JP2834161B2 - ガス絶縁機器の部分放電診断方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガス絶縁機器の内部で発生する部分放電の位
相と放電々荷量を診断する方法に係り、特に、機器内部
に混入する金属線による部分放電を診断するに好適な部
分放電診断方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭62−76472号公報に記載のよう
に、ガス絶縁機器に部分放電による振動を検出する振動
計と、中心導体の電圧波形の位相を測定する電極が設置
されている。これらの振動計と電極には増幅器、演算
器、判定器が接続されている。演算器は振動計によつて
検出された信号のうち電圧波形に同期する信号のみが増
幅され、他のノイズ成分を分離するために、部分放電に
よる振動波のみが相当回数、累積加算が繰り返えされて
いた。これにより他の振動などによる振動波は相対的に
低くなつて、部分放電による振動以外の振動による振動
波はほとんど無視できる程度に低いレベルになる。この
信号波形は判定器によつて判定されるようになつてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術はガス絶縁機器の中心導体に課電されて
いる電圧波形と同期していない部分放電の発生をノイズ
と区別することについて考慮がされておらず、異常信号
を見逃してしまう問題があつた。また、電圧波形と同期
している部分放電を高精度で検出できたとしても、その
部分放電がガス絶縁機器内部のコンタクトの接触不良
か、電気フロートか、クラツクスペーサか、混入した金
属線によるものなのかわからない。さらに、混入した金
属線がスペーサの沿面に付着しているのか、高電圧導体
に固定しているか、接地タンク上に固定起立している
か、また、接地タンク底部を飛び跳ねているのかを判定
することは非常に困難であり、異常の際の緊急度の判定
ができないという問題があつた。

本発明の目的は、ガス絶縁機器の内部に発生する部分
放電を外部の発生とノイズから完全に分離して高感度に
検出し、機器内部に混入した金属線の位置を診断し、絶
縁事故を未然に防ぎ、異常の際の緊急度の判断をするこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のガス絶縁機器の
部分放電診断方法は、内部の部分放電を検出するための
検出器が設置されているガス絶縁機器の部分放電診断方
法において、前記ガス絶縁機器の高電圧導体に課電され
ている電圧の相に対して、一定の位相をトリガとして前
記部分放電の周波数スペクトルの測定を開始し、このと
きのスペクトルパターンから内部部分放電を識別すると
ともに、金属線の存在位置を診断することを特徴とする
ものである。

〔作用〕

ガス絶縁機器の部分放電の診断は部分放電検出器から
の信号を部分放電測定器で測定して行なう。その際の掃
引は、ガス絶縁機器の高電圧導体に課電されている電圧
位相に対して、一定の位相をトリガとして開始する。そ
れによつて、測定された部分放電の周波数スペクトルで
部分放電の発生する位相と部分放電々荷量の大きさが診
断できる。部分放電の周波数スペクトル、発生位相、放
電々荷量の大きさから機器の内部に混入した金属線がど
の位置の左右しているかを知ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第11図により
説明する。

第１図はガス絶縁機器10の内部で発生する部分放電を
診断する方法のブロツク図を示す。ガス絶縁機器10に内
蔵された部分放電検出器１が設置される。部分放電検出
器１で検出された信号は部分放電測定器として、例え
ば、スペクトルアナライザ２に取り込まれる。このと
き、例えば、ガス絶縁機器10の高電圧部に課電されてい
る課電電圧が零ボルトをクロスして正値になるときをト
リガとしてスペクトラムアナライザ２を掃引する。ま
た、掃引時間も変えて信号を取り込む。スペクトラムア
ナライザ２に取り込まれた周波数スペクトルのパターン
はコンピユータ３で判断、処理され、混入金属線の位置
が表示される。

第２図はガス絶縁機器10の内部に混入した金属線がど
の様な状況で存在するかを示す。ガス絶縁機器10の母線
の内部には、高電圧導体20が接地タンク30の中心に絶縁
スペーサ40により支持されている。

