JP3292115B2

JP3292115B2 - ガス絶縁電気機器用絶縁異常診断装置

Info

Publication number: JP3292115B2
Application number: JP29294597A
Authority: JP
Inventors: 和彦堀越
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 2002-06-17
Anticipated expiration: 2017-10-24
Also published as: JPH11133098A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス遮断器、ガス
絶縁開閉装置などのガス絶縁電気機器の容器の内部に発
生する部分放電を監視する絶縁異常診断装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ガス絶縁電気機器の容器内に金属の切り
粉又はバリなどの金属異物が存在すると、この金属異物
の先端から部分放電が生じることがある。また、導体の
接触部に接触不良がある場合にも、部分放電が生じるこ
とがある。このようにガス絶縁電気機器内部で生じた部
分放電を放置すると、やがて絶縁破壊が生じて重大な事
故に発展する虞がある。

【０００３】したがって、ガス絶縁電気機器の事故を未
然に防ぐためには、ガス絶縁電気機器の容器の内部に金
属異物が存在するか否か、又は部分放電が生じているか
否かを監視する必要がある。そこで、従来は、ガス絶縁
電気機器の容器の内部で生じる部分放電により発生する
異常電磁波の有無を監視するようにした絶縁異常診断装
置が種々提案されている。

【０００４】ガス絶縁電気機器は金属容器でシールドさ
れているため、電磁波による容器内部の部分放電の検出
は、容器から漏れ出る電磁波を検出しなければならな
い。この電磁波の漏れ出る場所としては、碍子部が最良
と考えられている。ただ、この碍子部は、高度な絶縁性
能を保つ必要があり、また、アンテナセンサを取り付け
ることにより電界が乱れることを防止する必要がある。

【０００５】したがって、電磁波の検出し易さの見地
と、絶縁協調の見地から、碍子取付部にアンテナセンサ
を取り付ける必要がある。このため、従来の絶縁異常診
断装置におけるアンテナセンサとしては、ガス絶縁電気
機器の碍子取付部に、碍子を囲むように配置されたリン
グ条のアンテナセンサが使用される。このアンテナセン
サが検出した電磁波信号は、絶縁異常診断装置本体にお
いて解析され、部分放電の有無の判定がされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の、アンテナセン
サを電気機器に取り付けようとする場合、アンテナが大
型であるため、碍子フランジの固定用ボルトを流用して
固定する必要があった。しかしながら、ガス絶縁電気機
器には、通常５ｋｇｆ／ｃｍ²の高圧ガスが封入されて
いるため、容器のボルトを外したり緩めたりすること
は、碍子の破損、電気機器の信頼性を損なうなどの危険
性が生じる虞がある。また、アンテナの固定には、電気
機器の運転を休止する必要があった。

【０００７】本発明は、主電気機器の絶縁性能に影響を
与えずに、かつ、主電気機器の運転を停止させることな
く取り付けることができるアンテナセンサを使用した絶
縁異常診断装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものである。ガス絶縁電気機器の容
器中で部分放電が生じると、電磁波が発生する。ガス絶
縁電気機器は金属容器により密封されているため、電磁
波は、容器に設けられた導体を導出する部分から外部へ
漏れだす。

【０００９】ガス絶縁電気機器が、導出部分に電流セン
サとこの電流センサのカバーを具備しているものである
場合、電磁波は、導出部分から外部空間へ放射されると
同時に、電流センサカバーの表面から容器に沿っても進
行をする。したがって、電流センサカバー自身がアンテ
ナとしての機能を有することとなる。この電流センサカ
バー中には、導体に流れる電流により誘起されて循環電
流が流れることを防止する目的で、間隙が設けられる。
また、電流センサカバーと電気機器容器とで循環経路を
形成しないために、電流センサカバーと容器との間にも
間隙が形成される。電流センサカバーに沿って進行する
電磁波に対して、これらの間隙の部分において最大の電
位差が発生する。

【００１０】本発明においては、この２つの間隙の、少
なくとも一方の近傍にアンテナセンサを配置して部分放
電による電磁波を検出し、この電磁波信号に基づいて判
定手段で部分放電の発生の有無を判定する。このよう
に、最も電磁波の強度が高い位置にアンテナセンサを配
置したことにより、アンテナセンサとして小型軽量のも
のを使用できる。このため、簡単な方法でアンテナセン
サを取り付けることができ、容器のボルトを利用する必
要性がなくなるため、電気機器の信頼性を低下させるこ
とがなくなる。また、電流センサカバーに対してアンテ
ナセンサを配置するため、導体の導出部分における絶縁
性能に影響を与えることがなく、さらに、充電部分から
離れた位置にアンテナセンサを取り付けることができる
ので、電気機器の運転を継続した状態でアンテナセンサ
の取付けを行うことができる。

