JP2921330B2 - コンデンサ形計器用変圧器の内部部分放電検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサ形計器用変
圧器（ＣＶＴ）の内部で発生する部分放電（内部部分放
電）を検出する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンデンサ形計器用変圧器（以下ＣＶＴ
ともいう。）１は、図９に示したように、主コンデンサ
Ｃ1 及び分圧コンデンサＣ2 と、変圧器Ｔr と、共振リ
アクトルＬとを備え、コンデンサＣ1 及びＣ2 の直列回
路の両端に線路２と接地間の電圧が１次電圧として印加
される。

【０００３】近年、電力系統の事故が及ぼす社会的な影
響が極めて大きくなっており、電力系統の事故を未然に
防ぐことが特に重要になっている。そのため常時電力設
備の状態を監視して、事故の前兆が検出された場合には
適切な保全措置を講じる、予測保全システムを完備する
ことが要請されるようになった。予測保全を図るために
は、電力機器の内部で生じる部分放電を適確に検出する
ことが必要不可欠である。

【０００４】ＣＶＴにおいては、コンデンサＣ1 及びＣ
2 に高電圧が印加されるため、コンデンサ内部の誘電体
中にボイドが存在していたり導体の接続部に接触不良が
あったりすると、内部部分放電が生じるおそれがあるの
で、これを検出する必要がある。

【０００５】試験場でＣＶＴの内部部分放電を検出する
場合には、ＣＶＴをシールドルーム内に配置して、図９
に破線で示したように線路２と接地間に結合コンデンサ
３を接続し、内部部分放電が発生したときに図示の経路
で流れるパルス電流Ｉp を種々の方法で検出している。

【０００６】図１０は従来用いられている部分放電の検
出回路を示したもので、同図においてＣx は供試物のキ
ャパシタンス、Ｃc は結合コンデンサのキャパシタン
ス、Ｚd は供試物に直列に接続された検出インピーダン
ス、Ｚはチョークコイルやフィルタ等のインピーダン
ス、Ｖa は交流電源、Ｍは検出インピーダンスＺd の両
端の電圧を測定する測定器である。この検出回路では供
試物で部分放電が生じるとパルス電流ｉpx及びｉpcが流
れる。電源側のインピーダンスが十分に大きいとすれ
ば、ｉpx−ｉpcが検出インピーダンスＺd を流れるの
で、検出インピーダンスの両端の電圧を測定することに
より部分放電パルスを検出することができる。

【０００７】部分放電の検出方法としては種々のものが
知られているが、代表的なものはＥＲＡ法である。ＥＲ
Ａ法は、ブラウン管オシロスコープ上に電源の１サイク
ルに同期した楕円リサージュ図形を描かせて該リサージ
ュ図形上に検出パルスを表示させるもので、その出力図
形は例えば図１１のようになる。図１１においては、結
合コンデンサを流れるパルス電流ｉpcがリサージュ図形
の内側に突出する形で現れ、供試物のキャパシタンスを
流れるパルス電流ｉpxがリサージュ図形の外側に突出し
た形で現れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ＥＲＡ法はリサージュ
図形上に現れるパルスの位置及びパルスの方向からその
パルスが供試物から発生しているのか、あるいは外部の
尖鋭部で発生しているのか等を判別できる優れた方法で
ある。しかし、このＥＲＡ法によった場合には、使用す
る装置が大形になる上に、その操作及び判定に若干の熟
練を要するという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、ノイズの影響を少なくし
て内部部分放電の検出を適確に行うことができるコンデ
ンサ形計器用変圧器の内部部分放電検出方法を提案する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願第１の発明において
は、ＣＶＴの接地線を流れる接地線電流を検出する電流
検出手段を設け、ＣＶＴの１次電圧が零点を迎えてから
ピークを迎えるまでの内部部分放電発生頻度が高い期間
から、外部気中放電発生頻度が高い１次電圧のピーク付
近の期間を除いた特定の期間内にサンプリング期間を設
定して電流検出手段の出力をサンプリングする。

【００１１】そしてサンプリングした結果を周波数分析
してサンプリング期間に流れた接地線電流の周波数分布
を求め、該周波数分布からＣＶＴの内部で部分放電が発
生したことを検出する。