また、高電圧導体20と接地タンク30との間の空間によ
はSF₆ガス60が充填される。金属線には、絶縁スペーサ4
0の沿面に付着している絶縁スペーサ付着金属線50、高
電圧導体20の表面に起立して固定される高電圧導体固定
金属線51、接地タンク30の内壁面に起立して固定される
接地タンク固定金属52、また、高電圧導体20と接地タン
ク30との間のSF₆ガス60中を飛び跳ねているフリー金属
線53などが考えられる。

第３図はガス絶縁機器10の内部で発生した部分放電を
部分放電検出器１で検出し、その信号をスペクトラムア
ナライザ２で周波数スペクトルを見たものである。この
スペクトルは部分放電の測定の掃引のトリガが条件を指
定せずに測定したものである。また、このスペクトルは
最大値を保持したときのものである。外部（ブツシング
表面、送電線、硝子表面等）で発生した部分放電の周波
数スペクトルも比較のために示した。外部の部分放電周
波数のスペクトルが400MHz以下の帯域に対して、ガス絶
縁機器10の内部に混入した金属線50〜53により発生する
内部部分放電の周波数スペクトルは400MHz以上の帯域で
ある。なお、現地によつては700MHz付近の狭帯域で放送
波が測定される場合がある。これより発生した部分放電
が、ガス絶縁機器10の外部であるか内部であるかを判断
することができる。しかし、このように内部に混入した
金属線による部分放電と診断できても、それが、絶縁ス
ペーサ40の沿面に付着しているか、接地タンク30に起立
して固定しているか、高電圧導体20に起立して固定いて
いるか、また、SF₆ガス60の空間にあるかを判断するこ
とができない。そこで、これらを診断する方法を以下に
述べる。

第４図は接地タンクの固定金属線53の場合である。部
分放電スペクトルの測定の掃引条件を高電圧導体20に課
電されている電圧が零ボルトをクロスして正値になると
きをトリガとしてスペクトル強度の掃引を行う。（以下
ラインモードと称す。）第４図は、掃引時間を20msに設
定した場合を示している。接地タンクの固定金属線52の
部分放電は、課電々圧の負のピーク付近に発生すること
がわかっており、その周波帯域は、第３図に示すように
400MHz以上の帯域で、なだらかな山形のスペクトルパタ
ーンである。スペクトルアナライザ２を掃引すると、第
４図の下段に示した課電々圧の波形から分かるように、
正の電圧の部分には、部分放電パルスは発生していない
ので、課電々圧波形に沿って０から1500MHzまで中心周
波数を変化させて掃引しているスペクトルアナライザ２
にはスペクトル強度は検出されない。部分放電パルスの
存在する箇所を掃引すると、スペクトルアナライザ２
は、スペクトル強度を検出し、スペクトル帯が現れる。
すなわち、第４図の上段の特性図は、横軸は０から1500
MHzを表示しているとともに、掃引された時、下段に示
す課電々圧波形に沿って中心周波数を０から1500MHzま
で変化させ、部分放電パルスが発生している位置で、40
0MHz以上の帯域でだらかな山形のスペクトルパターンを
有する部分放電パルスのスペクトル強度が現れる。この
ように、ラインモードで測定すると、400MNz以上の帯域
の部分放電パルスのスペクトル強度が課電々圧波形のど
の位置で発生しているかを知ることができる。

第５図は高電圧導体固定金属線の場合である。この場
合は、部分放電は課電々圧の正のピーク付近に発生する
ことが分かっており、第５図に示されるように、スペク
トル強度が現れる位置により、高電圧導体固定金属線で
あることが判別できる。しかし、スペクトル強度は、接
地タンク固定金属線の場合と比べ低レベルである。

第６図は絶縁スペーサ付着金属線の場合測定結果を示
している。この場合は、課電々圧の両極、すなわち正と
負のピークに部分放電パルスが発生するため、二箇所に
スペクトル帯域が現れ、そのレベルも前述した理由によ
り異なって現れる。

第７図はフリー金属線の場合である。これは課電々圧
の極性、位相に関係なく部分放電が発生するため、ライ
ンモードで測定してもラインモードとしないときの測定
結果と同様のスペクトルが現れる。このように、ガス絶
縁機器10の内部に混入した金属線の状況により、部分放
電スペクトルの測定をラインモードにすると、スペクト
ルパターンが特徴的になり、金属線の存在位置が診断で
きる。

