタと、
を備えたことを特徴とする部分放電測定装置用模擬試料。
請求項１の部分放電測定装置用模擬試料であって、
上記第１のコンデンサは、複数の単位コンデンサが直列、および／または並列に接続されて構成されていることを特徴とする部分放電測定装置用模擬試料。
請求項１または請求項２の部分放電測定装置用模擬試料の両端を部分放電測定装置の被測定試料接続端子に接続し、
印可電圧を上記アレスタが短絡状態になる電圧よりも低い電圧から短絡状態になる電圧まで上昇させることを特徴とする部分放電測定装置の検査方法。