JP2022010761A - Method for determining insulation deterioration accompanied by electrical tree progress - Google Patents
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Abstract
Description
変圧器や高圧盤などの受変電設備においては、寿命を予知したり、事故を未然に防止することが大切である。このため、受変電設備で起こる設備の劣化や事故につながる前兆的現象に注目し、事前に対策を行う予測保全がこれまでに提案されている。受変電設備で起こるこのような前兆の一つとして、受変電設備内の絶縁機能が低下した場合に発生する部分放電がある。 In power receiving and transforming equipment such as transformers and high-voltage boards, it is important to predict the life and prevent accidents. For this reason, predictive maintenance has been proposed in which measures are taken in advance, paying attention to precursory phenomena that lead to equipment deterioration and accidents that occur in power receiving and transforming equipment. One of such precursors that occurs in power receiving / transforming equipment is partial discharge that occurs when the insulation function in the power receiving / transforming equipment deteriorates.
電力機器の絶縁体中にボイド等の欠陥が存在すると、部分放電が発生する。詳細には、欠陥における部分的な絶縁破壊に由来して、欠陥に印加される電圧が臨界電圧すなわち火花電圧を超えると、部分放電が発生する。この部分放電が繰り返されると最終的には絶縁体全体として絶縁破壊に至り、停電を初めとする送配電に支障を来す事態が発生するおそれがある。一方、この部分放電の検出のために送配電を停止するのは、極めて煩雑である。 If a defect such as a void is present in the insulator of an electric power device, a partial discharge occurs. Specifically, a partial discharge occurs when the voltage applied to the defect exceeds the critical voltage or spark voltage due to partial dielectric breakdown in the defect. If this partial discharge is repeated, the insulator will eventually break down as a whole, and there is a possibility that a power failure or other trouble may occur in power transmission and distribution. On the other hand, it is extremely complicated to stop power transmission and distribution for detecting this partial discharge.
そこで、送配電を停止することなく、すなわち活線状態で絶縁体の部分放電を検出するために、部分放電時に発生する超音波を検出することにより部分放電を検出する方法が提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。
Therefore, in order to detect the partial discharge of the insulator without stopping the power transmission and distribution, that is, in the live-line state, a method of detecting the partial discharge by detecting the ultrasonic wave generated at the time of the partial discharge has been proposed ( For example, see
ところで、変圧器などの電力機器においては、絶縁材料として絶縁油が利用されるものの他、エポキシ樹脂などの固体絶縁材料が利用されるものが存在する。このような固体絶縁材料を有する電力機器の場合、部分放電が生じている状態が継続すると、絶縁材料が樹枝状に侵食されて電気トリーが生じる。この結果、絶縁耐力が低下し、最終的に全路破壊に至る。 By the way, in electric power equipment such as transformers, there are those in which insulating oil is used as an insulating material and those in which a solid insulating material such as an epoxy resin is used. In the case of an electric power device having such a solid insulating material, if the state in which partial discharge occurs continues, the insulating material is eroded in a dendritic shape to generate an electric tree. As a result, the dielectric strength is reduced, and eventually the entire road is destroyed.
ひとたび電力機器に電気トリーが発生すると、この電気トリーが消滅することはなく、時間を掛けながら進展する。電気トリーが充分進展すると、電力機器は近い将来において全路破壊が生じる可能性がある。通電状態の下で電力機器に全路破壊が生じると、地絡に伴う停電事故が生じるため、全路破壊は回避すべき事象である。 Once an electric tree is generated in an electric power device, this electric tree does not disappear and progresses over time. If the electric tree is fully developed, electric power equipment may be destroyed in the near future. If all roads are destroyed in an energized state, a power outage accident due to a ground fault will occur, so all road destruction is an event that should be avoided.
一方で、電力機器に電気トリーが生じている場合であっても、その進展の程度によっては、電力機器の交換作業が緊急を要するものであるものと、そこまで緊急を要しないものが存在する。電力機器の交換作業は、停電作業を伴うものである上、作業には不可避的にコストが発生する。更に、電力機器の数は膨大であるため、全ての電力機器に対して交換作業を行うのはおよそ現実的ではない。このため、交換の必要性が極めて高い電力機器を優先的に交換するのが好ましい。しかし、現時点において、これらの電力機器に関して、交換の必要性の高低についての順位付けを行う方法は知られていない。 On the other hand, even when an electric tree is generated in an electric power device, depending on the degree of progress, there are some that require urgent replacement work of the electric power device and some that do not require such urgent work. .. The replacement work of electric power equipment involves a power outage work, and the work inevitably incurs costs. Furthermore, since the number of electric power devices is enormous, it is not practical to perform replacement work for all electric power devices. Therefore, it is preferable to preferentially replace the electric power equipment that needs to be replaced. However, at this time, there is no known method for ranking the need for replacement of these electric power devices.
