JP4230650B2

JP4230650B2 - Partial discharge detection method for gas switchgear

Info

Publication number: JP4230650B2
Application number: JP2000310476A
Authority: JP
Inventors: 信宮下; 潔井波; 一三石垣; 正則大隅
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2020-10-11
Also published as: JP2002116235A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、絶縁スペーサと金属フランジとを金属ボルトで固定した方式のガス絶縁開閉装置等のガス開閉機器の部分放電を外部から検出する部分放電検出方法に係わり、特に、その検出感度の向上させて、外部ノイズとの判別を可能にして誤判定を防止しうる部分放電検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、例えば、特開平１０−２８５７３１号公報に記載された、この種の従来のガス絶縁開閉機器の部分放電検出装置を示す構成図である。この図において、１はガス絶縁開閉機器の絶縁スペーサから漏れ出る部分放電による電磁波を検出するアンテナであり、アンテナ１の出力はバンドパスフィルタ２及び増幅器３を通して診断部に入力される。診断部は、コンパレータ４、シグナルジェネレータ５、ブザー６からなり、コンパレータ４は、バンドパスフィルタ２からの入力信号のレベルが基準レベルＶｒｅｆを越えると信号を出力して、シグナルジェネレータ５を作動させてブザー６を鳴らすように構成されている。
【０００３】
次に、この従来装置の動作について説明する。ガス絶縁開閉器機の内部で部分放電が発生すると、金属フランジ間に配置された絶縁スペーサから外部に漏れる電磁波がアンテナ１で検出され、その電磁波信号はバンドパスフィルタ２を通して増幅器３で増幅されてコンパレータ４に入力され、入力信号のレベルが基準レベルＶｒｅｆを越えるとブザー６が鳴動する。バンドパスフィルタ２は、予め判明している無線等の周波数帯を避ける（フィルタする）ように設定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の部分放電検出装置は以上のように構成されているため、検出した信号がガス開閉器内部から漏洩した部分放電の電磁波信号か、ガス開閉機器の外部から侵入した外来電磁波ノイズの信号かを判断するのが困難であり、外部からのノイズ信号を内部からの信号と誤判定してしまうという間題点があった。また、絶縁スペーサを金属フランジ間に固定する金属ボルト間を通過する電磁波の周波数特性を考慮していないため、検出感度の面でも非効率的であった。
【０００５】
この発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ガス絶縁開閉機器内で発生した部分放電信号を高感度で検出し、検出した部分放電信号と外部ノイズとの判別を可能として誤判定を低減することができる、ガス絶縁開閉機器の部分放電検出方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る部分放電検出方法は、絶縁スペーサと金属フランジとを金属ボルトで固定した方式のガス開閉機器に対して、絶縁スペーサの外部から部分放電検出を行う装置において、前記ガス開閉機器内部の絶縁不良により発生する部分放電の電磁波が、前記絶縁スペーサの前記金属ボルトのボルト間を透過して前記ガス開閉機器外部へ漏洩する際に、前記金属ボルト間で金属ボルトを節として、前記金属ボルト間で励起される定在波の基本共振周波数以上の周波数帯を、前記金属ボルト間で励起される定在波の共振周波数を一つ或いは複数定めて、その周波数を中心周波数とした狭帯域のフィルターを介し、部分放電の電磁波を検出するアンテナを前記ボルト間に沿って移動させ、且つ検出する周波数を前記一つ或いは複数の共振周波数と一致させ、その周波数における前記ボルト間のスペクトラム強度分布が、共振する定在波の強度分布と一致した場合に、部分放電の発生を判定することを特徴とするものである。
さらにまた、本発明に係る部分放電検出方法は、アンテナを移動する代わりに、複数のアンテナを前記ボルト間に並べて配置し、同時に信号を取り込むことを特徴とするものである。
また、本発明に係る部分放電検出方法は、前記アンテナを磁界を検出する磁界検出アンテナにより構成し、最大利得が得られる磁界検出方向を前記金属フランジに対して垂直となるように前記磁界検出アンテナを配置したことを特徴とするものである。
また、本発明に係る部分放電検出方法は、前記アンテナを電界を検出する電界検出アンテナにより構成し、最大利得が得られる電界検出方向を前記金属フランジに対して並行となるように前記電界検出アンテナを配置したことを特徴とするものである。
さらに、本発明に係る部分放電検出方法は、前記ガス開閉機器内部の絶縁不良により発生する部分放電の電磁波が、前記ガス開閉機器中を伝搬する際に、該ガス開閉機器の同軸導波管構造に応じて励起される定在波のＴＥ波或いはＴＭ波の共振周波数と、前記絶縁スペーサの前記金属ボルト間で励起される共振周波数が一致するような金属ボルト間距離を計算し、これに合わせて前記金属ボルトを配置して検出を行うことを特徴とするものである。
さらにまた、本発明に係る部分放電検出方法は、前記金属ボルト間距離を調整する代わりに、前記絶縁スペーサを共振周波数と一致する誘電率の材料より構成したことを特徴とするものである。
また、本発明に係る部分放電検出方法は、前記金属ボルト部の共振周波数と一致させる前記ガス開閉機器内部の共振周波数として、前記ＴＥ波やＴＭ波の共振周波数の代わりに、前記ガス絶縁開閉装置のインピーダンス不連続部の間で励起される定在波の共振周波数を用いることを特徴とするものである。