【００１１】本発明のアンテナセンサとしては、２つの
スケルトンスロットアンテナから構成され、１つは前記
電流センサ用カバーの間隙の近傍に配置され、他の１つ
は前記電流センサ用カバーと前記容器との間の間隙に配
置され、２つのスケルトンスロットアンテナが渡り線に
より接続されたものを使用することができる。また、本
発明のアンテナセンサとして、前記２つの間隙の内、一
方の間隙を挟んだ位置において２つの箔電極を取付けて
構成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図を用
いて説明する。なお、以下の説明においては、各図で同
一機能を有するものには、同一符号を付して、重複する
説明は省略する。図１を用いて、アンテナセンサが取付
けられる碍子取付部の構成を説明する。図１は、ガス遮
断器における碍子取付部を一部断面で示す。

【００１３】図１において、１は容器で、内部に遮断部
２を収納し、絶縁ガス３を封入している。４は、容器１
の上部に形成した碍子取付部で、５は碍子である。７
は、遮断部２から引き出された導体である。６は、導体
７に流れる電流を測定するための変流器で、碍子取付部
４の外側に配置される。８は、変流器カバーである。変
流器カバー８は、変流器６の上部と側面を覆う円筒部分
９と、下部を覆う円板部分１０とから構成される。変流
器カバー８には、導体７に流れる電流により誘起される
電流に対して１ターンの電流経路を形成しないように、
円筒部分９と円板部分１０の間に間隙１１が形成され
る。また、変流器カバー８と容器１とで１ターンの電流
経路を形成しないように、円筒部分９と容器１との間に
間隙１２が形成される。

【００１４】上記構成のガス絶縁電気機器において、容
器１内で部分放電１３が生じると、それにより電磁波が
発生し、その電磁波は、矢印で示すように、容器１内を
進行し、碍子取付部４の開口から外部へ放射される。外
部へ放射された電磁波は、開放された空間へ放射される
成分と、変流器カバー８及び容器１の表面に沿って進行
する成分とに分かれる。

【００１５】変流器カバー８は、その表面に沿って進行
する電磁波に対してアンテナセンサを形成する。このア
ンテナセンサにおいては、間隙１１及び間隙１２の部分
で電位差が大きくなる。したがって、本例では、部分放
電による電磁波を、間隙１１，１２の近傍位置に配置し
たアンテナセンサで捕らえる。図２は、アンテナセンサ
２１の配置構成を示すが、この図２について説明をする
前に、アンテナセンサ２１について図３を用いて説明を
する。

【００１６】図３はアンテナセンサ２１の構成を示す図
で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図である。アンテナ
センサ２１は、２つのスケルトンスロットアンテナから
なるアンテナ素子２２と２３から構成される。各アンテ
ナ素子２２と２３は、２０〜４０ｍｍ幅、２ｍｍ厚のス
テンレス板により、６０ｍｍ×１８０ｍｍ程度の大きさ
の矩形の枠状に形成される。２つのアンテナ素子２２、
２３は、（Ｂ）に示すように、横から見たときにＬ字型
となるように、一方のアンテナ素子２２が縦位置に、他
方のアンテナ素子２３が横位置に、隣接して配置され
る。

【００１７】各アンテナ素子２２と２３は、渡り線２
４，２５により相互に接続される。また、アンテナセン
サ２１は、各渡り線２４，２５において同軸ケーブル２
６と接続され、同軸ケーブル２６を介して後述する診断
装置本体に接続される。図２に戻り、アンテナセンサ２
１は、適宜の方法により絶縁板２７に取り付けられ、絶
縁板２７は、ステンレスバンド２８、２９により容器１
に締め付け固定される。したがって、容器１で使用され
ているボルトをアンテナセンサ２１の取付けに利用する
必要がなくなる。

【００１８】また、縦位置のアンテナ素子２２が円筒部
分９と円板部分１０の間の間隙１１の近傍に配置され、
横位置のアンテナ素子２３が円板部分９と容器２の間の
間隙１２の位置に配置される。このように、間隙１１，
１２は前述のように電位差の大きい位置であるから、ア
ンテナセンサ２１は効率よく電磁波を検出する。また、
縦位置に配置されたアンテナ素子２２は、高周波の電磁
波を主に検出し、横位置に配置したアンテナ素子２３
は、低周波の電磁波を主に検出する。したがって、２つ
のアンテナ素子２２，２３を組み合わせたアンテナセン
サ２１は、広い周波数範囲の電磁波を検出することがで
きる。しかしながら、縦位置又は横位置の一方のアンテ
ナ素子を省略しても、部分放電による電磁波を検出する
ことも可能である。

【００１９】また、アンテナセンサ２１は、碍子５から
離れて、接地電位にある容器１と変流器カバー８に近接
した位置に配置されるため、碍子取付部の絶縁性能に影
響を与えることがない。さらに、アンテナセンサ２１の
取付け位置は、充電部分から離れた場所となるので、電
気機器の運転を継続したままアンテナセンサ２１の取付
けを行うこともできる。

【００２０】図４に、診断装置本体３１の構成を示す。
アンテナセンサ２１が検出した電磁波信号は、同軸ケー
ブル２６により、診断装置本体３１へ伝送され、診断装
置本体３１は電磁波信号を解析して、容器１内で部分放
電が発生しているか否かを判定する。なお、この診断装
置本体３１としては、図示のものに限らず、任意のもの
が使用できる。