本発明は、上記の課題に鑑み、電気トリーの進展の程度を考慮したエポキシモールド電力機器の絶縁劣化の判定方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a method for determining insulation deterioration of an epoxy molded electric power device in consideration of the degree of progress of an electric tree.
本発明は、エポキシモールド電力機器の電気トリー進展に伴う絶縁劣化の判定方法であって、
エポキシモールド電力機器から生じる部分放電に係る電気信号を検知して、印加電圧位相角φと放電電荷量qとの関係であるφ-q分布を得る工程(a)と、
前記工程(a)で得られた前記φ-q分布の結果から、前記放電電荷量qに係る分散値Varを算出する工程(b)と、
前記分散値Varが、少なくとも所定の閾値を超えている場合には、前記エポキシモールド電力機器内に電気トリーが進展していると判定する工程(c)とを有することを特徴とする。
The present invention is a method for determining insulation deterioration due to the progress of an electric tree in an epoxy molded electric power device.
The step (a) of detecting the electric signal related to the partial discharge generated from the epoxy mold power device and obtaining the φ−q distribution which is the relationship between the applied voltage phase angle φ and the discharge charge amount q.
From the result of the φ−q distribution obtained in the step (a), the step (b) of calculating the dispersion value Var related to the discharge charge amount q, and
When the dispersion value Var exceeds at least a predetermined threshold value, it is characterized by having a step (c) of determining that an electric tree is developing in the epoxy mold power device.
本発明者の鋭意研究によれば、エポキシモールド電力機器内で電気トリーが進展する程度に部分放電が進行すると、φ-q分布から得られる放電電荷量qの分散値が極めて上昇することを見出した。すなわち、上記方法によれば、φ-q分布から得られる放電電荷量qの分散値Varの値が、所定の閾値を上回っていることを確認することで、エポキシモールド電力機器の絶縁劣化の程度が充分に進展している可能性が高いと判断できる。 According to the diligent research of the present inventor, it has been found that when the partial discharge progresses to the extent that the electric tree progresses in the epoxy mold power device, the dispersion value of the discharge charge amount q obtained from the φ−q distribution increases extremely. rice field. That is, according to the above method, by confirming that the value of the dispersion value Var of the discharge charge amount q obtained from the φ−q distribution exceeds a predetermined threshold value, the degree of insulation deterioration of the epoxy molded power device is confirmed. It can be judged that there is a high possibility that
エポキシモールド電力機器の絶縁部は、通常閉塞されているため、かかる絶縁部に発生している電気トリーの進展の程度は、通常、目視によって判断することができない。このため、仮に部分放電が生じていることまでは検知できたとしても、当該エポキシモールド電力機器が、優先的に交換作業が必要である程度にまで劣化しているのか、交換作業の優先度を低下させてもよい程度の劣化具合なのかを、知ることができない。 Since the insulating portion of the epoxy molded power device is normally closed, the degree of development of the electric tree generated in the insulating portion cannot usually be visually determined. For this reason, even if it is possible to detect that a partial discharge has occurred, the priority of the replacement work may be lowered because the epoxy mold power equipment needs to be replaced preferentially and has deteriorated to some extent. It is not possible to know whether the degree of deterioration is such that it can be allowed to occur.
これに対し、上記の方法によれば、分散値Varが前記閾値を超える程度の値であることをもって、電気トリーの進展が検知できるため、エポキシモールド電力機器の劣化がある程度進行していることを認識できる。よって、この方法を用いることで、各現場のエポキシモールド電力機器の交換作業計画に役立てることができる。 On the other hand, according to the above method, when the dispersion value Var is a value exceeding the threshold value, the progress of the electric tree can be detected, so that the deterioration of the epoxy molded power device has progressed to some extent. Can be recognized. Therefore, by using this method, it can be useful for the replacement work plan of the epoxy mold power equipment at each site.
また、上記の方法は、部分放電に係る電気信号を検知して、かかる電気信号に基づいてφ-q分布を計測し、この結果から演算によって分散値を求めることで実行できる。このため、判定作業の際に停電を伴うことなく、また簡易な設備を現場に持参するのみで実行できる。 Further, the above method can be executed by detecting the electric signal related to the partial discharge, measuring the φ−q distribution based on the electric signal, and obtaining the dispersion value by calculation from this result. Therefore, the determination work can be performed without a power outage and by simply bringing simple equipment to the site.