さらに、本発明に係る部分放電検出方法は、前記絶縁スペーサの外周を覆うように、前記ガス開閉機器内部から漏洩する電磁波を遮蔽する金属製シールドを配置し、その一部分にガス開閉機器内部から漏洩する電磁波が透過できるような検出用窓を開け、その検出用窓の寸法として横幅をスペーサの厚みと同じにして、縦幅をボルト間距離よりも短く且つ該検出窓の横幅よりも大きくし、前記検出用窓の位置を窓枠内に前記金属ボルトが重ならないように配置し、部分放電検出用の周波数帯を、前記金属ボルト間で決定される共振周波数に代えて、前記検出窓の縦幅で決定される共振周波数としたことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るガス開閉機器の部分放電検出方法を実施するための部分放電検出装置を示す構成図である。以下において、本発明の部分放電検出方法を、ガス開閉機器の一例としてのガス絶縁開閉機器に適用した場合について説明する。
図１において、ガス開閉機器としてのガス絶縁開閉機器は、絶縁ガスＳＦ６とともに導体２１を内部に収容した金属容器２０と、それら金属容器２０の連接部すなわちフランジ２２ａ、２２ｂ間にに挿入された絶縁スペーサ２２と、機器全体と外部との接続を行うブッシング１４とを備える。また、図２に示すように、絶縁スペーサ２２は、金属フランジ２２ａ、２２ｂ間に挟まれて、複数の金属ボルト２６ａ、２６ｂ、・・・（図示例では、２個のみ図示されている）により固定されている。
【０００８】
本発明の部分放電検出装置は、金属容器２０の内部で発生し、絶縁スペーサ２２から気中へ漏洩する電磁波を受信するアンテナ１５と、そのアンテナ１５からの出力を増幅するアンプ１６と、そのアンプ１６からの出力に基づいて信号処理を行う信号処理装置１７と、その信号処理装置１７の出力に基づいて部分放電の有無を判定する部分放電判定装置１８とを備える。
【０００９】
図２は、金属フランジ２２ａ、２２ｂに取り付けられた複数の金属ボルト２６ａ、２６ｂ、・・・の間を透過する電磁波が金属ボルト間で共振して定在波を形成する様子を示している。図２のグラフに示すように、ガス絶縁開閉機器内部から絶縁スペーサ２２を介してガス絶縁開閉機器外部へ放射される電磁波は、金属ボルト２６ａ、２６ｂ、・・・間を透過する際に、該金属ボルト２６ａ、２６ｂ、・・・を波の節として、金属ボルト２６ａ、２６ｂ、・・・間で共振する。その共振周波数ｆｃは複数存在し、周波数は次式（１）で表される。
ｆｃ＝Ｃ×ｎ／（２×Ｌ×√ε）（１）
ここで、Ｃは真空中の電磁波の速度、Ｌはボルト間距離、εはスペーサの比誘電率である。
【００１０】
金属ボルト間を透過する電磁波は、基本共振周波数ｆｃ＝Ｃ／（２×Ｌ×√ε）以下であると、波長の長さが金属ボルト間の長さＬより大きくなるので、金属ボルト間を透過しにくくなり、透過効率が低くなる。従って、図１におけるフィルタ２５の透過周波数帯を上記基本周波数以上としたハイパスフィルタを使用すれば、透過電磁波を効率良く検出できるため、ガス絶縁開閉機器内部から放射される電磁波に対して、部分放電検出の感度を向上させることができる。
【００１１】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２は、上記実施の形態１において検出周波数を単一周波数としたものである。本実施の形態２では、図１のフィルタ２５として、その透過周波数を上記式（１）で求めた共振周波数ｆｃに合わせたバンドパスフィルタを使用したものである。
【００１２】
検出する周波数帯を狭帯域にした方が検出感度が向上するため、本実施の形態２によれば、上記実施の形態１より更に感度を向上させることができる。
【００１３】
実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３の要部を示すもので、ガス絶縁開閉機器自体の構成は、図１のものと同様であるが、部分放電検出装置の構成が一部異なっている。すなわち、本実施の形態３では、図３に示すように、図１のアンテナ１５の代わりに、隣接する金属ボルト間を一方の金属ボルト２６ａから他方の金属ボルト２６ｂまで移動させて検出するための磁界プローブ２７が設けられている。
また、図３において、部分放電検出装置は、磁界プローブ２７の外に、フィルタ２５、アンプ１６、信号処理装置１７、部分放電判定装置１８を備えているが、フィルタ２５は、上記実施の形態２で用いた、共振周波数に一致したバンドパスフィルタであり、アンプ１６、信号処理装置１７及び部分放電判定装置１８は図１の上記実施の形態１のものと同様である。
【００１４】
次に、磁界プローブ２７で検出した信号の判定方法について説明する。図３のフィルタ２５を基本共振周波数（上記式（１）でｎ＝１とした場合の共振周波数）に設定して検出した場合、検出結果に基づいて縦軸を金属ボルト間距離、横軸を磁界プローブ２７で検出した信号の検出強度として表せば、もしガス絶縁開閉機器内部で電磁波が発生していれば、図４の（ａ）のグラフのように、金属ボルト間中央で信号強度が最大となり、金属ボルト近傍では最小となる弓なりの曲線が得られる。また、フィルタ２５を第２の共振周波数（ｎ＝２）とすれば、図４（ｂ）のような曲線となる。
【００１５】
一方、磁界プローブ２７がガス絶縁開閉機器外部から侵入する電磁波ノイズを検出していた場合は、電磁波ノイズは金属ボルト位置に拘わらず一様に放射されるため、図４（ｃ）のように、金属ボルト間距離に依存しない、信号強度に変化のない特性が得られる。
【００１６】
他方、フィルタ２５に設定する共振周波数と、これに対応する金属ボルト間距離−検出強度特性とから、ガス絶縁開閉機器内部で部分放電が発生しているかどうかを精度良く判定することができる。
【００１７】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４の構成を示す。この実施の形態４は、図３の構成において、磁界プローブ２７の数を複数本に増やし、これらの磁界プローブ２７とフィルタ２５との間の接続をスイッチ２８により選択的に切り替えながら、測定できるようにしたものである。このような構成により、上記実施の形態３の効果に加え、磁界プローブ２７を移動する手間が省け、測定時間を短縮することができる。
