JP3612812B2 - 電気機器用絶縁診断装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス絶縁開閉装置、ガス遮断器、キュービクル等の電気機器において絶縁異常が発生したか否かを診断する絶縁診断装置に関するものである。電気機器に絶縁異常が発生すると、それに伴って部分放電が発生する。絶縁診断装置は、この部分放電により発生する電磁波を検出して絶縁異常の有無を判定するもので、電気機器の絶縁異常を軽微な段階で検出するものである。
【0002】
【従来の技術】
図5に従来例を示す。従来は、電磁波をとらえるとメータが振れる電磁波エネルギー検出装置を絶縁診断装置20として使用していた。絶縁診断時には、絶縁診断装置20を作業員21が持ち、そのアンテナを診断対象となる電気機器22の充電部23に近付ける。電気機器22内部に絶縁異常があると、それに伴って部分放電が発生し、部分放電により電磁波24が発生して充電部23から外部に放射される。絶縁診断装置20が電磁波24をとらえると、そのメータが振れる。作業員3はこのメータの振れを見て、電気機器1に絶縁異常が発生しているか否かを判断する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の絶縁診断装置20では、その現場に外来ノイズ25がある場合、その外来ノイズ25がアンテナを介して絶縁診断装置20に侵入するのでメータが振れる。したがって、絶縁診断装置20のメータの振れを見るだけでは、電気機器22内の部分放電による電磁波24と外部ノイズ25との区別が付かず、誤診をする可能性がある。また、絶縁診断装置20のアンテナを電気機器22の充電部22へ近づけることは、作業員21にとって危険なことである。
【0004】
本発明は、外部ノイズの影響を受けず、正確に電気機器の絶縁異常を検出することのできる絶縁診断装置を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、安全に使用することができる絶縁診断装置を提供することを目的とするものである。
【0005】
【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、電気機器の絶縁異常に伴って発生する部分放電により発生する電磁波を検出することにより絶縁異常判定を行う電気機器用絶縁診断装置において、電気機器として多相交流用電気機器を対象とし、電気機器の各相ごとに配置され、各相ごとの電磁波を検出する手段と、各相の検出手段の出力レベルを監視比較し、多相の内1相以上の出力レベルが基準レベルを超え、かつ、多相の内1相のみが特異的に出力レベルが高い場合に絶縁異常が発生したと判定する手段とから電気機器用絶縁診断装置を構成する。
【0006】
電磁波を検出する手段は、電気機器の絶縁異常により発生する電磁波と外部ノイズの両方を検出する。これら絶縁異常による電磁波と外部ノイズとは、次の原理により判別される。絶縁異常により電磁波が発生すると、絶縁異常が発生した相の検出手段の出力レベルが最も高くなり、他の相の検出手段の出力レベルはそれに比較して低いものとなる。これに対し、外部ノイズは各相の検出手段により同等に受けられるため、各相の検出手段の出力レベルはほぼ等しい値となる。
【0007】
判定手段は、上記原理に基づいて、各相の検出手段の出力レベルを監視比較し、絶縁異常による出力レベルの上昇時のみ、異常信号を出力する。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
図1は、本発明の絶縁診断装置をタンク形ガス遮断器に適用した例を示す。図において(a)は側面図、(b)は正面図である。
図1のタンク形ガス遮断器は、支持台13上に配置された3相のガス遮断器1,2,3から構成される。ガス遮断器はそれぞれブッシングを有し、各相のブッシング4,5,6のそれぞれに電磁波の検出手段としてアンテナ7,8,9が付けられる。図示の例では、アンテナ7,8,9はブッシング下部に取り付けられているが、その位置は自由に設定することができる。
【0009】
また、電磁波の検出手段としては、アンテナ又は電極をガス遮断器1,2,3の内部に取り付けることもできる。ただし、これらのアンテナ又は電極は、各相の導体に対向して設け、該当する相の電磁波を検出できるように配置する必要がある。
各相のアンテナ7,8,9は、診断装置本体10に接続される。また、診断装置本体10には、外部ノイズ用アンテナ11が接続される。診断装置本体10の出力信号は出力端子12から取り出される。
【0010】
図2に絶縁診断装置の回路を示す。
3相分のアンテナ7,8,9及び外部ノイズ用アンテナ11は、チャンネルセレクタ14に接続される。チャンネルセレクタ14は、3相分のアンテナ7,8,9と外部ノイズ用アンテナ11を切り換えて、順次各アンテナ7,8,9,11の出力をチューニングアンプ15に入力する。チューニングアンプ15の出力は、A/D変換器16によりディジタル信号に変換されて、CPU17に入力される。
【0011】
CPU17は、各アンテナ出力に基づいて、ガス遮断器1,2,3に絶縁異常が発生したか否かを判定し、絶縁異常が発生したと判定したときは、I/Oインターフェース18を介してリレー19を動作させ、異常信号を出力端子12から出力する。
次に、図2の回路の動作について説明する。
【0012】