具体的な一例として、前記工程(a)は、前記エポキシモールド電力機器の近傍にアンテナを設置する工程と、前記アンテナで電波信号を受信する工程とを含み、受信した前記電波信号の強度に基づいて前記φ―q分布を得る工程とすることができる。 As a specific example, the step (a) includes a step of installing an antenna in the vicinity of the epoxy mold power device and a step of receiving a radio wave signal by the antenna, and is based on the strength of the received radio wave signal. This can be a step of obtaining the φ−q distribution.
また、別の一例として、前記工程(a)は、前記エポキシモールド電力機器の接地線を流れる電流を電流センサで計測する工程を含み、計測された電流の強度に基づいて前記φ―q分布を得る工程とすることができる。電流センサとしては、例えば高周波CTを利用できる。 Further, as another example, the step (a) includes a step of measuring the current flowing through the ground wire of the epoxy mold power device with a current sensor, and the φ−q distribution is measured based on the intensity of the measured current. It can be a step to obtain. As the current sensor, for example, high frequency CT can be used.
前記所定の閾値としては、例えば150以上、250以下の所定値とすることができる。一例として、前記所定の閾値としては、200とすることができる。 The predetermined threshold value may be, for example, a predetermined value of 150 or more and 250 or less. As an example, the predetermined threshold value can be 200.
本発明者の鋭意研究により、分散値Varが200を超えると、電気トリーのトリー長が1.5mm程度進展していることが推定できる。利用される電力の値によって変化するが、エポキシモールド電力機器に絶縁部材として用いられるエポキシモールド樹脂の厚みは、概ね5mm~15mm程度である。所定の閾値を上記の値とすることで、電気トリーのトリー長がエポキシモールド樹脂の厚みの10%~30%程度以上に達していることが検知できるため、機器交換の必要性が高いことを事前に検知でき、全路破壊が生じる危険性を未然に防ぐことができる。 According to the diligent research of the present inventor, it can be estimated that when the dispersion value Var exceeds 200, the tree length of the electric tree is advanced by about 1.5 mm. Although it varies depending on the value of the electric power used, the thickness of the epoxy mold resin used as an insulating member in the epoxy mold electric power device is about 5 mm to 15 mm. By setting a predetermined threshold value to the above value, it can be detected that the tree length of the electric tree reaches about 10% to 30% or more of the thickness of the epoxy mold resin, so that it is highly necessary to replace the device. It can be detected in advance, and the risk of destruction of all roads can be prevented.
なお、各現場に設置されたエポキシモールド電力機器に対して部分放電が生じているか否かの検知を行うことができる場合には、部分放電が生じている電力機器に対してのみ、上記方法を実行するものとしても構わない。 If it is possible to detect whether or not partial discharge has occurred in the epoxy mold power equipment installed at each site, the above method should be applied only to the power equipment in which partial discharge has occurred. It does not matter if it is executed.
本発明によれば、交換の必要性が特に高いエポキシモールド電力機器を認定することができる。 According to the present invention, it is possible to certify an epoxy molded electric power device having a particularly high need for replacement.
本発明のエポキシモールド電力機器の電気トリー進展に伴う絶縁劣化の判定方法(以下、適宜「本判定方法」と略記する。)の実施形態につき、適宜図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。 An embodiment of a method for determining insulation deterioration due to the progress of an electric tree in an epoxy molded electric power device of the present invention (hereinafter, abbreviated as “this determination method” as appropriate) will be described with reference to the drawings as appropriate. In each drawing, the dimensional ratio in the drawing and the actual dimensional ratio do not always match.
図1は、本判定方法の実施形態の一例模式的に示す図面である。図1では、劣化診断の対象となるエポキシモールド電力機器が、キュービクル3内の変圧器5である場合が一例として示されている。
FIG. 1 is a drawing schematically showing an example of an embodiment of this determination method. FIG. 1 shows, as an example, a case where the epoxy mold power device to be diagnosed for deterioration is the
なお、エポキシモールド電力機器とは、絶縁体材料にエポキシモールド樹脂を含む絶縁性材料で構成された絶縁体を含む電力機器を指す。このような電力機器の一例としては、変圧器、開閉器、遮断器、ブッシングなどが挙げられる。 The epoxy mold power device refers to a power device containing an insulator made of an insulating material containing an epoxy mold resin in the insulator material. Examples of such electric power devices include transformers, switches, circuit breakers, bushings and the like.