【００１８】
実施の形態５．
図６は、金属ボルト間を透過する電磁波の電界成分の向きと、磁界成分の向きを示したものである。ガス絶縁開閉機器内部で発生した部分放電の電磁波は、金属フランジ２２ａ、２２ｂで挟まれた部分を透過する際、電磁波の電界成分は金属フランジの端面（横断面）に対して垂直となる性質を持つ。また、磁界成分は電界成分に直交しているので、金属フランジ２２ａ、２２ｂの端面に対して並行に、金属ボルト２６ａ、２６ｂ、・・・の軸線に対して垂直の向きになる。
【００１９】
本発明の実施の形態６では、上記性質を利用し、図７に示すように、上記実施の形態３及び５において、磁界検出用のアンテナとしてループアンテナ２９を用い、ループアンテナ２９の磁界検出方向を金属フランジ２２ａ、２２ｂの端面に対して並行となるように配置したものである。このようにループアンテナ２９を配置することにより、磁界検出感度を向上させることができ、従って、感度良く部分放電の検出を行うことができる。
【００２０】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６は、上記実施の形態５において、部分放電の電磁波を検出するアンテナとして、磁界検出用のアンテナの代わりに、電界検出用のアンテナを用いて、電界検出用のアンテナの向き（電解検出方向）を金属フランジの端面に対して垂直方向にしたものである。このような構成により、電界検出用のアンテナの電界検出感度を向上させることができ、従って、感度良く部分放電の検出を行うことができる。
【００２１】
実施の形態７．
ガス絶縁開閉機器中で部分放電が発生した場合、部分放電の電磁波はガス絶縁開閉機器の母線部中を伝搬する際、ガス開閉機器の同軸構造に応じてＴＥ波（ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＥｌｅｃｔｒｉｃＷａｖｅ）及びＴＭ波（ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＭａｇｎｅｔｉｃＷａｖｅ）が形成される。
【００２２】
更に、上記部分放電の電磁波が絶縁スペーサから外部に放射される際には、更に上記式（１）で示す金属ボルト間で形成される共振周波数特性が重畳する。従って、絶縁スペーサで検出される部分放電の電磁波の周波数特性は、ＴＥ波、ＴＭ波の周波数特性に金属ボルト間で生じる共振周波数が掛け合わされた結果となる。
【００２３】
そこで、本発明の実施の形態７では、上記ＴＥ波或いはＴＭ波の周波数と、金属ボルト間で形成される共振周波数とを一致させ、部分放電の電磁波の信号強度を強くするものである。
このため、上記式（１）において、共振周波数ｆｃがＴＥ波或いはＴＭ波と一致するような金属ボルト間距離を算出し、これに合わせて金属ボルト間距離を配置することにより、感度良く部分放電の検出を行うことができる。
【００２４】
実施の形態８．
本発明の実施の形態８は、上記実施の形態７において、上記式（１）において、共振周波数が一致するように誘電率εを計算し、これに合わせた誘電率のスペーサを配置することにより、感度良く部分放電を検出することができる。
【００２５】
実施の形態９．
本発明の実施の形態９は、上記実施の形態７或いは８において、前記金属ボルト間の共振周波数と一致させるガス絶縁開閉機器内部の共振周波数として、ＴＥやＴＭの代わりに、ガス絶縁開閉装置のインピーダンス不連続部の間で励起される定在波の共振周波数を用いるものである。
【００２６】
図８に、本実施の形態９の具体的な検出方法の一例を示す。ガス絶縁開閉機器の母線Ａの両端に、母線Ａと形状の異なる母線Ｂ及び母線Ｃが接続されており、母線Ａの絶縁スペーサ２２に近接して、部分放電の検出を行う装置が配置されている。絶縁スペーサ２２は母線Ａの高圧導体２１を支えている。尚、本実施の形態９において、部分放電の検出を行う部分放電検出装置（１５〜１８、２５）の構成は上記実施の形態１のものと同様である。
母線Ａの内部で部分放電が発生すると、部分放電の電磁波は母線部Ｂ及び母線Ｃに向かって伝搬するが、母線Ｂ及びＣは母線形状が母線Ａと異なり、接合部でインピーダンス不整合のため、電磁波の一部が反射する。多重の反射を繰り返すうちに、母線Ａの内部で、母線Ａの長さＬａに依存した定在波が起こり、ｆ＝Ｃ×ｎ／（２Ｌａ）で表現される共振周波数が励起される。
この母線Ａで励起された共振周波数と、上記式（１）で示される共振周波数が一致するように、上記実施の形態７で記述したように金属ボルトを配置したり、上記実施の形態８のように絶縁スペーサ２２の誘電率を決定することにより、感度良く部分放電の検出を行うことができる。
【００２７】
実施の形態１０．
図９は本発明の実施の形態１０の構成を示すもので、（ａ）はガス絶縁開閉機器の側面図、（ｂ）はその正面図である。
図９において、３１は電磁波を遮断する金属製のシールドであり、このシールド３１は、絶縁スペーサ２２の外周部を部分放電の電磁波を測定するための測定窓３２を除いて、絶縁スペーサ２２全体を覆っており、金属フランジ２２ａ、２２ｂに接触して該金属フランジ２２ａ、２２ｂを介して電気的に接地されている。測定窓３２は、横幅が絶縁スペーサ２２の幅と同じであり、縦幅は金属ボルト間距離よりも狭くなっており、測定窓３２の位置は金属ボルト２６ａ、２６ｂ、・・・と重ならないように配置されている。
【００２８】
上記実施の形態１乃至９までの方法では、金属ボルト間の距離で決まるため、測定する周波数帯のノイズレベルが大きい時など、急遽、周波数帯を変更する必要がある場合、金属ボルト間の距離を構造的に簡単に変えることができないという問題がある。これに対し、上記式（１）により測定したい周波数帯に合わせた測定窓３２を持つシールド３１を配置することにより、ノイズレベルの大きい周波数帯を避け、金属ボルト間距離で決定される基本周波数よりも高い周波数帯域で、任意に設定することができるので、感度良く部分放電の検出を行うことができる。
【００２９】