チューニングアンプ15は、複数点の周波数f1 ,f2 ……fn を選択し増幅して出力する。ここで選択される周波数としては、外部ノイズの少ない周波数が選ばれる。例えば、f1 =90MHz,f2 =150MHz……というように選択される。
電気機器に部分放電が発生していないときのチューニングアンプ15の出力を、図3の(a)に示し、電気機器に部分放電が発生したときの出力を(b)に示す。図3において、横軸は周波数f、縦軸は出力レベルPである。(a)の部分放電が発生していないときの出力レベルは、各周波数f1 ,f2 ……fn において低く、(b)の部分放電が発生したときの出力レベルは、多くの周波数点で高くなる。なお、(a)における通常時の出力レベルは、専らバックグランドノイズ(BGN)により発生する。
【0013】
また、図3において、PBGN は異常判定レベルで、異常判定のために、部分放電が発生していないときの出力レベルよりやや高い値に設定される。
チューニングアンプ15の出力レベルは、CPU17において、例えば次のいずれかの方法により数値化される。
(1)全数平均をとる。 −P=(1/n)ΣPn
(2)最大値からnu 点までの平均をとる。 −Pmax =(1/nu )ΣPnu
(3)最多値からnm 点までの平均をとる。 −Pm =(1/nm )ΣPnm
(4)重み付け平均をとる。 −P2 =(1/n)ΣPn 2
上記の種々の数値化のいずれかにより数値化した値を −PT で表示すると、いずれの方法で数値化されたものも、概して部分放電の増大に対応して −PT も増大する関係となる。
【0014】
このように数値化された出力レベル −PT は、各状況に応じて各相ごとに図4に示すように変化する。
図4の時点t1 〜t2 ,t3 〜t4 は、各U相,V相,W相の出力レベル −PT(U), −PT(V), −PT(W)はいずれも異常判定レベルPBGN より低い。この状態は、電気機器内で絶縁異常が発生せず、かつ外部ノイズも到達していない状態であることを示している。
【0015】
時点t2 〜t3 は、各相の出力レベルが異常判定レベルPBGN より高くなっているが、各相の出力レベルはほぼ等しい値となっている。この状態は、各相のアンテナが外部ノイズを同等にとらえている状態を示している。
時点t4 〜t5 は、各相の出力レベルが異常判定レベルPBGN より高くなり、かつV相の出力レベル −PT(V)が他のU,W相の出力レベル −PT(U), −PT(W)より高くなっている。この状態は、V相の電気機器において、部分放電が発生している可能性が高いことを示している。
【0016】
以上の見地から、CPU17においては、1相以上の出力レベルが異常判定レベルPBGN を超えたときは、部分放電が発生している可能性があると判定する。次いで、各相の出力レベル −PT(U), −PT(V), −PT(W)を相互に比較する。
ここで、各相の出力レベル −PT(U), −PT(V), −PT(W)が所定の値Δ −PT の幅に入っていれば、これは外部ノイズにより出力レベルが上昇したと判定し、異常信号を出力しない。
【0017】
各相の出力レベルの内、V相の出力レベル −PT(V)が他の2相の出力レベル −PT(U), −PT(W)より大きくかつその差が所定の値 −ΔPT を超えていれば、当該相のV相に絶縁異常が発生したと判定し、リレー19を動作させ、出力端子12から異常信号を出力する。
なお、1相の出力レベルが異常判定レベルPBGN を超えたとき、その出力レベルと外部ノイズ用アンテナ11からの出力レベルとを比較し、両者がほぼ同等であれば、外部ノイズによる出力レベルの上昇と判定して異常信号を出力しないようにすることもできる。
【0018】
【発明の効果】
本発明によれば、外部ノイズの影響を受けず、正確に電気機器の絶縁異常を検出することのできる絶縁診断装置を得ることができる。また、本発明によれば、安全に使用することができる絶縁診断装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気機器用絶縁診断装置を適用したガス遮断器を示す図。
【図2】図1の絶縁診断装置の回路図。
【図3】図1のチューニングアンプの出力レベルを示すグラフ。
【図4】図1のアンテナ出力レベルの変化を示すグラフ。
【図5】従来の絶縁診断装置の使用形態を示す図。
【符号の説明】
1,2,3…ガス遮断器
4,5,6…ブッシング
7,8,9…アンテナ
10…診断装置本体
11…外部ノイズ用アンテナ
14…チャンネルセレクタ
15…チューニングアンプ
17…CPU
Claims (2)
- 電気機器の絶縁異常に伴って発生する部分放電により発生する電磁波を検出することにより絶縁異常判定を行う電気機器用絶縁診断装置において、
前記電気機器が多相交流用電気機器であり、
前記電気機器の各相ごとに配置され、各相ごとの前記電磁波を検出する手段と、前記各相の検出手段の出力レベルを監視比較し、多相の内1相以上の出力レベルが基準レベルを超え、かつ、多相の内1相のみが特異的に出力レベルが高い場合に絶縁異常が発生したと判定する手段と
を具備することを特徴とする電気機器用絶縁診断装置。 - 前記判定手段は、多相の内1相以上の出力レベルが基準レベルを超えた場合であっても、多相の全てがある範囲内で同一レベルの範囲内にある場合は、絶縁異常が発生していないと判定することを特徴とする請求項1記載の電気機器用絶縁診断装置。
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