図1に示す実施形態では、本判定方法を実行する際に、アンテナ11、放電計測器12、及びコンピュータ13が利用される。図1では、アンテナ11は、キュービクル3内の変圧器5の近傍に設置される場合が図示されている。アンテナ11と放電計測器12とは、ケーブル10によって接続されている。キュービクル3の開閉扉4を閉じた状態でも、開閉扉4の隙間を通じてケーブル10をキュービクル3の外側に這わせることができる。なお、開閉扉4に隙間が全く存在しない場合には、開閉扉4を完全に閉鎖せずに、ケーブル10を通すことができる程度に隙間を開けておけばよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
図2は、図1の構成を更に模式的に図示したブロック図である。放電計測器12は、波形分析部12a、位相分析部12b、及び表示部12cを有する。コンピュータ13は、演算処理部13a、情報出力部13b及び表示部13cを有する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of FIG. 1 more schematically. The
波形分析部12aは、アンテナ11で受信された電波信号から、所定の周波数帯の信号を抽出し、その強度を検出する演算手段である。エポキシモールド電力機器である変圧器5が部分放電を生じている場合には、数MHz帯~数十MHz帯(例えば、4MHz~40MHz)の電波信号を発することが知られている。このため、波形分析部12aは、アンテナ11で受信された電波信号に含まれる、上記周波数帯の信号の強度を検知する機能を有している。
The
受信した電波信号から、当該電波信号に含まれる上記周波数帯の信号の強度を検知する方法については、公知の技術が利用できる。例えば、信号をスペクトル分析することで、上記周波数帯の信号の強度を抽出しても構わないし、上記周波数帯以外の信号を遮蔽するフィルタを介することで、上記周波数帯の信号のみを抽出した上でその強度を検知するものとしても構わない。 A known technique can be used as a method for detecting the strength of a signal in the above frequency band included in the radio wave signal from the received radio wave signal. For example, the intensity of the signal in the above frequency band may be extracted by spectrally analyzing the signal, or only the signal in the above frequency band may be extracted by passing through a filter that shields the signal other than the above frequency band. It may be used to detect the strength.
位相分析部12bは、アンテナ11で受信された電波信号の電圧波形を分析する演算手段である。具体的には、電波信号が示す電圧値の時間的な変化を認識し、位相分析を行う。詳細には、位相分析部12bは、波形分析部12aで分析された電波信号に含まれる上記数十MHz帯の信号の位相角φ毎の強度を検知する。
The
表示部12cは、波形分析部12aによる分析結果や、位相分析部12bによる分析結果を視認させるためのモニタである。ただし、放電計測器12が表示部12cを備えるか否かは任意である。
The
演算処理部13aは、位相分析部12bにおいて分析された、位相角φ毎の電波信号の強度に基づき、位相角φに応じた放電電荷量qを導出してφ-q分布(「q-φ分布」とも称される。)を算定する。更に、このφ-q分布の結果に基づき、放電電荷量qに係る分散値Varを算出する。
The
更に、演算処理部13aは、算出した分散値Varを所定の閾値と比較し、その比較結果に基づいて、測定対象機器(図1の例であればキュービクル3内の変圧器5)の劣化の程度を示す情報を作成する。情報出力部13b及び表示部13cは、演算処理部13aによる演算結果を出力するための手段である。例えば、情報出力部13bは、有線又は無線によって他のコンピュータ、スマートフォン、プリンタに対して、演算結果に関する情報を出力する。また、表示部13cは、モニタで構成され、演算結果に関する情報を表示する。なお、放電計測器12が表示部12cを備えている場合には、この情報が表示部12cに出力されるものとしても構わない。
Further, the
ここでいう演算結果としては、少なくとも測定対象機器(図1の例であればキュービクル3内の変圧器5)の劣化の程度を示す情報が含まれる。その他の情報としては、放電電荷量qに係る分散値Varが含まれても構わないし、φ-q分布に関する情報が含まれていても構わない。更には、分散値Varの値から推定された測定対象機器内で進行している電気トリーのトリー長の値が含まれていても構わない。
The calculation result referred to here includes at least information indicating the degree of deterioration of the device to be measured (in the example of FIG. 1, the
なお、放電計測器12が、演算処理部13aに相当する機能を有している場合には、本判定方法の実施に際してコンピュータ13を用いなくても構わない。
If the
以下、本判定方法を実行する際の手順の一例について説明する。 Hereinafter, an example of the procedure for executing this determination method will be described.