また、シールド３１のシールド効果により、外部から放射される電磁波ノイズが絶縁スペーサ２２内に侵入し、再び絶縁スペーサ２２を透過し、部分放電検出装置に侵入するのを防止して、感度良く部分放電の検出を行うことができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、部分放電の電磁波が金属ボルト間を通過する際に生じる定在波の共振周波数にフィルターを調整し、更に金属ボルト間における定在波の強度分布を測定することにより、ガス開閉機器内部からの信号かどうかを判定し、判定精度を向上させることができる。
【００３２】
この発明によれば、アンテナの検出方向を最大利得が得られるような方向に指向させることにより、検出感度を向上させることができる。
【００３３】
この発明によれば、ガス絶縁開閉器内部で発生した部分放電電磁波がガス開閉機器内を伝搬する際に、ガス開閉機器の構造により励起される定在波と、絶縁スペーサの金属ボルト間を透過する際に励起される定在波の共振周波数を一致させるように、金属ボルトを配置したり、絶縁スペーサの誘電率を決定することにより、電磁波の強度を大きくし、検出感度を向上させることができる。
【００３４】
この発明によれば、絶縁スペーサの外周を金属箔で覆い、箔に設けた検出用の窓からアンテナにより電磁波信号を検出することにより、ガス開閉機器外部から絶縁スペーサを介してガス絶縁開閉器内部に侵入する電磁波ノイズを低減し、検出感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る部分放電検出方法の説明図である。
【図２】実施の形態１における、金属ボルト間の共振現象の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る部分放電検出方法の説明図である。
【図４】実施の形態３における、部分放電の有無の判定方法を示した説明図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る部分放電検出方法の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態５に係る部分放電検出方法における、絶縁スペーサで漏洩する電磁波の電磁界分布である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る部分放電検出方法の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態９に係る部分放電検出方法の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１０に係る部分放電検出方法の説明図である。
【図１０】従来の部分放電検出装置の説明図である。
【符号の説明】
１４ブッシング、１５部分放電検出放電検出用アンテナ、１６アンプ、１７信号処理装置、１８部分放電判定装置、２０金属容器、２１導体、２２絶縁スペーサ、２８切り替えスイッチ、２９ループアンテナ、３３金属ボルト、３１電磁波シールド、３２部分放電検出用の測定窓。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a partial discharge detection method for detecting a partial discharge from the outside of a gas switching device such as a gas insulated switchgear in which an insulating spacer and a metal flange are fixed with a metal bolt. In particular, the detection sensitivity is improved. Thus, the present invention relates to a partial discharge detection method that enables discrimination from external noise and prevents erroneous determination.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 is a block diagram showing a partial discharge detection device of this type of conventional gas insulated switchgear described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-285731. In this figure, reference numeral 1 denotes an antenna that detects an electromagnetic wave caused by partial discharge leaking from an insulating spacer of a gas-insulated switchgear. The output of the antenna 1 is input to a diagnostic unit through a bandpass filter 2 and an amplifier 3. The diagnosis unit includes a comparator 4, a signal generator 5, and a buzzer 6. The comparator 4 outputs a signal when the level of the input signal from the band pass filter 2 exceeds the reference level Vref, and operates the signal generator 5. The buzzer 6 is configured to sound.