【００１２】本願第２の発明においては、ＣＶＴの１次
電圧が零点を迎えてからピークを迎えるまでの、内部部
分放電発生頻度が高い期間から外部気中放電の発生頻度
が高い１次電圧のピーク付近の期間を除いた第１の特定
期間内に第１のサンプリング期間を設定し、１次電圧が
ピークを迎えてから次の零点を迎えるまでの内部部分放
電の発生頻度が低い期間から、外部気中放電の発生頻度
が高い１次電圧のピーク付近の期間と内部部分放電の発
生頻度が高い１次電圧の零点近傍の期間とを除いた第２
の特定期間内に第２のサンプリング期間を設定する。そ
して、第１及び第２のサンプリング期間に電流検出手段
の出力をサンプリングし、サンプリングした各結果を周
波数分析して第１及び第２のサンプリング期間にそれぞ
れ流れた接地線電流の周波数分布を第１の周波数分布及
び第２の周波数分布として求める。

【００１３】上記第１の周波数分布の各周波数成分から
第２の周波数分布の各周波数成分を消去することにより
内部部分放電判定用周波数分布を求め、内部部分放電判
定用周波数分布からＣＶＴの内部で部分放電が発生した
ことを検出する。

【００１４】

【作用】内部部分放電が発生すると、接地線を通してパ
ルス電流が流れる。内部部分放電により生じるパルス電
流は本来広い周波数帯域を有しているが、線路あるいは
母線のインダクタンスとＣＶＴ自身の静電容量とがフィ
ルタとなるため、内部部分放電により発生したパルスに
含まれる周波数成分の内特定のもののみが接地線を流れ
る。従って、接地線電流を検出してその周波数分布を求
めると、特定の周波数成分にピークを有するパターンが
得られるので、このパターンから内部部分放電の有無を
検出することができる。

【００１５】ＣＶＴにおける部分放電の発生状況を詳し
く観察した結果、内部部分放電は、ＣＶＴの１次電圧が
零点を迎えてから正及び負のピークを迎えるまでの１／
４サイクルの期間に集中し、正及び負のピークから零点
にかけての１／４サイクルの期間は、内部部分放電が殆
ど発生しないことが明らかになった。またＣＶＴの外側
に存在する充電部の尖鋭端部等で発生する外部気中放電
は、１次電圧のピーク付近に集中することが明らかにな
った。

【００１６】従って、上記第１の発明のように、変圧器
の１次電圧が零点を迎えてからピークを迎えるまでの内
部部分放電発生頻度が高い期間から、外部気中放電の発
生頻度が高い１次電圧のピーク付近の期間を除いた特定
の期間内にサンプリング期間を設定して電流検出手段の
出力をサンプリングすると、内部部分放電により生じた
パルスを確実に検出することができ、ノイズを少なくし
てＳ／Ｎ比を向上させることができるため、内部部分放
電の検出精度を向上させることができる。

【００１７】前述のように、内部部分放電は１次電圧が
零点を迎えてからピークを迎えるまでの期間に集中し、
気中放電は１次電圧のピーク付近に殆ど発生するので、
１次電圧がピークを迎えてから次の零点を迎えるまでの
期間から外部気中放電の発生頻度が高い１次電圧のピー
ク付近の期間と内部部分放電の発生頻度が高い１次電圧
の零点近傍の期間とを除いた特定の期間においては、内
部部分放電によるパルス及び外部気中放電によるパルス
のいずれも殆ど発生しない。これに対し、放送電波等の
外来ノイズは、上記特定の期間においても、その他の期
間においても同じように発生していると見ることができ
る。

【００１８】従って、第２の発明のように、１次電圧が
零点を迎えてからピークを迎えるまでの内部部分放電の
発生頻度が高い期間から外部気中放電の発生頻度が高い
１次電圧のピーク付近の期間を除いた第１の特定期間内
に第１のサンプリング期間を設定し、１次電圧がピーク
を迎えてから次の零点を迎えるまでの内部部分放電の発
生頻度が低い期間から、外部気中放電の発生頻度が高い
１次電圧のピーク付近の期間と内部部分放電の発生頻度
が高い１次電圧の零点近傍の期間とを除いた第２の特定
期間内に第２のサンプリング期間を設定して、これら第
１及び第２のサンプリング期間に電流検出手段の出力を
サンプリングすると、第１のサンプリング期間にサンプ
リングした信号には内部部分放電によるパルスと外来ノ
イズとが含まれ、第２のサンプリング期間にサンプリン
グした信号には、実質的に外来ノイズのみが含まれるこ
とになる。

