JP2016014611A - 部分放電位置標定方法および部分放電位置標定装置 - Google Patents

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真 前田
Makoto Maeda
真 前田
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Abstract

【課題】電力用機器における部分放電の発生位置を精度良く標定することができる部分放電位置標定方法および部分放電位置標定装置を提供するものである。【解決手段】実施形態の部分放電位置標定方法は、絶縁媒体が充填された電力機器のタンクの外周面に設けられるフランジあるいは配管の近傍に配置される3つ以上のセンサが、前記タンク内で発生した部分放電に起因する電磁波を検出するステップと、前記センサのそれぞれに接続され、各々の電気長が略同一である複数のケーブルが、前記センサで検出された前記電磁波の信号を伝送するステップと、前記複数のケーブルに接続される測定部が、前記信号の到達時間の差に基づき前記部分放電の発生位置を標定するステップとを有する。【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、部分放電位置標定方法および部分放電位置標定装置に関する。
変圧器などの電力用機器において内部部分放電が検出された場合、その部分放電の発生
位置を速やかに標定することは、工場試験や現地点検補修において極めて重要である。
従来のAE(Acoustic Emission)センサを用いた音響法による位置
標定は、電力用機器のタンクに例えば3個以上のAEセンサを設置し、部分放電により発
生した音波(数十kHz〜数MHz)の直達波の到達時間で評価を行っている。
特開2007−292700号公報
しかし、AEセンサで検出される音響信号は、最短距離のタンク壁面に到達し、タンク
壁面を伝播する先駆波も含むため、放電箇所の位置を標定するために必要な直達波の到達
時間を評価することが困難である。
特に絶縁媒体としてSF6ガスを用いたガス絶縁変圧器においては、SF6ガス中の音
速が約145m/sであるのに対して、鉄製のタンク中の音速が約5000m/sである
ため、位置標定が困難となる場合がある。
また、微小な部分放電においてはAEセンサで検出できる強度の音響波が発生せず、位
置標定が困難となる場合もある。
そこで、本発明の実施形態はこれらの課題を解決するために、電力用機器における部分
放電の発生位置を精度良く標定することができる部分放電位置標定方法および部分放電位
置標定装置を提供するものである。
上記課題を達成するために、部分放電位置標定方法は、絶縁媒体が充填された電力機器
のタンクの外周面に設けられるフランジあるいは配管の近傍に配置される3つ以上のセン
サが、前記タンク内で発生した部分放電に起因する電磁波を検出するステップと、前記セ
ンサのそれぞれに接続され、各々の電気長が略同一である複数のケーブルが、前記センサ
で検出された前記電磁波の信号を伝送するステップと、前記複数のケーブルに接続される
測定部が、前記信号の到達時間の差に基づき前記部分放電の発生位置を標定するステップ
とを有する。
第1の実施形態に係る部分放電位置標定方法を実現する部分放電位置標定装置と電力機器の構成を示す構成図。 第1の実施形態に係る部分放電位置標定方法を実現する部分放電位置標定装置の動作を示すフローチャート。 第2の実施形態に係る部分放電位置標定方法を実現する部分放電位置標定装置と電力機器の構成を示す構成図。 第3の実施形態に係る部分放電位置標定方法を実現する部分放電位置標定装置と電力機器の構成を示す構成図。 第4の実施形態に係る部分放電位置標定方法を適用する電力機器の構成を示す(a)構成図、(b)フランジのA矢視図。 第5の実施形態に係る部分放電位置標定方法を実現する部分放電位置標定装置の構成を示す構成図。
以下、実施形態について図面を用いて説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る部分放電位置標定方法を実現する部分放電位置標定装置
と電力機器の構成を示す構成図である。
電力用機器1は、タンク2内にSF6ガスあるいは油といった絶縁媒体が充填されてお
り、例えば変圧器が挙げられる。タンク2の外周面には、図示しない開口部が設けられ、
その開口部のそれぞれにフランジ3あるいは配管4が接続される。具体的には、フランジ
3はフランジ座5を介してタンク2と接続され、配管4は配管座6を介して接続される。
フランジ3としては、例えばマンホールフランジやブッシングフランジが挙げられ、配
管4としては、例えば絶縁媒体をタンク2内に充填するためのバルブ配管が挙げられる。
部分放電位置標定装置10は、センサ11、ケーブル12、測定部13を有する。
センサ11は、タンク2内で発生した部分放電に起因する電磁波を検出する手段であり
、フランジ3や配管4の近傍に配置される。具体的には、例えば面電流センサが挙げられ
る。このセンサ11は異なる箇所に少なくとも3つ配置される。
ケーブル12は、センサ11で検出された電磁波の信号を伝送する手段であり、一端が
それぞれのセンサ11に接続され、他端が測定部13に接続される。なお、複数あるケー
ブル12は電気長が略同一(同一を含む)である。
測定部13は、ケーブル12によって伝送された電磁波の信号を取得し、取得した信号
の到達時間の差に基づき部分放電の発生位置を標定する手段である。
次に本実施形態の部分放電位置標定方法について図2を用いて説明する。図2は、第1
の実施形態に係る部分放電位置標定方法を実現する部分放電位置標定装置の動作を示すフ
ローチャートである。
タンク2内で部分放電が発生した場合に、それぞれのセンサ11は、部分放電に起因す
る電磁波を検出する(S101)。
ケーブル12は、それぞれのセンサ11で検出された電磁波の信号を伝送する(S10
2)。
測定部13は、ケーブル12によって伝送された電磁波の信号を取得し、取得した信号
の到達時間の差に基づき部分放電の発生位置を標定する(S103)。
以上説明した第1の実施形態によれば、タンク2内で部分放電が発生した場合、部分放
電により放射された電磁波は金属製のタンク2を透過せず、図示しない開口部を通過して
フランジ3とフランジ座5の接合部、あるいは配管4と配管座6の接合部から外部に漏出
する。
センサ11がフランジ3や配管4の近傍に配置されことにより、フランジ3とフランジ
座5の接合部、あるいは配管4と配管座6の接合部から外部に漏出した電磁波を検出する
ことができ、測定部13が、その電磁波の信号の到達時間の差に基づいて部分放電の発生
位置を標定することが可能となる。
特に、フランジ3とフランジ座5の接合部、あるいは配管4と配管座6の接合部にセン
サ11を配置することで、フランジ3とフランジ座5の接合部、あるいは配管4と配管座
6の接合部から外部に漏出した電磁波をより確実に検出することができ、精度良く部分放