[0003]
Next, the operation of this conventional apparatus will be described. When partial discharge occurs inside the gas insulated switchgear, the electromagnetic wave leaking to the outside from the insulating spacer disposed between the metal flanges is detected by the antenna 1, and the electromagnetic wave signal is amplified by the amplifier 3 through the band pass filter 2 and is compared with the comparator. 4 and the buzzer 6 sounds when the level of the input signal exceeds the reference level Vref. The band-pass filter 2 is set so as to avoid (filter) a frequency band such as radio that is known in advance.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional partial discharge detection device is configured as described above, whether the detected signal is an electromagnetic signal of partial discharge leaked from the inside of the gas switch or an external electromagnetic noise signal that has entered from the outside of the gas switch device. It is difficult to judge, and there is a problem that an external noise signal is erroneously determined as an internal signal. Moreover, since the frequency characteristics of the electromagnetic wave passing between the metal bolts fixing the insulating spacer between the metal flanges are not taken into consideration, the detection sensitivity is also inefficient.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and detects a partial discharge signal generated in a gas-insulated switchgear with high sensitivity, and discriminates the detected partial discharge signal from external noise. It is an object of the present invention to provide a partial discharge detection method for a gas insulated switchgear that can reduce erroneous determinations.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a partial discharge detection method according to the present invention is an apparatus for performing partial discharge detection from the outside of an insulating spacer for a gas switching device in which an insulating spacer and a metal flange are fixed with a metal bolt. When an electromagnetic wave of partial discharge generated due to a poor insulation inside the gas switchgear penetrates between the bolts of the metal bolt of the insulating spacer and leaks outside the gas switchgear, the metal bolt between the metal bolts And determining one or more resonance frequencies of the standing wave excited between the metal bolts , the frequency band being equal to or higher than the fundamental resonance frequency of the standing wave excited between the metal bolts. An antenna for detecting electromagnetic waves of partial discharge is moved along the bolt through a narrow-band filter having a center frequency, and the frequency to be detected is There is to match the plurality of resonant frequencies, those spectral intensity distribution between the bolt at that frequency, if they match the intensity distribution of the standing wave resonance, characterized in that determining the occurrence of partial discharge is there.
Furthermore, the partial discharge detection method according to the present invention is characterized in that, instead of moving the antenna, a plurality of antennas are arranged side by side between the bolts, and signals are simultaneously captured.
In the partial discharge detection method according to the present invention, the antenna is configured by a magnetic field detection antenna that detects a magnetic field, and the magnetic field detection antenna has a magnetic field detection direction in which a maximum gain can be obtained perpendicular to the metal flange. It is characterized by having arranged.
In the partial discharge detection method according to the present invention, the electric field detection antenna includes an electric field detection antenna that detects an electric field, and an electric field detection direction in which a maximum gain is obtained is parallel to the metal flange. It is characterized by having arranged.
Furthermore, the partial discharge detection method according to the present invention provides a coaxial waveguide structure of the gas switching device when electromagnetic waves of partial discharge generated due to poor insulation inside the gas switching device propagate through the gas switching device. Calculate the distance between the metal bolts so that the resonance frequency of the standing wave TE wave or TM wave excited according to the frequency matches the resonance frequency excited between the metal bolts of the insulating spacer. The metal bolts are arranged and detection is performed.
Furthermore, the partial discharge detection method according to the present invention is characterized in that, instead of adjusting the distance between the metal bolts, the insulating spacer is made of a material having a dielectric constant matching the resonance frequency.
Further, the partial discharge detection method according to the present invention provides the gas-insulated switchgear as a resonance frequency inside the gas switchgear to be matched with the resonance frequency of the metal bolt part, instead of the resonance frequency of the TE wave or TM wave. The resonance frequency of the standing wave excited between the impedance discontinuities is used.
Furthermore, in the partial discharge detection method according to the present invention, a metal shield that shields electromagnetic waves leaking from the inside of the gas switchgear is disposed so as to cover the outer periphery of the insulating spacer, and leaks from the inside of the gas switchgear at a part thereof. Open a detection window that can transmit electromagnetic waves, make the width of the detection window the same as the thickness of the spacer, make the vertical width shorter than the distance between the bolts and larger than the horizontal width of the detection window, The position of the detection window is arranged so that the metal bolts do not overlap in the window frame, and the frequency band for partial discharge detection is replaced with the resonance frequency determined between the metal bolts, and the vertical position of the detection window. The resonance frequency is determined by the width.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 is a block diagram showing a partial discharge detection device for carrying out a partial discharge detection method for a gas switching device according to Embodiment 1 of the present invention. Hereinafter, a case where the partial discharge detection method of the present invention is applied to a gas insulated switchgear as an example of a gas switchgear will be described.
In FIG. 1, a gas insulated switchgear as a gas switchgear includes an insulating gas SF6 and a metal container 20 containing a conductor 21 therein and an insulating portion inserted between the connecting portions of the metal containers 20, ie, flanges 22a and 22b. A spacer 22 and a bushing 14 for connecting the entire device and the outside are provided. As shown in FIG. 2, the insulating spacer 22 is sandwiched between metal flanges 22a and 22b, and a plurality of metal bolts 26a, 26b,... (Only two are shown in the illustrated example). It is fixed.
[0008]
The partial discharge detection device of the present invention includes an antenna 15 that receives an electromagnetic wave that is generated inside a metal container 20 and leaks into the air from an insulating spacer 22, an amplifier 16 that amplifies the output from the antenna 15, and the amplifier 16 includes a signal processing device 17 that performs signal processing based on the output from 16, and a partial discharge determination device 18 that determines the presence or absence of partial discharge based on the output of the signal processing device 17.