【００２１】絶縁ガス中で発生する部分放電による電磁
波は、広範囲な周波数成分を有する。診断装置本体３１
では、予め定めた複数の周波数ポイントにおける信号強
度及び、信号の連続性（継続時間）に基づいてアンテナ
センサ２１が部分放電による電磁波を検出したか否かを
判定する。なお、アンテナセンサ２１は、容器１内から
放射される電磁波だけでなく、他電気機器からのノイ
ズ、公衆放送波、無線局などの外部ノイズも検出する。
したがって、診断装置本体３１では、外部ノイズによる
影響を排除するため、外部ノイズの周波数と一致する周
波数ポイント以外の複数の周波数ポイントで信号検出を
行う。

【００２２】図４において、アンテナセンサ２１は、３
相ガス遮断器の各相ごとに設けられる。各アンテナセン
サ２１が検出した電磁波信号は、同軸ケーブル２６を経
由してセレクタ３２に入力される。セレクタ３２は、Ｃ
ＰＵ３６の制御により、１つの入力信号を選択して出力
する。選択された電磁波信号は、高周波用増幅器３３に
より増幅され、検波用チューナ３４に入力される。

【００２３】チューナ３４は、ＣＰＵ３６の制御によ
り、予め定められた複数の周波数ポイントにおいて信号
を検波する。前述のように、この周波数ポイントの設定
の際には、外部ノイズの周波数と一致する周波数ポイン
トは排除される。出力信号は、Ａ−Ｄ変換器３５により
ディジタル信号に変換され、ＣＰＵ３６に出力される。
ＣＰＵ３６においては、周波数ポイント別の信号強度と
連続性、及び、多相の信号強度の比較などから、外部ノ
イズの影響を排除して、部分放電の有無を判定する。

【００２４】図５に、アンテナセンサの他の例を示す。
本例のアンテナセンサ４１は、変流器カバー８の円筒部
分９と容器２において、両者間の間隙１２に対向する位
置に、それぞれ箔電極４２，４３が絶縁物４５，４６を
介して貼り着けられる。各箔電極４２，４３は同軸ケー
ブル４４により、既述の診断装置本体３１に接続され
る。なお、図中、二点鎖線で示したように、一方の箔電
極４３は、容器１に取り付ける代わりに、変流器カバー
８の円板部分１０に取り付けることもできる。

【００２５】このアンテナセンサ４１においても、各箔
電極４２，４３は電位差の大きい間隙１１又は１２を挟
んで配置されるため、効率よく電磁波を検出する。ま
た、アンテナセンサの取付けが容易であること、碍子取
付部の絶縁に影響を与えないことも、前述の図２，３に
示したアンテナセンサと同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガス遮断器における碍子取付部の構成を一部断
面で示す図。

【図２】本発明におけるアンテナセンサを取り付けたガ
ス遮断器の構成を示す図。

【図３】図２のアンテナセンサの詳細な構成を示す図。

【図４】本発明において使用される診断装置本体の構成
を示す図。

【図５】本発明における第２の例のアンテナセンサを取
り付けたガス遮断器の構成を示す図。

【符号の説明】

１…容器４…碍子取付部５…碍子６…変流器７…接続導体８…変流器カバー９…円筒部分１０…円板部分１１，１２…間隙２１…アンテナセンサ２２，２３…アンテナ素子２４，２５…渡り線２６…同軸ケーブル２７…絶縁板２８，２９…ステンレスバンド３１…診断装置本体３２…セレクタ３３…高周波用増幅器３４…検波用チューナ３５…Ａ−Ｄ変換器３６…ＣＰＵ４１…アンテナセンサ４２，４３…電極４５，４６…絶縁物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/12 H02B 13/00 - 13/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】容器内部に収納された電気機器本体から
容器外部へ導体を導出する部分と、この導出部分に設け
た電流センサと、この電流センサをカバーし、前記導体
に流れる電流により誘起される循環電流を防止する間隙
を有し、かつ、前記容器と間隙を空けて配置される電流
センサ用カバーとを有するガス絶縁電気機器において、前記２つの間隙の少なくとも一方の間隙の近傍に配置さ
れ、前記導体導出部分から漏れ出る電磁波を検出するア
ンテナセンサと、このアンテナセンサに接続され、このアンテナセンサが
検出した電磁波信号を解析して、前記ガス絶縁電気機器
の容器内で部分放電が発生したか否かを判定する判定手
段とを具備するガス絶縁電気機器用絶縁異常診断装置。
【請求項２】前記アンテナセンサは、２つのスケルト
ンスロットアンテナから構成され、１つは前記電流セン
サ用カバーの間隙の近傍に配置され、他の１つは前記電
流センサ用カバーと前記容器との間に配置され、２つの
スケルトンスロットアンテナが渡り線により接続されて
構成された、請求項１に記載のガス絶縁電気機器用絶縁
異常診断装置。
【請求項３】前記アンテナセンサは、前記間隙を挟ん
だ位置に２つの箔電極を取付けて構成された、請求項１
に記載のガス絶縁電気機器用絶縁異常診断装置。