【００１９】前述の理由で、第１のサンプリング期間に
到来する外来ノイズと第２のサンプリング期間に到来す
る外来ノイズとはほぼ同じと見ることができるため、第
１のサンプリング期間に流れた接地線電流の検出値を周
波数分析して求めた第１の周波数分布から第２のサンプ
リング期間に流れた接地線電流の検出値を周波数分析し
て求めた第２の周波数分布の各周波数成分を消去する
と、外来ノイズを実質的に消去して、内部部分放電によ
るパルスについてのデータを多く含む信号を周波数分析
に供することができる。

【００２０】このように、第２の発明によれば、外部気
中放電によるパルスと外来ノイズとの双方を取り除いて
内部部分放電を検出することができるため、変電所等の
外来ノイズが到来する場所に設置されたＣＶＴの内部部
分放電をも適確に検出することができる。

【００２１】

【実施例】図１はＣＶＴに本発明の検出方法を実施する
装置を取り付けた状態を概略的に示したもので、同図に
おいてＣ1 及びＣ2 はそれぞれ主コンデンサ及び分圧コ
ンデンサ、Ｔr は変圧器、Ｌは共振リアクトル、ＺＤは
鉄共振抑制用の抑制負担である。変圧器Ｔr 、共振リア
クトルＬ及び抑制負担ＺＤは、絶縁油を満たしたタンク
１０内に収納され、コンデンサＣ1 及びＣ2 はタンク１
０の上部に取り付けられた碍子１１内に設けられてい
る。タンク１０の側方には機器箱１２及び１３が取り付
けられ、機器箱１２内には、変圧器Ｔr の２次コイルの
一端に接続された２次端子１４と、２次コイルの他端と
抑制負担ＺＤの一端とに接続された２次端子１５と、抑
制負担ＺＤの他端に接続された端子１６と、アース端子
１７と、２次端子１４，１５と出力端子１８，１９との
間を開閉する開閉器２０とが設けられ、端子１４，１６
間は接続バー２１により接続されている。

【００２２】また機器箱１３内には、分圧コンデンサＣ
2 の接地側端子、変圧器Ｔr の１次コイルと共振リアク
トルＬとの接続点、及び共振リアクトルＬの接地側端子
にそれぞれ接続された端子２２，２３及び２４が設けら
れ、端子２３，２４間に２次短絡保護ギャップＧが接続
されている。端子２２及び２４はそれぞれ接地線２５及
び２６を通して接地線２７に接続され、接地線２７は接
地端子２８を通して外部に導出されて大地に接続されて
いる。

【００２３】以上の各部によりＣＶＴ１が構成されてい
る。本発明の検出方法は、ＣＶＴ１のコンデンサＣ1 ，
Ｃ2 の内部及びタンク１０の内部で、誘電体中のボイ
ド、導体の接触不良、或いは導電性異物の付着等により
発生する内部部分放電を検出するものである。

【００２４】本発明の検出方法においては、ＣＶＴ１の
接地線２５に流れる接地線電流を検出して、検出した接
地線電流の周波数分布を求めることにより内部部分放電
を検出する。

【００２５】接地線電流を検出するため、接地線２５に
変流器３０が取り付けられ、変流器３０の出力端子はケ
ーブル３１を通して機器箱１３から外部に導出されてい
る。ケーブル３１の端末部には終端抵抗３２が接続さ
れ、変流器３０から得られる電流信号が終端抵抗３２に
より電圧信号に変換される。変流器３０とケーブル３１
と終端抵抗３２とにより電流検出手段が構成されてい
る。