[0009]
FIG. 2 shows a state in which electromagnetic waves transmitted between a plurality of metal bolts 26a, 26b,... Attached to the metal flanges 22a, 22b resonate between the metal bolts to form a standing wave. As shown in the graph of FIG. 2, electromagnetic waves radiated from the inside of the gas-insulated switchgear to the outside of the gas-insulated switchgear through the insulating spacer 22 are transmitted between the metal bolts 26a, 26b,. Resonates between the metal bolts 26a, 26b,... With the metal bolts 26a, 26b,. There are a plurality of resonance frequencies fc, and the frequency is expressed by the following equation (1).
fc = C × n / (2 × L × √ε) (1)
Here, C is the speed of electromagnetic waves in vacuum, L is the distance between bolts, and ε is the relative dielectric constant of the spacer.
[0010]
When the electromagnetic wave transmitted between the metal bolts has a fundamental resonance frequency fc = C / (2 × L × √ε) or less, the wavelength length is larger than the length L between the metal bolts. It becomes difficult to transmit, and the transmission efficiency is lowered. Therefore, if a high-pass filter having a transmission frequency band of the filter 25 in FIG. 1 having the above fundamental frequency or more is used, the transmitted electromagnetic wave can be detected efficiently. The sensitivity of detection can be improved.
[0011]
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment of the present invention, the detection frequency in the first embodiment is a single frequency. In the second embodiment, as the filter 25 in FIG. 1, a band pass filter whose transmission frequency is matched with the resonance frequency fc obtained by the above equation (1) is used.
[0012]
Since the detection sensitivity is improved when the frequency band to be detected is narrow, according to the second embodiment, the sensitivity can be further improved as compared with the first embodiment.
[0013]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 shows the main part of Embodiment 3 of the present invention. The configuration of the gas-insulated switchgear itself is the same as that of FIG. 1, but the configuration of the partial discharge detector is partially different. That is, in the third embodiment, as shown in FIG. 3, instead of the antenna 15 of FIG. 1, the detection is performed by moving between adjacent metal bolts from one metal bolt 26a to the other metal bolt 26b. A magnetic field probe 27 is provided.
In FIG. 3, the partial discharge detection device includes a filter 25, an amplifier 16, a signal processing device 17, and a partial discharge determination device 18 in addition to the magnetic field probe 27. The filter 25 is the same as that of the second embodiment. The bandpass filter matched with the resonance frequency used in FIG. 1 and the amplifier 16, the signal processing device 17, and the partial discharge determination device 18 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.
[0014]
Next, a method for determining the signal detected by the magnetic field probe 27 will be described. When the filter 25 in FIG. 3 is detected by setting the basic resonance frequency (resonance frequency when n = 1 in the above equation (1)), the vertical axis represents the distance between the metal bolts and the horizontal axis represents the detection result. Expressed as the detected intensity of the signal detected by the magnetic field probe 27, if electromagnetic waves are generated inside the gas-insulated switchgear, the signal intensity is maximum at the center between the metal bolts as shown in the graph of FIG. Thus, a bow-like curve that is minimum near the metal bolt is obtained. If the filter 25 has the second resonance frequency (n = 2), a curve as shown in FIG. 4B is obtained.
[0015]
On the other hand, when the magnetic field probe 27 detects electromagnetic noise entering from the outside of the gas-insulated switchgear, the electromagnetic noise is radiated uniformly regardless of the position of the metal bolt, as shown in FIG. A characteristic that does not depend on the distance between the metal bolts and does not change the signal intensity can be obtained.
[0016]
On the other hand, it is possible to accurately determine whether or not partial discharge has occurred inside the gas-insulated switchgear from the resonance frequency set in the filter 25 and the corresponding distance between the metal bolts and the detected intensity characteristic.
[0017]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 shows the configuration of the fourth embodiment of the present invention. In the configuration of FIG. 3, the number of magnetic field probes 27 is increased to a plurality in the configuration of FIG. 3, and the connection between these magnetic field probes 27 and the filter 25 can be measured while being selectively switched by the switch 28. It is a thing. With such a configuration, in addition to the effects of the third embodiment, the time and labor for moving the magnetic field probe 27 can be saved, and the measurement time can be shortened.
[0018]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 6 shows the direction of the electric field component of the electromagnetic wave transmitted between the metal bolts and the direction of the magnetic field component. When the electromagnetic waves of partial discharge generated inside the gas-insulated switchgear pass through the portion sandwiched between the metal flanges 22a and 22b, the electric field component of the electromagnetic waves is perpendicular to the end face (cross section) of the metal flange. Have. Further, since the magnetic field component is orthogonal to the electric field component, the magnetic field component is oriented perpendicular to the axis of the metal bolts 26a, 26b,... In parallel to the end faces of the metal flanges 22a, 22b.
[0019]
In the sixth embodiment of the present invention, the above property is utilized, and as shown in FIG. 7, the loop antenna 29 is used as the magnetic field detection antenna in the third and fifth embodiments, and the magnetic field detection direction of the loop antenna 29 is as follows. Are arranged so as to be parallel to the end faces of the metal flanges 22a, 22b. By arranging the loop antenna 29 in this way, it is possible to improve the magnetic field detection sensitivity, and therefore it is possible to detect the partial discharge with high sensitivity.