第８図ないし第11図は第４図ないし第７図の掃引時間
を80msにしたときの部分放電周波数スペクトルを示す。
掃引時間を変えれば、その掃引時間における金属線の状
況により部分放電周波数スペクトルが異なる。このよう
に、掃引時間も様々に変化させることにより、得られた
多くのスペクトルパターンから、より確実に診断でき
る。

第12図、第13図は放送波や通信波をラインモードで掃
引時間を変えて診断する方法を示す。例えば、スペクト
ラムアナライザでスペクトルを監視中に、第12図に示す
狭帯域で700MHz付近に現われた場合、このスペクトルが
第３図に示す外部部分放電のスペクトルと比べて周波数
が高い。だから、ガス絶縁機器10の内部部分放電か、あ
るいは、放送波、通信波の疑いがある。仮に、放送波、
通信波だとすると課電電圧に全く同期しないから、第12
図に示すように、ラインモードで掃引時間を調整して、
課電電圧の零ボルトの位置をスペクトルに合わせても、
また、第13図のように、課電電圧のピークをスペクトル
に合わせても、同一のスペクトルが見られる。一方、内
部部分放電の場合、そのパルスの大きさは、電圧に比例
的である。このため、課電々圧が零ボルト付近で部分放
電が発生している場合は、スペクトル強度は現れないこ
とになる。第12図は、例えば破線で示す内部部分放電を
知りたいとした場合、対応する課電々圧波形から分かる
ように、その位置での電圧は零ボルトに近く部分放電パ
ルスの大きさも小さいため、検出できないことになる。
これを第13図のように、課電々圧のピークに合わせる
と、部分放電の大きさが大きくなり、スペクトルが見ら
れる。このようにすれば、比較的高周波帯域の放送波、
通信波と内部部分放電の見分けをつけることができる。

本実施例によれば、発生した部分放電を外部のものと
区別できるだけでなく、ガス絶縁機器で最も問題となつ
ている金属線の存在位置を知ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ガス絶縁機器の外部で発生する部分
放電と区別し、内部に混入した金属線がスペーサ沿面に
付着しており、絶縁で最も危険な状態であるのか、金属
線が接地タンクを飛び跳ねていてスペーサ沿面に付着す
る可能性が高いのか、また、金属線が高電圧導体や接地
タンクに起立しており、スペーサ沿面付着の次に危険な
状態であるかを判断することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のガス絶縁機器内部で発生す
る部分放電の診断方法のブロツク図、第２図は金属線が
混入した状況を示すガス絶縁機器の断面図、第３図は外
部と内部の部分放電の周波数スペクトル図、第４図ない
し第11図は各金属線の状況下でラインモードで測定した
周波数スペクトル図、第12図および第13図は放送波、通
信波と内部部分放電の診断方法の説明図である。 １……部分放電検出器、２……スペクトラムアナライ
ザ、３……コンピユータ、10……ガス絶縁機器、20……
高電圧導体、53……フリー金属線、30……接地タンク、
40……絶縁スペーサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内海 知明 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 遠藤 奎将 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部の部分放電を検出するための検出器が
   設置されているガス絶縁機器の部分放電診断方法におい
   て、前記ガス絶縁機器の高電圧導体に課電されている電
   圧の相に対して、一定の位相をトリガとして前記部分放
   電の周波数スペクトルの測定を開始し、このときのスペ
   クトルパターンから内部部分放電を識別するとともに、
   金属線の存在位置を診断することを特徴とするガス絶縁
   機器の部分放電診断方法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記ガス
   絶縁機器の前記高電圧導体に課電されて電圧が零ボルト
   をクロスして正値になるときトリガとして前記部分放電
   の前記周波数スペクトルの測定を開始することを特徴と
   するガス絶縁機器の部分放電診断方法。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記部分
   放電の前記周波数スペクトルの測定の掃引時間を変化さ
   せることを特徴とするガス絶縁機器の部分放電診断方
   法。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項において、前記掃引
   時間を変えても同じ周波数にスペクトルをもつものを外
   来ノイズと判断し、機器の部分放電と分離したことを特
   徴とするガス絶縁機器の部分放電診断方法。