【００２６】上記終端抵抗３２の両端に得られる電圧信
号は周波数分析装置３３に入力される。図２は周波数分
析装置３３の構成を示したもので、同図において３５は
ＣＰＵ、３６はデータバスで、データバス３６の端末部
は終端インピーダンス３７により終端されている。また
３８は高速フーリエ演算（ＦＦＴ演算）を行うＦＦＴ演
算部、３９はメモリで、これらはデータバス３６を介し
てＣＰＵに接続されている。４０はＣＲＴ表示装置、４
１はキーボード、４２はプリンタで、これらはそれぞれ
表示インターフェース４３、キーボードインタフェース
４４及びプリンタインタフェース４５とデータバス３６
とを介してＣＰＵに接続されている。また４６はアナロ
グ・デジタル変換器（Ａ−Ｄ変換器）で、該Ａ−Ｄ変換
器４６の入力端子４６ａに終端抵抗３２の両端に得られ
る検出出力が入力されている。

【００２７】本発明においては、終端抵抗３２の両端に
得られる検出信号をサンプリングして、サンプリング値
を周波数分析することにより接地線２５を流れる電流の
周波数分布を求め、その周波数分布から内部部分放電を
検出する。

【００２８】ＣＶＴの内部で部分放電が発生すると、内
部部分放電により生じたパルス電流が接地線２５を流れ
る。内部部分放電により発生するパルスは広い周波数帯
域を有しているが、線路あるいは母線のインダクタンス
とＣＶＴ自体の静電容量がフィルタとなるため、接地線
２５には特定の周波数成分のみが流れることになる。従
って、部分放電パルスを含む接地線電流の検出信号波形
を周波数分析すると、特定の周波数成分にピークを有す
る周波数分布が得られる。

【００２９】図３はＣＶＴをシールドルーム内に入れ
て、コンデンサの内部に作った欠陥で部分放電を行わせ
た場合に得られた接地線電流の波形の周波数分布の一例
を示したものである。このように、内部部分放電が発生
している場合には、接地線電流の検出信号を周波数分析
すると特有の周波数分布が得られるため、該周波数分布
を分析することにより部分放電の有無を検出することが
できる。

【００３０】試験結果によると、部分放電を検出するた
めには２００ＫＨz ないし２ＭＨzの信号成分を検出す
る必要がある。従って変流器３０としては少なくとも２
ＭＨz まで特性が平坦なものを用いる。変流器の変流比
は、周波数分析装置３３の構成に応じて適宜に設定す
る。またサンプリング周波数は４ＭＨz 以上とする必要
がある。

【００３１】サンプリング周波数を最低の４ＭＨz に設
定する場合でも、サンプリング時間を商用周波数の１／
２サイクルまたは１／４サイクルといった長い時間に設
定するとデータ量が著しく多くなるため、周波数分析装
置に設けるメモリサイズが大きくなる上に、演算時間が
長くなってしまう。

【００３２】そこで、サンプリング時間を１msec程度に
短くしてデータ量を少なくすることが望ましい。このよ
うに１サイクル中のごく短い期間のみサンプリングを行
う場合、内部部分放電によるパルスを確実に捕らえるこ
とができる期間にサンプリング期間を設定する必要があ
る。

【００３３】また接地線２５には、内部部分放電による
パルス電流の外に、コンデンサの外側の充電部の尖鋭部
分等で発生した気中コロナ放電によるパルス電流や外来
電波の信号電流等がノイズとして流れているため、内部
部分放電を適確に検出するためには、これらのノイズを
除去することが必要である。

【００３４】ノイズを除去するには、複数回行ったサン
プリング結果を平均する平均化処理が有効であるが、こ
の場合、内部部分放電により発生したパルスがサンプリ
ングした全データに含まれていないと、逆にＳ／Ｎ比を
低下させることになる。またホワイトノイズは平均化処
理により低減させることができるが、外部の気中放電に
よるパルスは内部部分放電によるパルスとともに分析さ
れてしまうため、内部部分放電を外部気中放電と判別す
ることは困難である。

【００３５】本発明者は、部分放電パルスの発生状況を
観察した結果、サンプリングを行う期間を特定すること
により、外部気中放電によるパルスを除去して、実質的
に内部部分放電による部分放電パルスのみをサンプリン
グできることを見出した。