(ステップS1)
アンテナ11を、診断対象となるエポキシモールド電力機器(ここでは変圧器5)の近傍に配置する。変圧器5が劣化して部分放電が生じている場合、変圧器5から所定の電波信号が発信されるため、この電波信号を受信可能な位置にアンテナ11が配置される。具体的には、アンテナ11の配置位置は、変圧器5の外表面から3m以内の領域であるのが好ましく、2m以内の領域であるのがより好ましい。このとき、アンテナ11を磁石などによって固定するものとしても構わない。
(Step S1)
The
なお、図1に示すように、対象となる電力機器(変圧器5)が、キュービクル3のような筐体内に配置されている場合には、アンテナ11を筐体内に配置した上で、開閉扉4を閉じるのが好ましい。これにより、キュービクル3の外部に存在する環境電波の、アンテナ11による受信感度が低下するため、外乱による誤診断が抑制される。
As shown in FIG. 1, when the target electric power device (transformer 5) is arranged in a housing such as the
(ステップS2)
アンテナ11と放電計測器12をケーブル10で接続し、アンテナ11によって受信した電波信号を放電計測器12に出力する。放電計測器12は、コンピュータ13との間で情報の入出力が可能なように接続される。放電計測器12とコンピュータ13とは有線接続でも無線接続でも構わない。
(Step S2)
The
(ステップS3)
放電計測器12に設けられた波形分析部12aが、アンテナ11によって受信した電波信号のうち、数十MHz帯の信号を抽出する。その後、放電計測器12に設けられた位相分析部12bが、抽出された信号の位相角φ毎の強度を分析する。
(Step S3)
The
(ステップS4)
コンピュータ13に設けられた演算処理部13aが、位相分析部12bによって分析された、位相角φ毎の信号強度に基づき、位相角φに応じた放電電荷量qを導出してφ-q分布を算定する。以上のステップS1~S4が工程(a)に対応する。
(Step S4)
The
(ステップS5)
コンピュータ13に設けられた演算処理部13aが、φ-q分布の結果に基づいて、放電電荷量qに係る分散値Varを算出する。このステップS5が工程(b)に対応する。
(Step S5)
The
(ステップS6)
コンピュータ13に設けられた演算処理部13aが、分散値Varの値と閾値Thとを比較する。演算処理部13aは、分散値Varが閾値Thを超えている場合には測定対象機器に電気トリーが進展しており劣化が進行していると判定する。このステップS6が工程(c)に対応する。
(Step S6)
The
なお、図3に示すように、アンテナ11に替えて電流センサ11aを用い、接地線10aを流れる接地電流を測定するものとしても構わない。電流センサ11aとしては、高周波CTを利用することができる。この場合、図4に示すように、電流センサ11aで検出された接地電流に関する情報が、放電計測器12に出力される。放電計測器12に設けられた波形分析部12aが、電流センサ11aが検出した電流信のうち、数十MHz帯の信号を抽出する。以下は、上述した実施形態と共通である。
As shown in FIG. 3, a
[検証]
以下、放電電荷量qに係る分散値Varによって、測定対象機器内に発生している電気トリーのトリー長が推定できる点につき、実験結果に基づいて説明する。
[inspection]
Hereinafter, the point that the tree length of the electric tree generated in the device to be measured can be estimated from the dispersion value Var related to the discharge charge amount q will be described based on the experimental results.
(検証1)
図5Aは、実験系の構成を示す模式的な図面である。試験空間30内に載置された試験台31上に、板状のテストピース33を収容した容器32を設置した。なお、テストピース33において沿面放電が生じないよう、容器32内に絶縁油を充填した状態でテストピース33が容器32内に収容された。
(Verification 1)
FIG. 5A is a schematic drawing showing the configuration of the experimental system. A
容器32は、透明なアクリル製である。容器32の外側に設置されたマクロスコープ38(ライカ社製Z16APO、ズームレンジ0.57倍~9.2倍)によって容器32内のテストピース33が観察・撮影された。なお、テストピース33は、絶縁シート41上に設置された。
The
試験空間30には電源Vccが接続された変圧器37が設置された。テストピース33には、変圧器37を介して60Hzで14~17kVの高電圧が印加された。テストピース33には接地線33aが接続されており、この接地線33aを流れる電流が高周波CT39(PRODYN社製I-125-1 HF、120kHz~600MHz)によって検知された。
A
高周波CT39によって検知された電流信号は、部分放電アナライザ34(総研電気社製DAC-PD-9、40kHz~40MHz)によって検知される。部分放電アナライザ34によって検知された電流信号は、テストピース33と同一ノードに接続されたカップリングコンデンサ35及び、このカップリングコンデンサ35に接続された位相同期器36によって、位相が検出される。すなわち、部分放電アナライザ34、カップリングコンデンサ35及び位相同期器36によって、放電計測器12が模擬されている。
The current signal detected by the high frequency CT39 is detected by the partial discharge analyzer 34 (DAC-PD-9 manufactured by Soken Electric Co., Ltd., 40 kHz to 40 MHz). The phase of the current signal detected by the