[0020]
Embodiment 6 FIG.
In the sixth embodiment of the present invention, in the fifth embodiment, an electric field detection antenna is used instead of a magnetic field detection antenna as an antenna for detecting a partial discharge electromagnetic wave. The direction (electrolytic detection direction) is perpendicular to the end face of the metal flange. With such a configuration, the electric field detection sensitivity of the antenna for electric field detection can be improved, and therefore the partial discharge can be detected with high sensitivity.
[0021]
Embodiment 7 FIG.
When a partial discharge occurs in a gas-insulated switchgear, the electromagnetic wave of the partial discharge propagates through the bus bar of the gas-insulated switchgear, and a TE wave (Transverse Electric Wave) and a TM wave according to the coaxial structure of the gas switchgear. (Transverse Magnetic Wave) is formed.
[0022]
Furthermore, when the electromagnetic waves of the partial discharge are radiated to the outside from the insulating spacer, the resonance frequency characteristic formed between the metal bolts expressed by the above formula (1) is further superimposed. Therefore, the frequency characteristics of the electromagnetic waves of the partial discharge detected by the insulating spacer are the result of multiplying the frequency characteristics of the TE wave and TM wave by the resonance frequency generated between the metal bolts.
[0023]
Therefore, in the seventh embodiment of the present invention, the frequency of the TE wave or TM wave and the resonance frequency formed between the metal bolts are matched to increase the signal intensity of the electromagnetic waves of partial discharge.
For this reason, in the above equation (1), the distance between the metal bolts is calculated such that the resonance frequency fc matches the TE wave or TM wave, and the distance between the metal bolts is arranged in accordance with this, thereby making the partial discharge with high sensitivity. Can be detected.
[0024]
Embodiment 8 FIG.
In the eighth embodiment of the present invention, in the seventh embodiment, the dielectric constant ε is calculated so that the resonance frequencies in the above equation (1) coincide with each other, and a spacer having a dielectric constant corresponding to this is arranged. The partial discharge can be detected with high sensitivity.
[0025]
Embodiment 9 FIG.
In the ninth embodiment of the present invention, the resonance frequency inside the gas-insulated switchgear to be matched with the resonance frequency between the metal bolts in the above-described seventh or eighth embodiment, instead of TE or TM, The resonance frequency of the standing wave excited between the impedance discontinuities is used.
[0026]
FIG. 8 shows an example of a specific detection method according to the ninth embodiment. A bus B and a bus C having shapes different from those of the bus A are connected to both ends of the bus A of the gas-insulated switchgear, and a device for detecting partial discharge is disposed in the vicinity of the insulating spacer 22 of the bus A. Yes. The insulating spacer 22 supports the high-voltage conductor 21 of the bus A. In the ninth embodiment, the configuration of the partial discharge detection devices (15 to 18, 25) for detecting the partial discharge is the same as that of the first embodiment.
When a partial discharge occurs inside the bus A, the electromagnetic waves of the partial discharge propagate toward the bus B and the bus C. However, the buses B and C are different from the bus A in shape of the bus and are impedance mismatched at the junction. , Part of the electromagnetic wave is reflected. While repeating multiple reflections, a standing wave depending on the length La of the bus A is generated inside the bus A, and a resonance frequency expressed by f = C × n / (2La) is excited.
As described in the seventh embodiment, a metal bolt is arranged so that the resonance frequency excited by the bus A matches the resonance frequency represented by the above formula (1). Thus, by determining the dielectric constant of the insulating spacer 22, partial discharge can be detected with high sensitivity.
[0027]
Embodiment 10 FIG.
FIG. 9 shows the configuration of the tenth embodiment of the present invention, in which (a) is a side view of a gas insulated switchgear and (b) is a front view thereof.
In FIG. 9, reference numeral 31 denotes a metal shield that blocks electromagnetic waves. The shield 31 covers the entire insulating spacer 22 except for the measurement window 32 for measuring the electromagnetic waves of the partial discharge at the outer periphery of the insulating spacer 22. It covers and is in contact with the metal flanges 22a and 22b and is electrically grounded through the metal flanges 22a and 22b. The measurement window 32 has the same width as that of the insulating spacer 22 and the vertical width is narrower than the distance between the metal bolts, so that the position of the measurement window 32 does not overlap with the metal bolts 26a, 26b,. Is arranged.
[0028]
In the methods of the first to ninth embodiments, since the distance is determined by the distance between the metal bolts, when the frequency band needs to be changed suddenly, such as when the noise level of the frequency band to be measured is large, the distance between the metal bolts. There is a problem that cannot be easily changed structurally. On the other hand, by arranging the shield 31 having the measurement window 32 matched to the frequency band to be measured by the above formula (1), avoiding a frequency band with a large noise level, the fundamental frequency determined by the distance between the metal bolts. Since it can be set arbitrarily in a high frequency band, partial discharge can be detected with high sensitivity.
[0029]
Further, due to the shielding effect of the shield 31, electromagnetic noise radiated from the outside penetrates into the insulating spacer 22 and again passes through the insulating spacer 22 to prevent entry into the partial discharge detection device. Can be detected.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the filter is adjusted to the resonance frequency of the standing wave generated when the electromagnetic waves of the partial discharge pass between the metal bolts, and the intensity distribution of the standing wave between the metal bolts is measured. By doing so, it can be determined whether the signal is from the inside of the gas switching device, and the determination accuracy can be improved.