【００３６】即ち、コンデンサの誘電体中で発生する部
分放電は、１次電圧が零点から正及び負のピークに向か
って変化する１／４サイクルの期間に集中して発生す
る。１次電圧Ｖ1 が図４（Ａ）のような波形であるとす
ると、接地線電流Ｉe は、図４（Ｂ）に示したように１
次電圧Ｖ1 に対して９０度位相が進んでいるため、部分
放電パルスｉp は接地電流Ｉe が正及び負のピークから
零点に向けて変化する１／４サイクルの期間に発生す
る。コンデンサの金属電極に接しているボイドで部分放
電が生じる場合には、部分放電パルスの発生位相は図４
と同様であるが、接地線電流の負の半サイクルの期間に
発生する部分放電パルスの数が少なくなる。これに対
し、外部気中放電によるパルスｉp'は、図５（Ａ），
（Ｂ）に示したように１次電圧Ｖ1 のピーク付近に集中
して発生する。高圧側の電極の尖鋭端部で発生する気中
放電は１次電圧の負の半サイクルのピーク付近に集中
し、低圧側の電極の尖鋭端部での気中放電は、１次電圧
の正の半サイクルのピーク付近に集中する。

【００３７】そこで、１次電圧Ｖ1 が零点を迎えてから
ピークを迎えるまでの内部部分放電の発生頻度が高い期
間から、外部気中放電の発生頻度が高い１次電圧のピー
ク付近の期間を除いた特定の期間（例えば図４のＴ1 ，
Ｔ1 ´の期間）内にサンプリング期間を設定して電流検
出手段の出力をサンプリングするようにすると、外部気
中放電の影響を受けず、内部部分放電の検出を行うこと
ができる。

【００３８】尚本発明においてサンプリング期間は図４
のＴ1 ，Ｔ1 ´のいずれの期間に設定しても良いが、前
述のように、コンデンサの金属電極に接しているボイド
で部分放電が生じる場合には、接地線電流の負の半サイ
クルの期間に発生する部分放電パルスの数が少なくなる
ので、内部部分放電の検出を確実にするためには、Ｔ1
の期間にサンプリング期間を設定するのが好ましい。

【００３９】実験により得られたデータによれば、電圧
位相で０°ないし７０°の範囲にサンプリング期間を設
定して接地電流の検出信号のサンプリングを行えば、殆
どの場合、外部気中放電によるパルスを除外して実質的
に内部部分放電によるパルスのみを検出できることが明
らかになった。

【００４０】変電所に設置されたＣＶＴの内部部分放電
を検出する場合には、外部気中放電によるパルスの外に
放送電波等の外来ノイズが到来するためＳ／Ｎ比が悪く
なり、内部部分放電の検出が困難になることが多い。

【００４１】本願第２の発明は、このように外来ノイズ
が多い環境でＣＶＴの内部部分放電を検出することを可
能にするもので、この発明では、１次電圧Ｖ1 が零点を
迎えてからピークを迎えるまでの内部部分放電発生頻度
が高い期間から外部気中放電の発生頻度が高い１次電圧
のピーク付近の期間を除いた第１の特定期間（例えば図
４のＴ1 ，Ｔ1 ´の期間）内に第１のサンプリング期間
を設定し、１次電圧がピークを迎えてから次の零点を迎
えるまでの内部部分放電の発生頻度が低い期間から、気
中放電発生頻度が高い１次電圧のピーク付近の期間と内
部部分放電の発生頻度が高い１次電圧の零点近傍の期間
とを除いた第２の特定期間（例えば図４のＴ2 ，Ｔ2 ´
の期間）内に第２のサンプリング期間を設定する。

【００４２】そして第１及び第２のサンプリング期間に
電流検出手段の出力をサンプリングし、サンプリングし
た各結果を周波数分析して第１及び第２のサンプリング
期間にそれぞれ接地線を流れた電流の周波数分布を第１
の周波数分布及び第２の周波数分布として求める。次い
で第１の周波数分布の各周波数成分から第２の周波数分
布の各周波数成分を消去することにより内部部分放電判
定用周波数分布を求め、内部部分放電判定用周波数分布
から内部部分放電が発生したことを検出する。変電所に
おいて例えば図４のＴ1 の期間に設定したサンプリング
期間に得られたサンプリングデータをＡとすると、この
データＡには、商用周波数の接地線電流のデータｘと必
要とする内部部分放電によるパルスのデータｙと、外来
ノイズｚとが含まれる。即ち、Ａ＝ｘ＋ｙ＋ｚとなる。