図5Bは、部分放電を発生させるためのテストピース33の構成を示す模式的な図面である。エポキシ樹脂(ビスフェノールA型、充填剤無し)の小片51に針電極53を介して14~17kVの交流電圧が印加されたものが、テストピース33として利用された。なお、針電極53の先端には0.5mm程度の空隙(ボイド)が設けられ、小片51の接地側には導電性ペースト54を介してアルミニウム電極が配置され、テストピース33に対して平面方向に均一に電圧が印加されるように構成されている。テストピース33は、縦×横×奥行きが、30mm×20mm×5mmの寸法のものが用いられた。また、針電極53の先端からテストピース33の接地側の面(底面)までの距離は約3mmとされた。
FIG. 5B is a schematic drawing showing the configuration of the
図6A~図8Bは、上述した実験系を用いて行われた実験結果を示す写真及びグラフである。テストピース33に対して高電圧を印加し続けて意図的に部分放電を発生させ、テストピース33の経時的な変化の様子をマクロスコープ38によって撮影した。図6A、図7A、及び図8Aは、いずれもマクロスコープ38による撮影画像である。図6A、図7A、図8Aの順に時間が経過しており、この順に部分放電が進行している状況が模擬されている。詳細には、図6Aの状態が、実験開始直後の状態に対応し、図7Aの状態が、実験開始から15分経過後の状態に対応し、図8Aの状態が、実験開始から70分経過後の状態に対応する。
6A-8B are photographs and graphs showing the results of experiments performed using the above-mentioned experimental system. A high voltage was continuously applied to the
なお、この実験系では、テストピース33内において部分放電が高速で進展するように設定されているが、実際の対象機器(変圧器5)では、極めてゆっくりと部分放電が進展する。実際の変圧器5において、図6A、図7A、図8Aに示すように電気トリーが進展するには、数年~数十年の時間を要するのが一般的である。
In this experimental system, the partial discharge is set to progress at a high speed in the
図6B、図7B、及び図8Bは、それぞれ、図6A、図7A、及び図8Aの写真が撮像された時点において、部分放電アナライザ34で検知された電流信号に基づくφ-q分布を示すグラフである。
6B, 7B, and 8B are graphs showing the φ−q distribution based on the current signal detected by the
図6A、図7A、及び図8Aによれば、部分放電の発生が継続するに伴い、電気トリーが成長していることが確認される。図6Aの状態(以下、「状態M1」という。)では電気トリーがまだ発生していない。図7Aの状態(以下、「状態M2」という。)では、電気トリーが少し確認される(図中のTr2)。図8Aの状態(以下、「状態M3」という。)では、電気トリーの成長がかなり進展していることが確認される(図中のTr3)。 According to FIGS. 6A, 7A, and 8A, it is confirmed that the electric tree is growing as the generation of the partial discharge continues. In the state of FIG. 6A (hereinafter referred to as “state M1”), the electric tree has not yet been generated. In the state of FIG. 7A (hereinafter referred to as “state M2”), the electric tree is slightly confirmed (Tr2 in the figure). In the state of FIG. 8A (hereinafter referred to as “state M3”), it is confirmed that the growth of the electric tree is considerably progressing (Tr3 in the figure).
そして、図6B、図7B及び図8Bによれば、電気トリーの成長に伴い、位相角φに応じた放電電荷量qの値にバラツキが発生していることが分かる。 Then, according to FIGS. 6B, 7B and 8B, it can be seen that the value of the discharge charge amount q according to the phase angle φ varies with the growth of the electric tree.
下記表1は、φ-q分布の結果から放電電荷量qに係る分散値Varを算出し、トリー長との対応関係を表にしたものである。図9は、表1をグラフ化したものである。なお、表1及び図9内に記載された符号M1,M2,M3は、それぞれ、上述した状態M1、状態M2、状態M3に対応する。 Table 1 below shows the correspondence relationship with the tree length by calculating the dispersion value Var related to the discharge charge amount q from the result of the φ−q distribution. FIG. 9 is a graph of Table 1. The reference numerals M1, M2, and M3 shown in Table 1 and FIG. 9 correspond to the above-mentioned states M1, state M2, and state M3, respectively.