電の発生位置を標定することができる。
また、複数のケーブル12の電気長を略同一(同一を含む)とすることで、測定部13
が部分放電の発生位置を標定する際にケーブル12長による誤差の影響を抑えることがで
き、精度の良い部分放電の発生位置標定が可能となる。
(第2の実施形態)
第2の実施形態の構成について、図面を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同一
部分は同一符号で示し、説明は省略する。
図3は、第2の実施形態に係る部分放電位置標定方法を実現する部分放電位置標定装置
と電力機器の構成を示す構成図である。
この第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、スペーサー20を有する点である
スペーサー20は、フランジ3とフランジ座5の間、あるいは配管4と配管座6の間に
配置される。図3では、スペーサー20がフランジ3とフランジ座5の間に配置される例
を示している。
スペーサー20は、タンク2内に充填された絶縁媒体と略同一(同一を含む)の誘電率
を有しており、センサ11は、スペーサー20に取り付けられる。
以上説明した第2の実施形態によれば、タンク2内で部分放電が発生した場合、部分放
電により放射された電磁波は金属製のタンク2を透過せず、図示しない開口部を通過して
フランジ3とフランジ座5の間、あるいは配管4と配管座6の間に配置されたスペーサー
20を透過する。センサ11がスペーサー20に取り付けられることにより、スペーサー
20を透過した電磁波を確実に検出することが可能となる。
部分放電に起因する電磁波は、絶縁媒体中とスペーサー20中を透過することになるが
、スペーサー20が、タンク2内に充填された絶縁媒体と略同一(同一を含む)の誘電率
を有しているため、到達時間への影響を抑えることができ、センサ11による電磁波の検
出感度を高めることが可能となる。
また、センサ11として面電流センサを用い、センサ11とスペーサー20のセンサ1
1取付け部との間に金属薄膜を挟んでもよく、そのように構成することで、部分放電電磁
波由来の高周波面電流が検出され、部分放電の発生位置の標定が可能となる。
(第3の実施形態)
第3の実施形態の構成について、図面を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同一
部分は同一符号で示し、説明は省略する。
図4は、第3の実施形態に係る部分放電位置標定方法を実現する部分放電位置標定装置
と電力機器の構成を示す構成図である。
この第3の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、フランジ3あるいは配管4が、タ
ンク2内に充填された絶縁媒体と略同一(同一を含む)の誘電率を有する絶縁材料により
構成される点である。
センサ11は、フランジ3あるいは配管4に取り付けられる。また、フランジ3あるい
は配管4により、タンク2内の気密性は保たれている。
以上説明した第3の実施形態によれば、タンク2内で部分放電が発生した場合、部分放
電により放射された電磁波は金属製のタンク2を透過せず、図示しない開口部を通過して
絶縁物製のフランジ3、あるいは絶縁物製の配管4を透過する。センサ11がフランジ3
、あるいは配管4に取り付けられることにより、フランジ3、あるいは配管4を透過した
電磁波を確実に検出することが可能となる。
部分放電に起因する電磁波は、絶縁媒体中と絶縁物製のフランジ3中、あるいは絶縁物
製の配管4中を透過することになるが、絶縁物製のフランジ3、あるいは絶縁物製の配管
4が、タンク2内に充填された絶縁媒体と略同一(同一を含む)の誘電率を有しているた
め、到達時間への影響を抑えることができ、センサ11による電磁波の検出感度を高める
ことが可能となる。
また、センサ11として面電流センサを用い、センサ11とフランジ3あるいは配管4
のセンサ11取付け部との間に金属薄膜を挟んでもよく、そのように構成することで、部
分放電電磁波由来の高周波面電流が検出され、部分放電の発生位置の標定が可能となる。
(第4の実施形態)
第4の実施形態の構成について、図面を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同一
部分は同一符号で示し、説明は省略する。
図5は、第4の実施形態に係る部分放電位置標定方法を適用する電力機器の構成を示す
(a)構成図、(b)フランジのA矢視図である。
この第4の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、フランジ3にある。
フランジ3の内部には、タンク2内の気密性を保持する絶縁物製のガスケット30(絶
縁部)が配置され、ガスケット30は、フランジ3に設けられた加工穴31からフランジ
3外部に露出している。
以上説明した第4の実施形態によれば、タンク2内で部分放電が発生した場合、部分放
電により放射された電磁波は金属製のタンク2を透過せず、図示しない開口部を通過して
ガスケット30を透過する。
センサ11が、フランジ3の外部に露出したガスケット30に取り付けられることによ
り、ガスケット30を透過した電磁波を確実に検出することが可能となる。
(第5の実施形態)
第5の実施形態の構成について、図面を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同一
部分は同一符号で示し、説明は省略する。
図6は、第5の実施形態に係る部分放電位置標定方法を実現する部分放電位置標定装置
の構成を示す構成図である。
この第5の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、シールド40を有する点にある。
シールド40は金属製であり、センサ11を覆うように配置される。
以上説明した第5の実施形態によれば、センサ11がシールド40により覆われている
ため、外部気中コロナ等による外来ノイズを遮断することができ、センサ11による検出
感度を高めることができる。
本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示
したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、そ
の他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々
の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲
や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれ
る。
1…電力用機器
2…タンク
3…フランジ
4…配管
5…フランジ座
6…配管座
10…部分放電位置標定装置
11…センサ
12…ケーブル
13…測定部
20…スペーサー
30…ガスケット
31…加工穴
40…シールド