【００４３】また図４のＴ2 の期間に設定したサンプリ
ング期間に得られたサンプリングデータをＢとすると、
このデータＢには商用周波数の接地線電流のデータｘと
外来ノイズｚ´のみが含まれているため、Ｂ＝ｘ＋ｚ´
となる。

【００４４】外来ノイズはランダムに到来すると考えら
れ、接近した期間Ｔ1 とＴ2 とに到来する外来ノイズｎ
及びｎ´には大差がないので、データＡからＢを引いて
Ａ−Ｂを求めると、部分放電によるパルスのデータｙの
みを得ることができる。

【００４５】従って、上記のように、第１の周波数分布
の各周波数成分から第２の周波数分布の各周波数成分を
消去することにより内部部分放電判定用周波数分布を求
めると、該内部部分放電判定用周波数分布は、外来ノイ
ズが除去されたものとなり、該周波数分布から内部部分
放電を適確に検出することができる。

【００４６】尚上記データＡに含まれるノイズｚとデー
タＢに含まれるノイズｚ´との間には若干の差が生じる
のを避けられないが、サンプリング回数を多くして平均
化処理を施すことによりノイズを検出精度に影響を与え
ない程度に低減することができる。

【００４７】図７は、変電所において内部部分放電が発
生していない状態で電流検出手段から得られる検出信号
の周波数分布の一例を示したもので、商用周波数の成分
以外の周波数成分はノイズに含まれているものである。

【００４８】今内部部分放電が生じるＣＶＴをシールド
ルーム内に配置して、図４のＴ1 の期間に設定したサン
プリング期間にサンプリングしたデータを周波数分析し
た結果、図３に示すような周波数分布が得られるとする
と、同じ変圧器を図７のようなノイズ環境に配置してＴ
1 の期間に設定したサンプリング期間にサンプリングし
たデータを周波数分析すると、図６のような周波数分布
が得られ、図４のＴ2の期間に設定したサンプリング期
間にサンプリングしたデータを周波数分析すると、図７
のような周波数分布が得られる。ここで図６の周波数分
布から図７の周波数分布の各周波数成分を消去すると、
図３のように、内部部分放電のデータのみを含む周波数
分布を得ることができる。

【００４９】上記の第１のサンプリング期間は図４のＴ
1 の期間及びＴ2 の期間のいずれに設定してもよいが、
前記と同じ理由によりＴ1 の期間に第１のサンプリング
期間を設定するのが好ましい。これに対し、外来ノイズ
を検出する第２のサンプリング期間は図４のＴ2 の期間
に設定しても、Ｔ2 ´の期間に設定しても大差がない。

【００５０】実験によると、図４のＴ1 の期間は１次電
圧の位相で０°〜７０°の範囲に設定するのが適当であ
り、Ｔ2 の期間は同じく１次電圧の位相で１１０°〜１
６０°の範囲に設定するのが適当である。

【００５１】本発明においては、接地線を流れる電流を
検出する電流検出手段の出力のサンプリング結果を周波
数分析することにより図３に示すような周波数分布を得
て、この周波数分布から内部部分放電が発生しているか
否かを判定する。この判定はＣＲＴ画面上に表示された
周波数分布、またはプリンタにより打ち出された周波数
分布を目視することにより行ってもよいが、予測保全シ
ステムにおいては、コンピュータによるデータ処理によ
り内部部分放電の有無を自動的に判定し得るようにして
おくのが好ましい。

【００５２】コンピュータを用いて周波数パターンから
内部部分放電の有無を判定する場合、内部部分放電が発
生しているときの周波数分布の包絡線を結ぶことにより
得たパターンをメモリに多数記憶させておいて、得られ
た周波数分布のパターンと記憶されている周波数分布の
パターンとをパターン認識の手法により比較する方法も
考えられるが、この方法はパターンの認識と比較に長時
間を要するという難点がある。

【００５３】本発明者は、種々の実験を行った結果、周
波数分布の最大レベルを与える周波数を基準周波数とし
て各周波数を該基準周波数に対する比（周波数比）で表
し、該最大レベルを０デシベルとして各周波数成分のレ
ベルをデシベル表示することにより、周波数分布を標準
化すると、わずかなデータ処理で内部部分放電が発生し
ているか否かの判定を行うことができることを見出し
た。