表1及び図9によれば、電気トリーのトリー長が成長するに伴い、放電電荷量qに係る分散値Varの値が大きくなっていることが分かる。特に、図6A、図7A、及び図8Aの撮像画像に鑑みると、分散値Varが200を超えると部分放電が進展して電気トリーが成長し始めていることが分かる。上述したように、針電極53の先端からテストピース33の底面までの距離(電圧印加方向に係る厚み)が約3mmとされているため、分散値Varが200を超えると、トリー長がほぼ厚みの約50%程度に達すると推定される。
また、分散値Varが1000に達すると、電気トリーのトリー長がテストピース33の厚みの80%を超える長さに達する程度に電気トリーが進展しており、全路破壊に近い状態であることが分かる。
According to Table 1 and FIG. 9, it can be seen that the value of the dispersion value Var related to the discharge charge amount q increases as the tree length of the electric tree grows. In particular, in view of the captured images of FIGS. 6A, 7A, and 8A, it can be seen that when the dispersion value Var exceeds 200, partial discharge progresses and the electric tree begins to grow. As described above, since the distance (thickness related to the voltage application direction) from the tip of the
Further, when the dispersion value Var reaches 1000, the electric tree has advanced to the extent that the tree length of the electric tree reaches a length exceeding 80% of the thickness of the
テストピース33に電気トリーが発生すると、電気トリーの先端部から部分放電が生じやすくなる。一方で、電気トリーの先端以外の根元箇所や途中の箇所からも部分放電が生じる。この結果、高電圧側と接地側との間の距離に変化が生じ、放電の強度にバラツキが生じるものと推察される。この結果、φ-q分布にバラツキが生じ、分散値が高まりを示す。
When an electric tree is generated in the
更に、電気トリーが進展すると、φ-q分布上に顕著な外れ値が確認される(図8B内の符号A1領域)。これは、絶縁破壊に至る手前の段階で微細な電気トリーが接地側に到達したことで、極めて大きな放電が生じたことによるものと考えられる。なお、電気トリーの一部の先端が接地側に到達しても、直ちに絶縁破壊には至らない。つまり、図8Bの状態では、絶縁破壊に達する手前の段階で踏みとどまっている状態であると考えられる。 Further, as the electric tree progresses, a remarkable outlier is confirmed on the φ−q distribution (reference numeral A1 region in FIG. 8B). It is probable that this is because a minute electric tree reached the ground side before the dielectric breakdown, resulting in an extremely large discharge. Even if the tip of a part of the electric tree reaches the ground side, dielectric breakdown does not occur immediately. That is, in the state of FIG. 8B, it is considered that the state is stopped before reaching the dielectric breakdown.
このように、電気トリーがかなり進展すると、極めて大きな放電が生じることから、分散値Varの値が顕著に大きくなることが分かる。 As described above, when the electric tree progresses considerably, an extremely large discharge occurs, so that it can be seen that the value of the dispersion value Var becomes remarkably large.
分散値Varは、あくまで位相角φに応じた放電電荷量qの分布状態である「φ-q分布」における、放電電荷量qのバラツキの程度を示す値である。現場の変圧器5に対して印加される電圧の高低や、現場の変圧器5に内蔵されているエポキシモールド樹脂の(電圧印加方向に係る)厚みによって、位相角φに応じた放電電荷量qそのものの大きさは変化するが、バラツキの傾向には殆ど影響を及ぼさない。つまり、分散値Varの大きさによって、現場の変圧器5に実際に発生している電気トリーの成長の程度を把握することが可能である。
The dispersion value Var is a value indicating the degree of variation in the discharge charge amount q in the “φ−q distribution”, which is the distribution state of the discharge charge amount q according to the phase angle φ. The amount of discharge charge q according to the phase angle φ depends on the height of the voltage applied to the
(検証2)
実際の現場に設置された変圧器5(実器)に対して、上述した本判定方法を用いて劣化の程度を検証した。検証は、異なる3箇所の現場に設置された変圧器5に対して行われた。以下では便宜上、それぞれの変圧器5を「実器5a」、「実器5b」、「実器5c」と称する。いずれの場合も、接地線10aを流れる接地電流を高周波CTによって測定した結果に基づきφ-q分布を計測し、この計測結果から分散値Varを算定した。なお、アンテナ11によって計測された電波信号に基づいてφ-q分布を計測しても構わないことは上述した通りである。
(Verification 2)
The degree of deterioration of the transformer 5 (actual device) installed at the actual site was verified by using the above-mentioned determination method. The verification was performed on
実器5aは、高周波CTによって放電に伴う接地電流が計測できなかった。このため、φ-q分布上には放電電荷量qの値が表示されず、分散値Var=0であった。この実器5aは、そもそも部分放電が発生していなかったものと推定される。 In the actual device 5a, the ground current due to the discharge could not be measured by the high frequency CT. Therefore, the value of the discharge charge amount q was not displayed on the φ−q distribution, and the dispersion value Var = 0. It is presumed that the actual device 5a did not generate a partial discharge in the first place.