Claims (7)

  1. 絶縁媒体が充填された電力機器のタンクの外周面に設けられるフランジあるいは配管の
    近傍に配置される3つ以上のセンサが、前記タンク内で発生した部分放電に起因する電磁
    波を検出するステップと、
    前記センサのそれぞれに接続され、各々の電気長が略同一である複数のケーブルが、前
    記センサで検出された前記電磁波の信号を伝送するステップと、
    前記複数のケーブルに接続される測定部が、前記信号の到達時間の差に基づき前記部分
    放電の発生位置を標定するステップと
    を有する部分放電位置標定方法。
  2. 前記センサは、前記フランジを前記タンクと接続するフランジ座と前記フランジとの接
    合部、あるいは前記配管を前記タンクと接続する配管座と前記配管との接合部に配置され
    る請求項1に記載の部分放電位置標定方法。
  3. 前記センサは、前記フランジを前記タンクと接続するフランジ座と前記フランジとの間
    、あるいは前記配管を前記タンクと接続する配管座と前記配管との間に配置され、前記絶
    縁媒体の誘電率と略同一の誘電率を有するスペーサーに取り付けられる請求項1に記載の
    部分放電位置標定方法。
  4. 前記センサは、前記絶縁媒体の誘電率と略同一の誘電率を有する絶縁材料により構成さ
    れた前記フランジ、あるいは前記絶縁媒体の誘電率と略同一の誘電率を有する絶縁材料に
    より構成された前記配管に取り付けられる請求項1に記載の部分放電位置標定方法。
  5. 前記センサは、前記フランジの内部に設けられ、前記フランジの外部に露出する絶縁部に
    取り付けられる請求項1に記載の部分放電位置標定方法。
  6. 前記センサは、前記タンク外部のノイズを遮断するシールドに覆われる請求項1乃至請
    求項5のいずれか1項に記載の部分放電位置標定方法。
  7. 絶縁媒体が充填された電力機器のタンクの外周面に設けられるフランジあるいは配管の
    近傍に配置され、前記タンク内で発生した部分放電に起因する電磁波を検出する3つ以上
    のセンサと、
    前記センサのそれぞれに接続され、各々の電気長が略同一であり、前記センサで検出さ
    れた前記電磁波の信号を伝送する複数のケーブルと、
    前記複数のケーブルに接続され、前記信号の到達時間の差に基づき前記部分放電の発生
    位置を標定する測定部と
    を有する部分放電位置標定装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105807181A (zh) * 2016-03-07 2016-07-27 南方电网科学研究院有限责任公司 放电源自动定位方法和装置
CN106772044A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 一种发电机绕组线圈劣化点诊断系统
JP2018136316A (ja) * 2017-02-21 2018-08-30 日新電機株式会社 検出装置及び検出方法、並びに、それを用いた電圧電流検出装置

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