【００５４】即ち、内部部分放電が発生しているときに
得られる周波数分布を上記のようにして標準化すると、
標準化された周波数分布の包絡線がとり得るるパターン
の範囲は図８の折れ線で囲まれた判定基準パターン範囲
Ｓに収まることが明らかになった。図８において横軸
は、各周波数の基準周波数（サンプリング結果を周波数
分析することにより得られた周波数分布の最大レベルを
与える周波数）に対する比を示しており、縦軸は、周波
数分布の最大レベルを０デシベルとした場合の各周波数
成分の信号レベルを示している。図８において、下側の
折れ線の屈曲点ａ，ｂ，ｃ，ｄ1 ，ｄ2 ，ｅ，ｆ及びｇ
における周波数比の値及び信号レベルの値を示す座標は
それぞれ、ａ（0.7 ，−40），ｂ（ 0.8，−35），ｃ
（0.9 ，−25），ｄ1 （0.95，−15），ｄ2 （1.05，−
15），ｅ（1.1 ，−25），ｆ（1.2 ，−35），ｇ（1.3
，−40）である。また上側の折れ線の屈曲点ａ´，ｂ
´，ｃ´，ｄ´，ｅ´，ｆ´及びｇ´における周波数比
の値及び信号レベルの値を示す座標はそれぞれ、ａ´
（0.7 ，−17.5），ｂ´（0.8 ，−15），ｃ´（0.9 ，
−10），ｄ´（1.0 ，0 ），ｅ´（1.1 ，−10），ｆ´
（1.2 ，−15）及びｇ´（1.3 ，−17.5）である。

【００５５】内部部分放電の有無を判定するには、サン
プリング結果を周波数分析することにより求めた周波数
分布を標準化し、標準化した周波数分布の周波数比0.7
〜1.3 の範囲の部分の包絡線を部分放電検出用周波数分
布パターンとして、このパターンが、図８の判定基準パ
ターン範囲Ｓに入るか否かを見ればよい。即ち、部分放
電検出用周波数分布パターンの全体が判定基準パターン
範囲Ｓに収まる場合に内部部分放電が発生していると判
定し、標準化された周波数分布の一部でも判定基準パタ
ーン範囲Ｓからはみ出す場合には、内部部分放電が発生
していないと判定すればよい。

【００５６】上記の標準化された周波数分布は簡単な演
算により求めることができ、部分放電検出用周波数分布
パターンが判定基準パターン範囲Ｓに入るか否かは、コ
ンピュータにより簡単な比較演算を行うことにより容易
に判断できるため、内部部分放電の存在の有無の判定を
短時間で行わせることができる。

【００５７】上記のように周波数分布を標準化すると、
内部部分放電発生時に接地線電流波形に現れる特徴的な
周波数分布パターンをとらえることができるため、内部
部分放電の発生をノイズと区別して検出することがで
き、変電所等のノイズが多い場所でも内部部分放電を適
確に検出することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上のように、本願第１の発明によれ
ば、変圧器の１次電圧が零点を迎えてからピークを迎え
るまでの内部部分放電発生頻度が高い期間から、外部気
中放電の発生頻度が高い１次電圧のピーク付近の期間を
除いた特定の期間内にサンプリング期間を設定して電流
検出手段の出力をサンプリングするようにしたので、内
部部分放電により生じたパルスを確実に検出することが
でき、Ｓ／Ｎ比を向上させて内部部分放電の検出精度を
向上させることができる利点がある。

【００５９】また本願第２の発明によれば、内部部分放
電の発生頻度が高く外部気中放電の発生頻度が低い期間
に設定した第１のサンプリング期間にサンプリングした
信号の周波数分布から、内部部分放電及び外部気中放電
の発生頻度が低く、高周波成分としては実質的に外来ノ
イズのみが存在している期間に設定した第２のサンプリ
ング期間にサンプリングした信号の周波数分布の各周波
数成分を消去するようにしたので、外部気中放電による
パルスと外来ノイズとの双方を取り除いて内部部分放電
を検出することができる。従って変電所等の外来ノイズ
が到来する場所に設置されたＣＶＴの内部部分放電をも
適確に検出することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンデンサ形計器用変圧器に本発明の検出方法
で用いる装置を接続した状態を概略的に示した構成図で
ある。