図10Aは、実器5bにおいて計測されたφ-q分布を示す結果である。図10Aで得られた実測値より算定した分散値Var=12であった。この結果と上記表1から、実器5b内で発生している電気トリー長は0.5mm未満であると推定される。実器5bの設計図面から、内蔵されたエポキシモールド樹脂の厚みは10mm程度であることが判明しているため、この実器5bは、劣化がそこまで進展しておらず、交換作業の優先度は低いことが分かる。 FIG. 10A is a result showing the φ−q distribution measured in the actual device 5b. The variance value Var = 12 calculated from the measured values obtained in FIG. 10A. From this result and Table 1 above, it is estimated that the electric tree length generated in the actual device 5b is less than 0.5 mm. Since it is known from the design drawing of the actual device 5b that the thickness of the built-in epoxy mold resin is about 10 mm, the deterioration of the actual device 5b has not progressed to that extent, and the priority of the replacement work is given. Turns out to be low.
図10Bは、実器5cにおいて計測されたφ-q分布を示す結果である。図10Bで得られた実測値より算定した分散値Var=229であった。この結果と上記表1から、実器5b内で発生している電気トリー長は1.5mm程度であると推定される。実器5cの設計図面から、内蔵されたエポキシモールド樹脂の厚みは10mm程度であることが判明しているため、この実器5cは、厚みに対して10%以上、20%以下の長さの電気トリーが進展していることが分かる。この結果から、実器5bと比べて交換作業の優先度が高いことが分かる。 FIG. 10B is a result showing the φ−q distribution measured in the actual device 5c. The variance value Var = 229 calculated from the actually measured values obtained in FIG. 10B. From this result and Table 1 above, it is estimated that the electric tree length generated in the actual device 5b is about 1.5 mm. Since it is known from the design drawing of the actual device 5c that the thickness of the built-in epoxy mold resin is about 10 mm, this actual device 5c has a length of 10% or more and 20% or less with respect to the thickness. It can be seen that the electric tree is progressing. From this result, it can be seen that the priority of the replacement work is higher than that of the actual device 5b.
変圧器5に設けられたエポキシモールド樹脂の厚みは、変圧器5の電圧階級によって設定されるが、一般的には厚くても60mm以下であり、多くは5mm~15mm程度である。樹脂厚みに対して10%以上の電気トリーが進展している場合には、近い将来、全路破壊の危険性を有している。よって、φ-q分布上における放電電荷量qの分散値Varの値に応じて、機器の交換の必要性の高低が検知できる。
The thickness of the epoxy mold resin provided on the
なお、分散値Varと比較される閾値Thの値は、現場に設置された変圧器5に設けられたエポキシモールド樹脂の厚みに応じて、適宜調整できるものとしても構わない。また、演算処理部13aは、分散値Varと閾値Thとの差分値の大きさに応じて、変圧器5の交換の必要性の程度を数値化し、情報出力部13bを介して表示部13c等に出力するものとしても構わない。
The threshold value Th to be compared with the dispersion value Var may be appropriately adjusted according to the thickness of the epoxy mold resin provided in the
3 :キュービクル
4 :開閉扉
5 :変圧器
10 :ケーブル
10a :接地線
11 :アンテナ
11a :電流センサ
12 :放電計測器
12a :波形分析部
12b :位相分析部
12c :表示部
13 :コンピュータ
13a :演算処理部
13b :情報出力部
13c :表示部
30 :試験空間
31 :試験台
32 :容器
33 :テストピース
33a :接地線
34 :部分放電アナライザ
35 :カップリングコンデンサ
36 :位相同期器
37 :変圧器
38 :マクロスコープ
41 :絶縁シート
51 :小片
53 :針電極
54 :導電性ペースト
3: Cubicle 4: Open / close door 5: Transformer 10:
Claims (4)
前記工程(a)で得られた前記φ-q分布の結果から、前記放電電荷量qに係る分散値Varを算出する工程(b)と、
前記分散値Varが、所定の閾値を超えている場合には、前記エポキシモールド電力機器内に電気トリーが進展していると判定する工程(c)とを有することを特徴とする、電気トリー進展に伴う絶縁劣化の判定方法。 The step (a) of detecting the electric signal related to the partial discharge generated from the epoxy mold power device and obtaining the φ−q distribution which is the relationship between the applied voltage phase angle φ and the discharge charge amount q.
From the result of the φ−q distribution obtained in the step (a), the step (b) of calculating the dispersion value Var related to the discharge charge amount q, and
When the dispersion value Var exceeds a predetermined threshold value, it is characterized by having a step (c) of determining that an electric tree is developing in the epoxy mold electric power device. A method for determining insulation deterioration due to the above.
The step (a) includes a step of measuring the current flowing through the ground wire of the epoxy mold electric power device with a current sensor, and is characterized in that the step of obtaining the φ−q distribution based on the intensity of the measured current. The method for determining insulation deterioration due to the progress of an electric current according to claim 1 or 2.
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