[0032]
According to the present invention, the detection sensitivity can be improved by directing the antenna detection direction in such a direction as to obtain the maximum gain.
[0033]
According to this invention, when the partial discharge electromagnetic wave generated inside the gas insulated switch propagates through the gas switchgear, it passes between the standing wave excited by the structure of the gas switchgear and the metal bolt of the insulating spacer. The strength of electromagnetic waves can be increased and detection sensitivity can be improved by locating metal bolts or determining the dielectric constant of the insulating spacer so that the resonant frequencies of the standing waves excited at the same time are matched. it can.
[0034]
According to the present invention, the outer periphery of the insulating spacer is covered with the metal foil, and the electromagnetic wave signal is detected by the antenna from the detection window provided on the foil, so that the inside of the gas insulating switch is provided from the outside of the gas switching device via the insulating spacer. The electromagnetic wave noise which invades can be reduced, and the detection sensitivity can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a partial discharge detection method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a resonance phenomenon between metal bolts in the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a partial discharge detection method according to a third embodiment of the present invention.
4 is an explanatory diagram showing a method for determining the presence or absence of partial discharge in Embodiment 3. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a partial discharge detection method according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 6 is an electromagnetic field distribution of electromagnetic waves leaking from an insulating spacer in the partial discharge detection method according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a partial discharge detection method according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a partial discharge detection method according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a partial discharge detection method according to Embodiment 10 of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a conventional partial discharge detection device.
[Explanation of symbols]
14 bushing, 15 partial discharge detection discharge detection antenna, 16 amplifier, 17 signal processing device, 18 partial discharge determination device, 20 metal container, 21 conductor, 22 insulating spacer, 28 changeover switch, 29 loop antenna, 33 metal bolt, 31 Electromagnetic shield, 32 Measurement window for partial discharge detection.

Claims

In an apparatus for detecting partial discharge from the outside of an insulating spacer for a gas switching device of a type in which an insulating spacer and a metal flange are fixed with a metal bolt, electromagnetic waves of partial discharge generated due to poor insulation inside the gas switching device The basic of standing wave excited between the metal bolts using the metal bolt as a node between the metal bolts when passing through between the bolts of the metal bolt of the insulating spacer and leaking to the outside of the gas switching device One or more standing wave resonance frequencies excited between the metal bolts in a frequency band above the resonance frequency are determined, and a partial discharge electromagnetic wave is detected through a narrow band filter centered on that frequency. Moving the antenna between the bolts, and matching the frequency to be detected with the one or more resonant frequencies, Spectrum intensity distribution between belt is if they match the intensity distribution of the standing wave resonance, partial discharge detection method characterized by determining the occurrence of partial discharge.

2. The partial discharge detection method according to claim 1 , wherein instead of moving the antenna, a plurality of antennas are arranged side by side between the bolts, and signals are simultaneously received.

In a partial discharge detection method according to claim 1 or claim 2, wherein said antenna is constituted by the magnetic field detection antenna for detecting a magnetic field, said to be perpendicular to the magnetic field detecting direction of maximum gain is obtained for the metal flange A partial discharge detection method comprising a magnetic field detection antenna.

In a partial discharge detection method according to claim 1 or claim 2, wherein said antenna is constituted by an electric field detection antenna for detecting an electric field, said electric field detecting direction of the maximum gain is obtained so as to be parallel to said metal flange A partial discharge detection method comprising an electric field detection antenna.

In a partial discharge detection method according to any one of claims 1 to 4, the electromagnetic wave of a partial discharge caused by insufficient insulation inside the gas control device, when propagating in the gas control device, the gas opening The distance between the metal bolts such that the resonance frequency of the standing TE wave or TM wave excited according to the coaxial waveguide structure of the device matches the resonance frequency excited between the metal bolts of the insulating spacer. The partial discharge detection method is characterized in that the detection is performed by arranging the metal bolts according to the calculation.

6. The partial discharge detection method according to claim 5 , wherein, instead of adjusting the distance between the metal bolts, the insulating spacer is made of a material having a dielectric constant matching a resonance frequency.

In a partial discharge detection method according to claim 5 or claim 6, wherein, as the resonant frequency of the internal the gas switching device to match the resonant frequency of the metal bolt portion, instead of the resonance frequency of the TE wave and TM wave, the gas A partial discharge detection method using a resonance frequency of a standing wave excited between impedance discontinuities of an insulated switchgear.

In a partial discharge detection method according to any one of claims 1 to 7, so as to cover the outer periphery of the insulating spacer, positioned a metal shield to shield electromagnetic waves leaking from the inside of the gas control device, a portion thereof Open a detection window through which electromagnetic waves leaking from the inside of the gas switchgear can pass, make the width of the detection window the same as the thickness of the spacer, make the vertical width shorter than the distance between the bolts, and the detection window The position of the detection window is arranged so that the metal bolt does not overlap the window frame, and the frequency band for partial discharge detection is replaced with a resonance frequency determined between the metal bolts. The partial discharge detection method is characterized in that the resonance frequency is determined by the vertical width of the detection window.