【図２】本発明の実施例で用いる周波数分析装置の構成
を示したブロック図である。

【図３】本発明の検出方法において接地線電流の検出信
号を周波数分析することにより得た周波数分布の一例を
示した線図である。

【図４】内部部分放電が発生している場合のＣＶＴの１
次電圧波形及び接地線電流の波形を概略的に示した波形
図である。

【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は外部気中放電が発生してい
る場合のＣＶＴの１次電圧波形及び接地線電流の波形を
概略的に示した波形図である。

【図６】外来ノイズと内部部分放電によるパルスとを含
む接地線電流の周波数分布の一例を示した線図である。

【図７】外来ノイズのみを含む接地線電流の周波数分布
の一例を示した線図である。

【図８】内部部分放電が発生している場合に、接地線電
流の標準化された周波数分布がとり得るパターンの範囲
を示した線図である。

【図９】従来の検出方法により内部部分放電を検出する
ために線路に結合コンデンサを接続した状態を示した回
路図である。

【図１０】従来の検出方法で用いていた検出回路の構成
を示した回路図である。

【図１１】ＥＲＡ方により得られた楕円リサージュ図形
を示した波形図である。

【符号の説明】

１ コンデンサ形計器用変圧器 １０ タンク １１ 碍子 Ｃ1 主コンデンサ Ｃ2 分圧コンデンサ Ｔr 変圧器 ２５ 接地線 ３０ 変流器 ３２ 終端抵抗 ３３ 周波数分析装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 照行 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機株式会社内 (72)発明者 中橋 昭雄 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−177179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−21173（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−230067（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−206466（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−147970（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−215074（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−212076（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−203866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−120268（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−221876（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−74974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−153184（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01R 31/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンデンサ形計器用変圧器の内部で発生
   する内部部分放電を検出する方法において、 前記コンデンサ形計器用変圧器の接地線を流れる接地線
   電流を検出する電流検出手段を設け、 前記変圧器の１次電圧が零点を迎えてからピークを迎え
   るまでの、内部部分放電の発生頻度が高い期間から、外
   部気中放電の発生頻度が高い１次電圧のピーク付近の期
   間を除いた特定の期間内にサンプリング期間を設定して
   前記電流検出手段の出力をサンプリングし、 サンプリングした結果を周波数分析してサンプリング期
   間に流れた接地線電流の周波数分布を求め、 前記周波数分布から前記内部部分放電が発生したことを
   検出することを特徴とするコンデンサ形計器用変圧器の
   内部部分放電検出方法。
2. 【請求項２】 コンデンサ形計器用変圧器の内部で発生
   する内部部分放電を検出する方法において、 前記変圧器の接地線を流れる接地線電流を検出する電流
   検出手段を設け、 前記変圧器の１次電圧が零点を迎えてからピークを迎え
   るまでの、内部部分放電の発生頻度が高い期間から外部
   気中放電の発生頻度が高い１次電圧のピーク付近の期間
   を除いた第１の特定期間内に第１のサンプリング期間を
   設定し、 前記１次電圧がピークを迎えてから次の零点を迎えるま
   での内部部分放電の発生頻度が低い期間から、外部気中
   放電の発生頻度が高い１次電圧のピーク付近の期間と内
   部部分放電の発生頻度が高い１次電圧の零点近傍の期間
   とを除いた第２の特定期間内に第２のサンプリング期間
   を設定し、 前記第１及び第２のサンプリング期間に前記電流検出手
   段の出力をサンプリングし、 サンプリングした各結果を周波数分析して第１及び第２
   のサンプリング期間にそれぞれ流れた接地線電流の周波
   数分布を第１の周波数分布及び第２の周波数分布として
   求め、 前記第１の周波数分布の各周波数成分から第２の周波数
   分布の各周波数成分を消去することにより内部部分放電
   判定用周波数分布を求め、 前記内部部分放電判定用周波数分布から前記内部部分放
   電が発生したことを検出することを特徴とするコンデン
   サ形計器用変圧器の内部部分放電検出方法。